Электрификация

Справочник домашнего мастера

Паровик своими руками

Мастер сделал сам паровой двигатель

Вы видели когда-нибудь, как работает паровой двигатель не на видео? В наше время найти такую функционирующую модель не просто. Нефть и газ давно вытеснили пар, заняв господствующее положение в мире технических установок, приводящих механизмы в движение. Однако, ремесло это не утрачено, можно найти образцы успешно работающих двигателей, установленных умельцами на автомобилях и мотоциклах. Самодельные образцы чаще напоминают музейные экспонаты, чем изящные лаконичные аппараты, пригодные для эксплуатации, но они работают! И люди успешно ездят на паровых авто и приводят в движение разные агрегаты.

В этом выпуске канала “Techno Rebel” вы увидите паровую двухцилиндровую машину. Всё началось с двух поршней и такого же количества цилиндров.
Убрав все лишнее, мастер увеличил ход поршня и рабочий объем. Что привело к увеличению крутящего момента. Самой сложной деталью проекта является коленвал. Состоит из трубы, которую расточили под 3 подшипника. 15 и 25 трубы. Труба спилена после сварки. Подготовил трубу под поршень. После обработки он станет цилиндром или золотником.

От кромки оставляется на трубе 1 сантиметр, чтобы, когда будет варится крышка, металл может повезти в сторону. Поршень может застрять. На видео показана доработка распределительного цилиндров. Одно из отверстий заглушена, сужено до трубки двадцатки. Здесь будет поступать пар. Отверстие для выхода пара.

Как работает аппарат. В отверстий подается пар. Он распределяется по трубе, попадает в 2 цилиндра. Когда поршень опускается вниз, пар проходит и под давлением опускается. Поршень поднимается. Перекрывает проход. Пар стравливается через отверстия.
Далее с 5 минуты

Как сделать рабочую модель парового двигателя на дому

Если вы были заинтересованы в модельных паровых двигателях, вы, возможно, уже проверили их в Интернете, шокирующим будет то, что они очень дорогие. Если вы не ожидаете ценовой диапазон, то вы можете попытаться найти другие варианты, где у вас может быть собственная модель парового двигателя. Это не означает, что вам нужно только купить их, так как вы можете сделать их самостоятельно. Вы можете посмотреть процессы создания собственной модели парового двигателя на сайте WoodiesTrainShop.com. Там нет ничего, что вы не можете сделать и выяснить, не имея немного собственных исследований.

Как создать свой собственный паровой двигатель?

Это звучит удивительно, но на самом деле вы можете создать модельный паровой двигатель с нуля. Вы можете начать с создания очень простого трактора, тянущего двигатель. Он может легко перевозить взрослого человека, и вам понадобится около ста часов, чтобы закончить строительство. Самое замечательное в том, что это не так дорого, и процесс его создания очень прост, и все, что вам нужно сделать, это сверлить и работать на токарно-фрезерном станки весь день. Вы всегда можете проверить свои возможности на сайте WoodiesTrainShop.com, на котором найдете более подробную информацию о том, как вы можете начать делать свою собственную модель парового двигателя.

Обода задних колес самодельные, модель парового двигателя сделана из газовых баллонов, и вы можете купить готовые передачи, а также приводные цепи на рынке. Простота модели «сделай сам» с паровым двигателем – это то, что делает его привлекательным для всех, поскольку он предлагает вам очень простые инструкции и быструю сборку. Вам даже не нужно изучать что-либо техническое, чтобы иметь возможность делать все самостоятельно. Простых рисунков и рисунков достаточно, чтобы помочь вам с рабочей нагрузкой от начала до конца.

