Одноцилиндровые машины с впуском пара с одной стороны поршня плохи тем, что в нкх пар работает только то время, пока вал делает половину оборота; вторую половину оборота вал вращается инерцией маховика, потом опять полоборота работает пар, и снова маховик заставляет поршень передвинуться обратно.
Одноцилиндровые машины двойного действия — те, в которых пар впускается то с одной, т,о с другой стороны поршня — вращают вал в течение всего оборота. Маховику остается только переводить вал через мертвые точки и сообщать ему плавный ход. Но такие машины трудно делать самому, и лучше заменить их двухцилиндровыми, с впуском пара с одной стороны поршня. В таких машинах полоборота работает один цилиндр, а полоборота — другой.
Рис. 102. Двухцилиндровая паровая машина.
Самодельная двухцилиндровая горизонтальная машина показана на рисунках 102 и 103. Она очень похожа на одноцилиндровую, но диаметр цилиндров ее больше. Для них взяты не патроны револьвера "наган", а патроны охотничьего ружья калибра № 28. Золотник поршневой, но передвигается он не треугольником, а эксцентриком, и на штоке укреплен не один поршенек, а два (рис. 104).
Пар впускается между поршеньками и, когда они стоят в положении, показанном на рисунке 104, а, входит в правый цилиндр, а из левого свободно выходит в атмосферу. Когда эксцентрик поворачивается в положение, которое вы видите на рисунке 104, б, пар попадает в левый цилиндр, а из правого выходит.
Если диаметр цилиндра больше, приходится увеличить толщину коленчатого вала и вес маховика. Изменяется и расположение частей: золотник помещается между цилиндрами, и оба конца вала свободны.
Рис. 103. Фото. Двухцилиндровая паровая машина.
Вся машина собрана не на отдельных опорах, а на так называемой ферме, изготовленной из жести. Но ферму нужно сделать, как настоящее инженерное сооружение, иначе жесть окажется слишком тонким материалом. Секрет в том, что ферма спаяна не просто из полосок жести, а все части изогнуты,^ как угловое железо. Конструкция получается простой, прочной и ( легкой. Такую ферму можно собрать из разных сортов железа, но вполне достаточен самый простой профиль — прямой угол. Такое железо техники часто называют не "угловое железо", а коротко — "уголок". Профилируя жесть, можно заменять ею деревянные части или те части, которые должны были быть сделаны из толстого железа. В первой паровой машине вал, цилиндр и треугольник можно было поставить или на деревяшках, или на стойках толстого железа. А изогнули мы жесть, и оказалось, что она достаточно прочный материал для опор. Так же пользовались мы жестью и при изготовлении электромоторов.
Поршни, обмотанные ватой, хорошо работают в цилиндрах небольшого диаметра; здесь придется сделать их иначе. От двух ружейных патронов калибра № 28 отрежьте ободки шириной 10 мм.
Отверстия донышек патрона запаяйте и вычистите патроны изнутри мелкой шкуркой. Патроны обязательно нужно укоротить, потому что они конусные, особенно к открытым концам.
Рис. 104. Схема работы двухпоршенькового золотника.
Из отрезанных ободков сделайте поршни. Прорежьте ободок напильником вдоль, сожмите и вставьте в цилиндр. Если он не войдет, распиливайте щель до тех пор, пока не подгоните точно по внутреннему диаметру цилиндра. Пусть он входит туго — после опилите. Вставьте подогнанный ободок до половины в цилиндр и вырежьте к нему крышечку, входящую внутрь (рис. 105, а). Для крышек поршней и для нескольких других мелких деталей нужно достать латунь толщиной 0,5 мм.
Д каждому поршню вырежьте из латуни по два угольничка для осей шатунов. Спаять поршни — дело хитрое. Выньте из цилиндра ободок со вставленной в него крышкой и туго перевяжите тонкой проволокой, чтобы крышка не выпадала. Поставьте поршенек на стол, наложите на крышку угольнички — и можете паять. Угольнички лучше наложить на крышку не отдельно один от другого, а связанными тонкой проволокой с деревянной прокладкой между ними. Толщина прокладки—1 — 1,5 мм.
Промажьте все места спайки паяльной жидкостью, наберите на паяльник побольше олова и сразу пропаяйте так, чтобы угольнички припаялись к крышке, а крышка — к ободку (рис. 105, б). Конечно, все части должны быть хорошо вычищены шкуркой или промыты в растворе поташа, иначе их никогда не спаять. Не снимая проволоки, стягивающей ободок, запаяйте место стыка, срежьте проволоку — и поршень готов.
Так же спаяйте поршень ко второму цилиндру и сделайте к ним шатуны.
Рис. 105. Изготовление цилиндра и поршня.
