Машина
Заготовка деталей
Машину можно разделить на три части: цилиндр, золотник и передаточный механизм. Золотник состоит из двух частей — неподвижной, припаянной к цилиндру, и подвижной пластинки, управляющей подачей пара. Неподвижная часть золотника выпиливается из цветного металла — меди или бронзы по размерам, показанным на рис. 7. Полукруглый выпил нужно подогнать под наружный диаметр цилиндра. Поверхность золотника опиливается напильником на правильную плоскость с проверкой под линейку или угольник.
Рис 7.
В этой части, обозначенной буквой А, просверливается четыре отверстия для пара. Отверстия а и б сверлятся перпендикулярно одно к другому, соединяются и образуют внутри идущий под прямым углом канал.
Расстояние между центрами двух крайних отверстий, подводящих пар в цилиндр, должно быть 36 мм.
Направляющие стержни делаются из проволоки диаметром в 2–3 мм. Стержни или ввертываются в часть А, или впаиваются в нее. Два стержня должны выступать на 12 им, два — на 4 мм. На концах длинных стержней нарезается резьба и подбираются гайки. На эти стержни надевается пружинка, прижимающая золотник. Пружинка изготовляется из полоски стали и изгибается, как показано на том же рисунке.
Подвижная пластинка золотника выпиливается из латуни по размерам, показанным на рис. 7 Б. Она будет скользить по части А и должна плотно прилегать к ней, чтобы под ней не проходил пар. Ее нужно опилить напильником и притереть к части А.
Места отверстий для пара показаны на рисунке; все они сверлятся диаметром в 2 мм. Для прямоугольного пропила просверливается подряд несколько дырочек, которые затем распиливаются напильником.
В отверстии, находящемся на полукруглом конце пластинки, нарезается резьба и подбирается винт, соединяющий золотник с тягой эксцентрика. Коробочка В изготовляется из листовой латуни и припаивается оловом к пластинке золотника с таким расчетом, чтобы она закрыла два круглых и одно прямоугольное отверстие. После пайки лишнее олово спиливается напильником, и коробочка очищается снаружи шкуркой или наждачной бумагой.
Коробочка Г служит сухопарником и одновременно подставкой, на которую припаивается цилиндр с золотником.
Цилиндр машины делается из отрезка латунной трубки с внутренним диаметром 18–20 мм. Поверхность трубки (рис. 8) должна быть гладкой и ровней внутри. На ней не должно быть ни царапин, ни вмятин. На расстоянии 3 мм от концов цилиндра в нем просверливаются два отверстия диаметром по 2 мм.
Рис. 8.
К цилиндру делаются две крышки из листового железа или латуни. Через одну из крышек проходит шток поршня, поэтому в ней просверливается отверстие диаметром в 5 мм.
Чтобы пар не проходил через щели между крышкой цилиндра и штоком, крышка снабжается сальником. Сальник, как и оправки водомерного стекла, состоит из гайки и пробки. Гайка припаивается к крышке над отверстием; внутрь ее ввинчивается пробка — отрезок болта с головкой. В пробке просверливается отверстие по диаметру штока.
Шток поршня пропускается через отверстия крышки и пробки сальника. Под пробку набивается вата, смоченная маслом; при завинчивании пробки вата уплотняется и обхватывает шток. Таким образом пар из цилиндра не просачивается в атмосферу, и одновременно шток довольно свободно двигается в сальнике.
Рис. 9.
Поршень можно отлить из баббита или цинка в трубке такого же диаметра, как и цилиндр. Если возможно, поршень лучше выточить на токарном станке из бронзы или чугуна. Он должен легко ходить в цилиндре, но не пропускать пара.
Шток делается из стали-серебрянки или круглой железной проволоки диаметром в 4 мм. Конец штока запиливается на плоскость, и в нем просверливается отверстие диаметром в 1,5 мм для соединения его с шатуном. Для штока в поршне просверливается отверстие, и он впаивается в него.
Шатун выпиливается из железа, как показано на рис. 9 (около коленчатого вала). В одном конце шатуна для соединения его со штоком делается пропил по толщине конца штока. Другой конец шатуна, надевающийся на палец коленчатого вала, делается разъемным. Отъемная часть шатуна крепится маленькими болтиками. Для получения правильного отверстия половинки шатуна подгоняются друг к другу, затем стягиваются болтиками и тогда в центре разреза сверлится отверстие.
На валу сидит еще эксцентрик, передвигающий золотник. Эксцентрик (рис. 9, слева, в середине) состоит из трех кружков, спаянных вместе. На средний кружок надевается кольцо тяги. Крайние кружки не дают кольцу соскакивать с эксцентрика. Все кружки выпиливаются из железа. Средний толстый кружок нужно сделать гладким по окружности, чтобы по нему легко шло кольцо тяги.