Агрегат Ньюкомена поднимал воду из копей с помощью воздействия атмосферного давления. Машина отличалась солидными размерами и требовала для работы большого количества угля. Несмотря на эти недостатки, модель Ньюкомена использовали в шахтах полвека. Она даже позволила вновь открыть шахты, которые были заброшены из-за подтопления грунтовыми водами. В 1722 году детище Ньюкомена доказало свою эффективность, откачав воду из корабля в Кронштадте всего за две недели. Система с ветряной мельницей смогла бы сделать это за год. Из-за того, что машина была создана на основе ранних вариантов, английский механик не смог получить на нее патент. Конструкторы пытались применить изобретение для движения транспортного средства, но неудачно. На этом история изобретения паровых машин не прекратилась.

Годы шли. И промышленная революция накрывала все больше и больше стран. Первенство и лидерство среди других держав доставалось неизменно Англии. К концу восемнадцатого века именно Великобритания стала создательницей крупной промышленности, благодаря чему завоевала титул всемирной монополистки в данной отрасли. Вопрос о механическом двигателе с каждым днем становился все более актуальным. И такой двигатель был создан.

1784 год стал для Англии и для всего мира переломным моментом в промышленной революции. И человеком, ответственным за это, стал английский механик Джеймс Уатт. Паровая машина, которую он создал, стала самым громким открытием века.

На основании предыдущих опытов работ по созданию пароатмосферных машин он сделал вывод, что для эффективности работы двигателя необходимо сравнять температуры воды в цилиндре и пара, который попадает в механизм. Новая паровая машина была сконструирована так, что цилиндр, заключенный в специальную рубашку из пара, постоянно находился в нагретом состоянии. Кроме того, Уатт так же создал специальный сосуд, погруженный в холодную воду – конденсатор. Когда пар отрабатывался в цилиндре, то через трубу попадал в конденсатор и там превращался обратно в воду.

Таким образом, весь пар, попадавший из цилиндра, конденсировался в нем. Благодаря этому нововведению очень сильно увеличивался процесс расширения пара, что в свою очередь позволяло извлекать из того же количества пара намного больше энергии.

Первые упоминания о двигателе, работающем за счёт силы пара, встречаются ещё до Нашей Эры. Например, древнегреческий учёный Герон Александрийский (I–II вв. до н.э.) прославился как изобретатель остроумных механизмов и эолипила – модели паровой турбины (см. рисунок). Пар, выходящий из согнутых трубок, впаянных в полый шар, заставлял его вращаться. Эолипил не производил никакой полезной работы и поэтому так и остался забавной игрушкой. Это показывает, что открытия учёных не получают развития до тех пор, пока в обществе не созреют условия для их освоения и совершенствования. Идея паровых двигателей получила новое развитие только через десятки веков – в XVII веке после открытия физиками атмосферного давления.

В 1680 г французский инженер Дени Папен создал машину, в которой получал вакуум охлаждением кипящей в цилиндре воды. Поршень мог поднять груз верёвкой, перекинутой через колёса. Машина Папена ещё не была автоматическим двигателем, поскольку для циклического подъёма-опускания поршня цилиндр нужно было вручную то снимать с огня, то вновь ставить на него. Для автоматизации цикличности Папен предложил создавать пар не в цилиндре, кипятя в нём воду, а в отдельном котле, однако конструкцию действующей паровой машины он не предложил.

Первым полу-автоматическим паровым двигателем стал насос, сконструированный английским инженером Томасом Севери в 1689 году (см. рисунок). Главная его часть – сосуд 1, в который из парового котла 2, открывая вентиль 3, впускали порцию горячего пара, и он выдавливал воду вверх, которая при своём движении открывала клапан 4 и закрывала клапан 5. При закрывании вентиля пар внутри сосуда конденсировался, вместо него образовывался вакуум, и под действием атмосферного давления через нижнюю трубку засасывалась новая порция воды. Насос Севери нашёл применение в промышленности – для откачки воды с глубин не более 10 м. Это было ограничено величиной атмосферного давления.

