ξύλινη ατμομηχανή

Οι πρώτες ατμομηχανές με κινητό ταλαντούμενο κύλινδρο δημιουργήθηκαν τον XNUMXο αιώνα και χρησιμοποιήθηκαν για την τροφοδοσία μικρών ατμοπλοίων. Τα πλεονεκτήματά τους περιελάμβαναν την απλότητα του σχεδιασμού. Φυσικά, αυτές οι ατμομηχανές δεν ήταν από ξύλο, αλλά από μέταλλο. Είχαν λίγα εξαρτήματα, δεν χαλούσαν και ήταν φθηνά στην παραγωγή. Κατασκευάζονταν οριζόντια ή κάθετα ώστε να μην πιάνουν πολύ χώρο στο πλοίο. Αυτοί οι τύποι ατμομηχανών κατασκευάζονταν επίσης ως μινιατούρες εργασίας. Αυτά ήταν πολυτεχνικά παιχνίδια με ατμό.

Η απλότητα του σχεδιασμού της ταλαντευόμενης κυλινδρικής ατμομηχανής είναι το μεγάλο της πλεονέκτημα και μπορεί να μπούμε στον πειρασμό να φτιάξουμε ένα τέτοιο μοντέλο από ξύλο. Σίγουρα θέλουμε το μοντέλο μας να λειτουργήσει, όχι απλώς να καθόμαστε εκεί. Είναι εφικτό. Ωστόσο, δεν θα το οδηγήσουμε με ζεστό ατμό, αλλά με συνηθισμένο κρύο αέρα, κατά προτίμηση από οικιακό συμπιεστή ή, για παράδειγμα, ηλεκτρική σκούπα. Το ξύλο είναι ένα ενδιαφέρον και εύκολο στην εργασία υλικό, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναδημιουργία του μηχανισμού μιας ατμομηχανής. Δεδομένου ότι κατά την κατασκευή του μοντέλου μας παρείχαμε ένα πλευρικό διαχωρισμένο τμήμα του κυλίνδρου, χάρη σε αυτό μπορούμε να δούμε πώς λειτουργεί το έμβολο και πώς κινείται ο κύλινδρος σε σχέση με τις οπές χρονισμού. Σας προτείνω να ξεκινήσετε αμέσως τη δουλειά.

Λειτουργία μηχανήματος ατμός με αιωρούμενο κύλινδρο. Μπορούμε να τα αναλύσουμε για φωτογραφία 1 σε μια σειρά φωτογραφιών με την ένδειξη a έως f.

1. Ο ατμός εισέρχεται στον κύλινδρο από την είσοδο και σπρώχνει το έμβολο.
2. Το έμβολο περιστρέφει τον σφόνδυλο μέσω μιας ράβδου εμβόλου και του στρόφαλου της μπιέλας.
3. Ο κύλινδρος αλλάζει θέση· καθώς το έμβολο κινείται, κλείνει την είσοδο και ανοίγει την έξοδο ατμού.
4. Το έμβολο, που κινείται από την αδράνεια του βολάν επιτάχυνσης, σπρώχνει τον ατμό της εξάτμισης μέσα από αυτήν την τρύπα και ο κύκλος ξεκινά ξανά.
5. Ο κύλινδρος αλλάζει θέση και ανοίγει η θύρα εισόδου.
6. Ο συμπιεσμένος ατμός περνά ξανά από την είσοδο και σπρώχνει το έμβολο.

Εργαλεία: ηλεκτρικό τρυπάνι σε βάση, τρυπάνι προσαρτημένο σε πάγκο εργασίας, ταινιοτριβείο, δονητικό τριβείο, dremel με μύτες ξυλουργικής, σέγα, κολλητήρι με θερμή κόλλα, μήτρα M3 με βάση για σπείρωμα, τρυπάνι ξυλουργικής 14 χιλιοστών. Θα χρησιμοποιήσουμε συμπιεστή ή ηλεκτρική σκούπα για να οδηγήσουμε το μοντέλο.

Υλικά: σανίδα πεύκου πλάτους 100 επί 20 χιλιοστά, ρολό διαμέτρου 14 χιλιοστών, σανίδα 20 επί 20 χιλιοστά, σανίδα 30 επί 30 χιλιοστά, σανίδα 60 επί 8 χιλιοστά, κόντρα πλακέ πάχους 10 χιλιοστών. Γράσο σιλικόνης ή λάδι μηχανής, καρφί διαμέτρου 3 χιλιοστών και μήκους 60 χιλιοστών, ισχυρό ελατήριο, παξιμάδι με ροδέλα Μ3. Διαφανές βερνίκι σε δοχείο αεροζόλ για βερνίκωμα ξύλου.