На расстоянии 2 мм от центра кружков просверливаются отверстия по диаметру коленчатого вала. Собирается эксцентрик в таком порядке. Один из крайних кружков припаивают к среднему, затем надевается кольцо с тягой, и тогда припаивается второй кружок. Кольцо изгибается из полоски латуни, края спаиваются, и к нему припаивается тяга. Тяга выпиливается из железа толщиной в 2 мм. Размеры кольца и тяги показаны на рис. 9.
Коленчатый вал собирается из трех кусков круглой-стали и двух пластинок. Пластинки выпиливаются из железа толщиной 2 мм; на расстоянии 10 мм в них просверливаются отверстия. Из стали для вала отрезается три куска длиной 30 мм, 41 мм и 12 мм. Концы опиливаются напильником, вставляются в отверстия пластинок, расклепываются и припаиваются.
Подшипники выпиливаются из кусков бронзы или латуни (рис. 9, справа, в середине). В них просверливается по отверстию диаметром в 5 мм для вала и перпендикулярно к нему сверху по одному отверстию диаметром в 1 мм для смазки. Сверху смазочный канал слегка рассверливается большим сверлом.
Маховое колесо (рис. 9, внизу) отливается из тяжелого легкоплавкого сплава или просто из свинца. Можно подобрать готовое колесо подходящих размеров. Для самостоятельной отливки колеса нужно острым ножом и стамеской сделать из куска липы модель колеса. Поверхность модели сглаживается шкуркой и покрывается лаком. С модели делается оттиск в сырой, смешанной с песком глине. Когда форма высохнет, в нее производится отливка.
Шкив тоже можно отлить или подобрать какое-нибудь колесо.
Подшипники машины устанавливаются на котле на подставках, которые сгибаются, как показано на рис. 9 (справа), из листового железа. Подставок делается две штуки.
Сборка машины
Неподвижная часть золотника припаивается к цилиндру. При пайке цилиндр и пластинку нагревают так, чтобы олово равномерно залилось между ними и пар не проходил в щели. Теперь цилиндр с одной стороны запаивается крышкой без сальника. Затем вставляется поршень, на шток его надевается крышка с сальником, и эта крышка тоже припаивается к цилиндру. На коленчатый вал надезается эксцентрик и устанавливается на нем под утлом в 90 градусов по отношению к кривошипу. После установки эксцентрик припаивается. В зависимости от положения эксцентрика по отношению к кривошипу машина будет вращаться в ту или другую сторону.
Сборка локомобиля
К котлу над отверстием для пара припаивается подставка с цилиндром. Припаиваются к подставкам подшипники, вставляется вал, и подставки с подшипниками припаиваются к котлу. Золотник соединяется с тягой эксцентрика.
Шатун соединяется со штоком и надевается на кривошип. Маховик и шкив припаиваются к валу. На вал, около кривошипа, надеваются колечки, согнутые из медной проволоки. Кольца не дают валу болтаться в подшипниках взад и вперед.
Сальники водомерного стекла и цилиндра смазываются маслом и уплотняются. При вращении маховика рукой все части машины должны легко ходить. Для уменьшения трения все трущиеся части смазываются маслом.
Пуск локомобиля
Перед испытанием необходимо отрегулировать предохранительный клапан. Локомобиль работает при давлении пара в 1–1,4 атмосферы. Поэтому предохранительный клапан нужно установить так, чтобы от открывался при давлении в 1,5 атмосферы.
Для определения силы пружины нам придется сделать расчет. При диаметре отверстия в клапане 3 мм площадь отверстия его равна 7,065 кв. мм. Нам известно, что одна атмосфера давит на квадратный сантиметр с силой 1 033,2 г; полторы атмосферы будут давить с силой 1 549,7 г; следовательно, на площадь клапана в 7,065 кв. мм давление будет равно 1549,7:100x7,065–109,486 г.
Для ровного счета возьмем просто 109 г. Значит, для того, чтобы давление в котле доходило до 1,5 атмосферы, пружина должна прижимать клапан с такой же силой. Для установки клапана на это давление выверните его из котла, поставьте вверх пружиной и надавите сверху грузом в 109 г. Только в этот момент он должен приоткрыться. Завинчиванием гайки нужно отрегулировать давление пружины или заменить ее на более сильную или слабую.
Теперь наполните котел на две трети водой и зажгите в топке спиртовку. Когда вода закипит и давление пара поднимется, правильно сделанная и собранная машина, должна заработать.