На одном конце шатуна (рис. 105, в) —петелька, а на другом — специальный захват для шейки колена вала. В одноцилиндровой машине шатун надевался на палец кривошипа, а здесь палец закрыт плечиками с обеих сторон. К прямому Концу шатуна припаяйте две полоски латуни; получится вилка, которую можно будет надевать на шейку вала. Чтобы вилка не соскакивала, на концах полосок сделайте отверстия и подгоните к ним кусочки проволоки. Заложите петельку шатуна между угольниками поршня и вставьте ось.
Теперь нужно притереть поршни к -цилиндрам. Отметьте, какой поршень в каком цилиндре будет работать, и притирайте их к "своим" цилиндрам. Натрите поршень мелом, вставьте в цилиндр и продвиньте до конца. Когда вытащите, увидите, где мел стерся, и эти Места чуть-чуть опилите напильником с мелкой насечкой. Затем опять натрите поршень мелом, вставьте в цилиндр, выньте и опилите. Повторяйте это до тех пор, пока поршень не станет ходить плавно и легко. Тут нужно быть очень осторожным: если много спилите, поршень будет пропускать пар, а это сильно ухудшит работу машины. Да и пара в таких условиях на нее не напасешься.
Рис. 106. Детали двухцилиндровой машины.
Для золотника спаяйте встык трубку длиной 65 мм и внутренним диаметром, 6 мм. В середине трубки просверлите отверстие диаметром 4 мм. Это — отверстие для впуска пара из котла. На расстоянии 14 мм от центра этого отверстия просверлите еще два такого же диаметра, но не на одной линии с первым, а под прямым углом к нему: одно справа, другое слева (рис. 106, а). Такие же отверстия сделайте на боковых стенках у донышек цилиндров и соедините их трубками с золотником. Трубка золотника должна одинаково выступать с обеих сторон цилиндров, а расстояние между серединой одного цилиндра и серединой другого должно быть равно 40мм (рис. 106, б). На среднее отверстие золотника припаяйте трубку диаметром 5 мм и длиной 25—30 мм.
Поршеньки золотника собираются на штоке — миллиметровой проволоке длиной 40 мм. К одному концу штока припаяйте латунную скобку для укрепления тяги эксцентрика (рис. 106, в). Скобка выгибается из полоски латуни размером 20 X 4 мм.
Поршеньки этого золотника — шайбочки с ватой между ними. Диаметр шайб немногим меньше внутреннего диаметра трубки золотника; расстояние между каждой парой шайб — 5 мм; расстояние между серединами поршеньков — 28 мм.
Для того чтобы можно было регулировать положение поршеньков, а значит, впуск и выпуск пара, тягу эксцентрика нужно сделать передвижной. Вытащите из старого выключателя так называемые контакты — трубочки с отверстием для провода. Сбоку контактов есть винт, зажимающий провод, а снизу гайка, прикрепляющая контакт к выключателю (рис. 49, справа). Для тяги эксцентрика эта гайка не нужна, а для установки эксцентрика понадобится второй контакт с гайкой. Тягу выгните из миллиметровой проволоки длиной 30 мм, вставьте петельку ее в хомутик поршенька и заложите ось. Контакт понадобится после изготовления эксцентрика и вала.
Эксцентрик — это диск с бортиками (рис. 106, г). Диаметр диска — 20 мм, толщина—1,5 мм. Если не найдете для диска подходящего материала, можете воспользоваться трехкопеечной монетой. Диаметр монеты — 22 мм; ее придется немного опилить вокруг. "Щеки" диаметром 25 мм вырежьте из латуни. Опиленную монету вставьте между "щеками" так, чтобы центры их совпали, и хорошенько спаяйте. От центра "щеки" отмерьте 6 мм и просверлите отверстие, в которое должен войти контакт от выключателя.
Расстояние от центра диска эксцентрика до центра отверстия, которым он надевается на вал, называется эксцентриситетом. Эксцентриситет нашего эксцентрика равен 6 мм. В отверстие эксцентрика вставьте контакт и крепко зажмите гайкой. Теперь винтом контакта можно будет закреплять эксцентрик на валу в нужном положении.
Остается сделать вокруг эксцентрика "щину" — хомут. Хомут выгните из полуторамиллиметровой медной проволоки по рисунку 106, д. Концы хомута войдут в отверстие контакта эксцентриковой тяги. Их нужно опилить изнутри до половины, тогда, сложенные, они образуют круглый конец. Окончательно собрать эксцентриковый механизм можно только во время сборки всей машины. Сейчас нужно сделать вал и ферму.
Лучше всего для вала найти сталь-серебрянку диаметром 3 мм. Если не достанете стали-серебрянки, найдите какую-нибудь другую прочную проволоку или вязальную спицу примерно такого же диаметра. Только проволока или спица должны быть совершенно прямыми: для вала это очень важно.