Βάση μηχανής. Θα το φτιάξουμε από μια σανίδα διαστάσεων 500 επί 100 επί 20 χιλιοστά. Πριν βάψετε, καλό είναι να εξομαλύνετε με γυαλόχαρτο όλες τις ανομοιομορφίες της σανίδας και τα σημεία που μένουν μετά το κόψιμο.

Στήριγμα σφονδύλου. Ας το κόψουμε από μια σανίδα πεύκου με διαστάσεις 150 επί 100 επί 20 χιλιοστά. Θα χρειαστούμε δύο πανομοιότυπα στοιχεία. Αφού στρογγυλοποιήσετε με ταινιοτριβείο, γυαλόχαρτο 40 κομματιών κατά μήκος των επάνω άκρων στις καμάρες και τελειώσετε με λεπτό γυαλόχαρτο στα στηρίγματα, ανοίξτε τρύπες με διάμετρο 14 χιλιοστών στα σημεία όπως φαίνεται στο Σχ. φωτογραφία 2. Το ύψος του κάτω βραχίονα μεταξύ της βάσης και του άξονα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από την ακτίνα του σφονδύλου.

Χείλος βολάν. Θα το κόψουμε από κόντρα πλακέ πάχους 10 χιλιοστών. Ο τροχός έχει διάμετρο 180 χιλιοστά. Σχεδιάστε με δαγκάνες δύο ίδιους κύκλους στο κόντρα πλακέ και κόψτε τους με μια σέγα. Στον πρώτο κύκλο σχεδιάστε ομοαξονικά έναν κύκλο διαμέτρου 130 χιλιοστών και κόψτε το κέντρο του. Αυτό θα είναι το χείλος του σφονδύλου, δηλαδή το χείλος του. Ένα στεφάνι για την αύξηση της αδράνειας ενός περιστρεφόμενου τροχού.

Τροχός κανονίζων την ταχύτητα. Ο σφόνδυλος μας έχει πέντε ακτίνες. Θα δημιουργηθούν με τέτοιο τρόπο που θα σχεδιάσουμε πέντε τρίγωνα στον τροχό με στρογγυλεμένες άκρες και περιστρεφόμενα 72 μοίρες σε σχέση με τον άξονα του τροχού. Ας ξεκινήσουμε σχεδιάζοντας έναν κύκλο με διάμετρο 120 χιλιοστών σε χαρτί, ακολουθούμενο από βελόνες πλεξίματος πάχους 15 χιλιοστών και κύκλους στις γωνίες των τριγώνων που προκύπτουν. Μπορείτε να το δείτε στο φωτογραφία 3. i 4., όπου φαίνεται η σχεδίαση του τροχού. Τοποθετήστε το χαρτί στους κομμένους κύκλους και χρησιμοποιήστε μια τρύπα για να σημειώσετε τα κέντρα όλων των μικρών κύκλων. Αυτό θα εξασφαλίσει την ακρίβεια διάτρησης. Τρυπάμε όλες τις γωνίες των τριγώνων με ένα τρυπάνι διαμέτρου 14 χιλιοστών. Επειδή ένα τρυπάνι με κουπιά μπορεί να καταστρέψει το κόντρα πλακέ, συνιστάται να τρυπήσετε μόνο το μισό πάχος του κόντρα πλακέ, στη συνέχεια να αναποδογυρίσετε το υλικό και να ολοκληρώσετε τη διάτρηση. Ένα επίπεδο τρυπάνι αυτής της διαμέτρου καταλήγει σε μια μικροσκοπική προεξέχουσα ράβδο που θα μας επιτρέψει να εντοπίσουμε με ακρίβεια το κέντρο της τρυπημένης οπής στην άλλη πλευρά του κόντρα πλακέ. Αναλογιζόμενοι την υπεροχή των κυλινδρικών τρυπανιών ξυλουργικής έναντι των επίπεδων ξυλουργικών τρυπανιών, θα κόψουμε το υπόλοιπο περιττό υλικό από τον σφόνδυλο με ένα παζλ για να αποκτήσουμε αποτελεσματικές ακτίνες. Χρησιμοποιούμε ένα Dremel για να αντισταθμίσουμε τυχόν ανακρίβειες και να στρογγυλέψουμε τις άκρες των βελόνων πλεξίματος. Κολλήστε τον κύκλο με το στεφάνι χρησιμοποιώντας κόλλα βικολά. Ανοίγουμε μια τρύπα διαμέτρου 6 χιλιοστών στο κέντρο για να εισαγάγουμε μια βίδα Μ6 στο κέντρο, λαμβάνοντας έτσι τον κατά προσέγγιση άξονα περιστροφής του τροχού. Αφού τοποθετήσουμε το μπουλόνι ως άξονα τροχού στο τρυπάνι, επεξεργαζόμαστε τον ταχέως περιστρεφόμενο τροχό, πρώτα με χονδρόκοκκο γυαλόχαρτο και μετά με λεπτό γυαλόχαρτο. Σας συμβουλεύω να αλλάξετε την φορά περιστροφής του τρυπανιού για να μην χαλαρώσει το μπουλόνι του τροχού. Ο τροχός πρέπει να έχει λείες άκρες και να περιστρέφεται ομοιόμορφα μετά την επεξεργασία χωρίς να χτυπά στο πλάι. Όταν επιτευχθεί αυτό, αποσυναρμολογούμε το προσωρινό μπουλόνι και ανοίγουμε μια τρύπα για τον άξονα στόχο με διάμετρο 14 χιλιοστών.