Английский изобретатель Томас Ньюкомен, развив идеи Севери, в 1712 г сконструировал улучшенный полу-автоматический паровой двигатель, приводивший в действие насос (см. рисунок). Однако Ньюкомен совершил настоящую революцию в инженерных решениях – насос и двигатель были пространственно отделены друг от друга, то есть именно Ньюкомен создал первый практически пригодный паровой двигатель, которым, при желании, можно было приводить в действие не только насос, но и любое устройство. Но паровой двигатель Ньюкомена так и оставался полу-автоматическим, поскольку для открывания и закрывания вентилей с паром и водой требовалось постоянное участие человека. Двигатель Ньюкомена применялся для откачки воды шахт с глубиной более 10 м, для подачи воды в фонтаны.

Говорят, что кипящий на огне чайник натолкнул в своё время шотландского изобретателя Джеймса Ватта на мысль использовать пар для создания универсального двигателя. Это, конечно же, легенда. Впрочем, подобные легенды, сопутствуют любому великому открытию или изобретению – достаточно вспомнить знаменитое яблоко Ньютона, ванну Архимеда или пророческие сны Менделеева. На самом деле первые паровые машины были изобретены задолго до Ватта – по меньшей мере, лет за двести.

История парового двигателя

Создатель первой паровой машины, а, точнее, её прообраза, был величайшим инженером в истории человечества. Он жил в Александрии во втором или первом веках до нашей эры –точно неизвестно. Звали его Герон Александрийский. Одно из самых известных его изобретений называлось эолипил – шар бога ветров Эола. Это устройство представляло собой наглухо запаянный котёл с двумя трубками на крышке. Сверху на трубке устанавливался полый шар с соплами. Когда вода в котле закипала, пар поднимался вверх, вырывался из сопел и вращал шар. По сути эолипил Герона являл собой прототип паровых турбин, и даже, можно сказать, прообраз первых реактивных двигателей, однако не был востребован в этом качестве. Современники Герона считали шар бога ветров Эола забавной игрушкой, и только.

В 1690 году французский физик Дени Папен придумал устройство, которое могло поднимать груз, используя силу пара, но не сумел создать работоспособную конструкцию. Однако именно Папен первым описал все процессы замкнутого термодинамического цикла – парообразование, расширение пара, конденсацию. Он же изобрёл паровой котёл, проложив тем самым путь к первому паровому двигателю.

Устройство Папена

Существует очень много легенд, связанных с изобретением Папена. Рассказывают например, что изобретатель обратил внимание на котёл с развариваемыми в нём костями на одной из мыловарен. Внимание его привлёк груз, который работники ложили на крышку кастрюли, чтобы ускорить процесс разваривания. Поскольку высвобождающийся пар всё время сдвигал крышку, Папен придумал предохранительный спускной клапан, а спустя восемь лет, благодаря этому изобретению, изобретатель Томас Севери создал первый промышленный паровой двигатель, который можно было использовать на производстве. Пожарная установка Севери являлась поршневым паровым насосом – водоподъёмником. В 1698 году Севери опубликовал описание своей машины, и взял на неё патент.

Насос Севери был маломощным и не очень эффективным, но за неимением лучшего начал широко использоваться для откачки воды из шахт. Сам Севери называл своё изобретение другом рудокопов. Один такой двигатель в 1707 году приобрёл Пётр 1. Машина была установлена в Летнем саду для приведения в действие фонтанов.
В 1705 году соотечественник Севери Томас Ньюкомен занялся созданием более практичной пароатмосферной машины. Ньюкомен был кузнецом по профессии, и изобретателем по призванию. Вместе с ним над этой машиной работал стеклодел Джон Коули. Они объединили идеи Папена и Севери, добавив предохранительный клапан в котёл и поршень в камеру насоса. Чуть позже они заменили ручное открывание-закрывание клапанов автоматическим.