Выгибать такой вал нельзя — он получается неточным. Лучше всего отрежьте для вала кусок проволоки или стали-серебрянки длиной 150 мм и для. шеек кривошипов — два кусочка по 15 мм.
Рис 107. Изготовление двухколенчатого вала.
Делать плечи кривошипов из толстой латуни или железа трудно; они отлично получаются из жести, только тогда нужно сделать их коробчатого сечения. Вырежьте из жести четыре фигуры по рисунку 107,а. Ход поршней этой машины мы выбрали равным 20 мм; значит, плечи кривошипов должны' быть длиной 10 мм. Такими они и получатся, если сделать их по размерам, указанным на рисунке.
Вырезанные из жести фигуры согните в длинные коробочки или, если хотите, в трубки с хвостиками на концах. Эти хвостики обожмите вокруг вала И вокруг шеек кривошипов.
Перед спайкой вала на середину его нужно надеть эксцентрик, а части вала против шеек выпилить потом, после спайки. Если отверстие контакта эксцентрика не налезает на вал, рассверлите его.
Соберите вал по рисунку 107, б и тщательно пропаяйте все места соединения. Следите, чтобы между серединами шеек было такое же расстояние, как и между центрами цилиндров, — 40 мм. Когда спаяете все, можете выпилить ненужные части вала. При таком способе изготовления вал получается очень точным и не "бьет" при вращении.
Рис. 108. Изготовление фермы.
Все размеры фермы показаны на рисунке 108. Для установки цилиндров к ней припаяны два уголка, а для подшипников — еще две полоски. Настоящие фермы склепывают заклепками, а в последнее время все чаще сваривают. И наша ферма получается как будто сварной.
В верхних уголках фермы прорежьте полукруглые углубления для цилиндров и трубки золотника. Припаяйте цилиндры к уголкам так, чтобы они одинаково выступали с обеих сторон.
Подшипники вала, конечно, свертываются из медной проволоки. Сделайте их длинными, в 10—12 витков каждый, и припаяйте к полоскам фермы. Вал должен получиться как раз на уровне осей цилиндров.
Рис. 109. Схема соединения золотника с эксцентриком.
Рис. 110. Маховое колеса
Чтобы уменьшить трение между вилками шатунов и шейками вала, оберните шейки 5—б витками медной проволоки и уже на эти подшипники наденьте вилки шатунов С наружных сторон обоих подшипников припаяйте на вал проволочные кольца. Проверьте, хорошо ли идут поршни при вращении вала, и можете наконец установить эксцентрик. Поверните вал так, чтобы колена его были расположены горизонтально. Пусть поршеньки золотника в это время плотно закрывают отверстия впуска пара в цилиндры. Привинтите эксцентрик точно против середины трубки золотника в таком положении, когда линия, идущая через два центра эксцентрика (настоящий центр кружка и экс- центр) , получается вертикальной. Откусите кусачками лишнюю часть тяги золотника. Ее конец должен быть на расстоянии 1,5—2 мм от концов хомута. Наденьте на тягу заготовленный контакт от выключателя (без гайки) нарезанной стороной, а ту сторону, где сбоку ввернут винт, наденьте на концы хомута (рис. 109).
Остается только отлить свинцовое маховое колесо (рис. ПО), припаять его к валу — и можете пробовать работу машины. Если отпустите винт, удерживающий эксцентрик на валу, и повернете эксцентрик на полоборота (на 180°), изменится направление вращения вала — он станет вращаться в обратную сторону.
Когда эту машину питает паром двухлитровый котел (рис. 111), вал ее невозможно остановить пальцами: очень уж сильной она получается.
Рис. 111. Фото. Двухцилиндровая паровая машина, работающая от котла из кастрюли.
Цилиндры этой машины можно установить вертикально, так же как и в одноцилиндровой. На рисунках 112 и 113 показаны две конструкции вертикальных двухцилиндровых машин. В одной расположение частей по сравнению с горизонтальной машиной не изменено, а в другой золотник помещен сбоку цилиндров. Такая машина красивее, чем вертикальная с золотником посредине, но сделать ее труднее.
Рис. 112. Вертикальная двухцилиндровая машина.
Рис. 113. Другая конструкция вертикальной машины.
Двухцилиндровую машину можете установить на большую модель колесного или винтового парохода. сЭта машина может вращать маленькую динамомашину — получится электростанция. Можете придумать конструкцию установки ее на модель паровоза.
Только помните, что котел должен давать много пара, иначе машина совсем плохо работает. При хорошем котле получите прекрасный двигатель, а где применить его, сами найдете.