Συνδετική ράβδος. Θα το κόψουμε από κόντρα πλακέ πάχους 10 χιλιοστών. Για να κάνετε τη δουλειά πιο εύκολη, προτείνω να ξεκινήσετε ανοίγοντας δύο τρύπες με διάμετρο 14 χιλιοστών σε απόσταση 38 χιλιοστών η μία από την άλλη και μόνο μετά κόβοντας το τελικό κλασικό σχήμα, όπως φαίνεται στο φωτογραφία 5.

Εδώ είναι το σφόνδυλο. Είναι κατασκευασμένο από άξονα διαμέτρου 14 χιλιοστών και μήκους 190 χιλιοστών.

Εδώ είναι η μπιέλα. Κόβεται από άξονα διαμέτρου 14 χιλιοστών και μήκους 80 χιλιοστών.

Κύλινδρος. Θα το κόψουμε από κόντρα πλακέ πάχους 10 χιλιοστών. Αποτελείται από πέντε στοιχεία. Δύο από αυτά έχουν διαστάσεις 140 επί 60 χιλιοστά και είναι τα πλαϊνά τοιχώματα του κυλίνδρου. Κάτω και πάνω 140 επί 80 χιλιοστά. Το κάτω μέρος του κυλίνδρου έχει διαστάσεις 60 επί 60 και έχει πάχος 15 χιλιοστά. Αυτά τα μέρη φαίνονται στο φωτογραφία 6. Κολλήστε το κάτω μέρος και τα πλαϊνά του κυλίνδρου με πλεγμένη κόλλα. Μία από τις προϋποθέσεις για τη σωστή λειτουργία του μοντέλου είναι η καθετότητα της κόλλησης των τοίχων και του πυθμένα. Ανοίξτε τρύπες για βίδες στο επάνω μέρος του καλύμματος του κυλίνδρου. Ανοίγουμε τρύπες με τρυπάνι 3 mm ώστε να πέσουν στο κέντρο του πάχους του τοιχώματος του κυλίνδρου. Ανοίξτε λίγο τρύπες στο κάλυμμα με ένα τρυπάνι 8mm για να κρυφτούν οι κεφαλές των βιδών.

Εμβολο. Οι διαστάσεις του είναι 60 επί 60 επί 30 χιλιοστά. Στο έμβολο ανοίγουμε μια κεντρική τυφλή τρύπα διαμέτρου 14 χιλιοστών σε βάθος 20 χιλιοστών. Θα εισάγουμε τη ράβδο του εμβόλου σε αυτό.

Ράβδος εμβόλου. Είναι κατασκευασμένο από άξονα διαμέτρου 14 χιλιοστών και μήκους 320 χιλιοστών. Η ράβδος του εμβόλου καταλήγει στη μία πλευρά με ένα έμβολο και στην άλλη με ένα άγκιστρο στον άξονα του στρόφαλου της μπιέλας.

Ράβδος άξονα μπιέλας. Θα το φτιάξουμε από μπλοκ με διατομή 30 επί 30 και μήκος 40 χιλιοστά. Ανοίγουμε μια τρύπα 14 mm στο μπλοκ και μια δεύτερη τυφλή τρύπα κάθετα σε αυτό. Σε αυτή την τρύπα θα κολλήσουμε το άλλο ελεύθερο άκρο της ράβδου του εμβόλου. Καθαρίστε το εσωτερικό της διαμπερής οπής και τρίψτε το με λεπτό γυαλόχαρτο τυλιγμένο σε σωλήνα. Ο άξονας της μπιέλας θα περιστραφεί στην τρύπα και θέλουμε να μειώσουμε την τριβή σε αυτό το σημείο. Τέλος, η λαβή στρογγυλοποιείται και τρίβεται με λίμα ξύλου ή ταινιοτριβείο.

Στήριγμα χρονισμού. Θα το κόψουμε από μια σανίδα πεύκου διαστάσεων 150 επί 100 επί 20. Αφού τρίψουμε στο στήριγμα, ανοίξτε τρεις τρύπες στα σημεία όπως φαίνεται στην εικόνα. Η πρώτη οπή με διάμετρο 3 mm για τον άξονα χρονισμού. Τα άλλα δύο είναι η είσοδος και η έξοδος αέρα του κυλίνδρου. Το σημείο διάτρησης και για τα τρία φαίνεται στο φωτογραφία 7. Κατά την αλλαγή των διαστάσεων των εξαρτημάτων της μηχανής, οι θέσεις διάτρησης πρέπει να βρεθούν πειραματικά προσυναρμολογώντας το μηχάνημα και προσδιορίζοντας τις άνω και κάτω θέσεις του κυλίνδρου, δηλαδή τη θέση της οπής που έχει ανοίξει στον κύλινδρο. Το σημείο που θα λειτουργήσει ο ιμάντας χρονισμού τρίβεται με τροχιακό τριβείο με λεπτό χαρτί. Θα πρέπει να είναι ομοιόμορφο και πολύ ομαλό.

Κουνούμενος εκκεντροφόρος άξονας. Αμβλύνετε την άκρη ενός καρφιού 60 mm και στρογγυλέψτε το με λίμα ή μύλο. Χρησιμοποιώντας μια μήτρα M3, κόψτε το άκρο μήκους περίπου 10 χιλιοστών. Για να το κάνετε αυτό, επιλέξτε ένα ισχυρό ελατήριο, παξιμάδι M3 και ροδέλα.

Κατανομή. Θα το φτιάξουμε από μια λωρίδα διαστάσεων 140 επί 60 επί 8 χιλιοστά. Ανοίγουμε δύο τρύπες σε αυτό το τμήμα του μοντέλου. Το πρώτο με διάμετρο 3 χιλιοστά. Θα τοποθετήσουμε μέσα ένα καρφί, που θα είναι ο άξονας περιστροφής του κυλίνδρου. Θυμηθείτε να ανοίξετε την τρύπα έτσι ώστε η κεφαλή του νυχιού να είναι καλά ενσωματωμένη στο ξύλο και να μην προεξέχει πάνω από την επιφάνειά του. Αυτή είναι μια πολύ σημαντική στιγμή στη δουλειά μας, που επηρεάζει τη σωστή λειτουργία του μοντέλου. Η δεύτερη οπή με διάμετρο 10 χιλιοστών είναι η οπή εισόδου και εξόδου αέρα. Ανάλογα με τη θέση του κυλίνδρου σε σχέση με τις οπές στον φορέα χρονισμού, ο αέρας θα μπει κάτω από το έμβολο, σπρώχνοντάς το, και στη συνέχεια θα ωθηθεί προς τα έξω από το έμβολο προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ο μηχανισμός χρονισμού και το κολλημένο καρφί που λειτουργεί ως άξονας είναι κολλημένα στην επιφάνεια του κυλίνδρου. Ο άξονας δεν πρέπει να ταλαντεύεται και πρέπει να είναι κάθετος στην επιφάνεια. Τέλος, ανοίγουμε μια τρύπα στον κύλινδρο, χρησιμοποιώντας τη θέση της οπής στο κάλυμμα χρονισμού. Εξομαλύνουμε όλες τις ανομοιομορφίες του ξύλου όπου θα έρθει σε επαφή με το στήριγμα χρονισμού χρησιμοποιώντας ένα ταλαντευόμενο τριβείο με λεπτό γυαλόχαρτο.

Συναρμολόγηση μηχανής. Κολλήστε τα στηρίγματα του άξονα του σφονδύλου στη βάση, φροντίζοντας να είναι ευθυγραμμισμένα και παράλληλα με το επίπεδο της βάσης. Πριν από την πλήρη συναρμολόγηση, θα βάψουμε τα στοιχεία και τα εξαρτήματα της μηχανής με διαφανές βερνίκι. Τοποθετούμε τη μπιέλα στον άξονα του σφονδύλου και την κολλάμε ακριβώς κάθετα σε αυτόν. Εισάγουμε τον άξονα της μπιέλας στη δεύτερη οπή. Και οι δύο άξονες πρέπει να είναι παράλληλοι μεταξύ τους. Κολλήστε ξύλινους ενισχυτικούς δακτυλίους στο σφόνδυλο. Τοποθετήστε μια ξύλινη βίδα στην οπή στο εξωτερικό του δακτυλίου που συγκρατεί το σφόνδυλο στον άξονα του σφονδύλου. Κολλήστε το στήριγμα του κυλίνδρου στην άλλη πλευρά της βάσης. Λιπάνετε όλα τα ξύλινα μέρη που θα κινηθούν και θα έρθουν σε επαφή μεταξύ τους με γράσο σιλικόνης ή λάδι μηχανής. Η σιλικόνη πρέπει να γυαλίζεται ελαφρά για να ελαχιστοποιηθεί η τριβή. Η σωστή λειτουργία του μηχανήματος θα εξαρτηθεί από αυτό. Ο κύλινδρος είναι τοποθετημένος στο φορείο έτσι ώστε ο άξονάς του να προεξέχει πέρα ​​από τον ιμάντα χρονισμού. Μπορείτε να το δείτε στο φωτογραφία 8. Βάζουμε ένα ελατήριο στο νύχι που προεξέχει πέρα ​​από το στήριγμα, μετά μια ροδέλα και στερεώνουμε όλο το πράγμα με ένα παξιμάδι. Ο κύλινδρος που πιέζεται από το ελατήριο πρέπει να κινείται ελαφρά στον άξονά του. Βάζουμε το έμβολο στη θέση του στον κύλινδρο και βάζουμε την άκρη της ράβδου του εμβόλου στον άξονα της μπιέλας. Βάλτε το καπάκι του κυλίνδρου και στερεώστε το με ξύλινες βίδες. Λιπάνετε όλα τα συνεργαζόμενα μέρη του μηχανισμού, ειδικά τον κύλινδρο και το έμβολο, με λάδι μηχανής. Ας μην τσιγκουνευόμαστε το λίπος. Όταν μετακινείται με το χέρι, ο τροχός πρέπει να περιστρέφεται χωρίς καμία σημαντική αντίσταση και η μπιέλα πρέπει να μεταδίδει την κίνηση στο έμβολο και τον κύλινδρο. Φωτογραφία 9. Εισαγάγετε το άκρο του εύκαμπτου σωλήνα του συμπιεστή στην είσοδο και ενεργοποιήστε τον. Γυρίστε τον τροχό και ο πεπιεσμένος αέρας κινεί το έμβολο και ο σφόνδυλος αρχίζει να περιστρέφεται. Το κρίσιμο σημείο στο μοντέλο μας είναι η επαφή μεταξύ της πλάκας χρονισμού και του στάτη της. Εάν ο περισσότερος αέρας δεν διαφεύγει με αυτόν τον τρόπο, ένα σωστά σχεδιασμένο μηχάνημα θα πρέπει να κινείται εύκολα, παρέχοντας πολλή διασκέδαση στους λάτρεις των DIY. Η αιτία της δυσλειτουργίας μπορεί να είναι ένα πολύ αδύναμο ελατήριο. Μετά από λίγο, το λάδι απορροφάται στο ξύλο και η τριβή γίνεται πολύ μεγάλη. Αυτό εξηγεί επίσης γιατί οι άνθρωποι δεν κατασκεύαζαν ατμομηχανές από ξύλο. Ωστόσο, ο ξύλινος κινητήρας είναι πολύ αποδοτικός και η γνώση για το πώς λειτουργεί ο ταλαντούμενος κύλινδρος σε μια τόσο απλή ατμομηχανή παραμένει για πολύ καιρό.

ξύλινη ατμομηχανή