Машина Ньюкомена

Первая действующая модель машины Ньюкомена и Коули была создана в 1712 году, но получить патент на неё изобретатели не смогли, поскольку действие патента Севери на тот момент ещё не закончилось, и пришлось Ньюкомену взять Севери в компанию.
С развитием угледобывающей промышленности и разработкой более глубоких пластов спрос на водоподъёмные насосы рос огромными темпами. Машины Ньюкомена быстро вытеснили с шахт и рудников Англии друга рудокопов, а к двадцатым годам 18 века завоевали почти всю Европу. Их, кстати, применяли не только для откачки воды, но и для систем водоснабжения и в гидротехнических сооружениях. Например, одна из машин Ньюкомена, построенная в 1720 году, снабжала Лондон водой из Темзы. С этих машин, а точнее, с недействующей модели одной из них и начинается история изобретателя парового двигателя Джеймса Ватта.

В 1763 году один из профессоров университета в шотландском городе Глазго поручил Джеймсу Ватту –механику университетской мастерской, отремонтировать модель паровой машины Ньюкомена. Ватт приступил к ремонту без особого вдохновения –отремонтировать можно то, что сломалось, а этот злосчастный экспонат никогда не работал, но задание было получено, делать было нечего.
Возился Ватт с этой моделью долго – несколько недель, пока однажды вдруг не сообразил, что дело не в самой модели, а в принципах её устройства, и это была совсем другая задача –более интересная для изобретателя. С этого момента вместо ремонта университетского экспоната Ватт занялся созданием собственной паровой машины.

Ватт не был инженером-конструктором, у него вообще не было никакого образования, даже среднего. Он родился в крохотном шотландском городке Гринок, в школу ходил от случая к случаю, потому что был хилым ребёнком и страдал постоянной головной болью, но при этом он был очень начитанным, наблюдательным и умным, превосходно знал математику. В 1757 году дядя Джеймса помог племяннику открыть при университете мастерскую по ремонту и изготовлению математических и физических приборов. Так в 21 год Джеймс Ватт и стал механиком.
Над моделью своего универсального парового двигателя Ватт работал в общей сложности десять лет. Он предложил специальный цилиндр-конденсатор, в котором происходила конденсация пара, то есть, если раньше и впуск пара, и его конденсация осуществлялись в одном цилиндре, то, выделив специальный цилиндр-конденсатор, Ватт смог поднять КПД.

Двигатель Ватта

После изобретения нужно было вкладывать дополнительные средства в усовершенствование машины, но как раз в этот самый момент Джон Ребок, финансировавший работы, разорился. Ватт начал лихорадочно искать альтернативные источники финансирования, и чуть было не уехал в Россию по приглашению царского правительства. За занятия, сообразные с его вкусом и познаниями, английскому инженеру было обещано ежегодное жалование в 1000 фунтов стерлингов. Это было удивительное предложение! Удивительное тем, что действующая, работоспособная, и, более того, уже испытанная на производстве пароатмосферная машина непрерывного действия на тот момент уже 6 лет как была создана в самой России русским инженером Иваном Ползуновым.

Двигатель Ползунова

Весной 1763 года, когда Джеймс Ватт получил задание отремонтировать недействующую модель машины Ньюкомена, горный инженер Иван Иванович Ползунов подал начальнику Колывановоскресенских заводов предложение о постройке изобретённой им огнедействующей машины для заводских нужд. Это был настоящий прорыв, ведь во второй половине 18 века промышленность России располагала только двумя видами заводских машин –воздуходувными мехами для металлургических печей и молотами для ковки металлов. Самым совершенным двигателем для них было водяное колесо, именно поэтому металлургические заводы строили не рядом с рудниками, а рядом с водоёмами, что, конечно же, было крайне неэффективно. В тех случаях, когда доставка руды, леса и горючего к водоёму была невозможна, рядом с заводом рыли пруд – это было ещё невыгодней; производство часто останавливалось – то воды в пруду не хватало, то во время паводков уровень её поднимался выше допустимого, а иногда стремительное половодье целиком разрушало плотину.
Огнедействующая машина была придумана Ползуновым для того, чтобы освободить металлургические заводы от рабской водяной зависимости, и, как говорил сам изобретатель, «облегчить труд по нас грядущим».
По принципу действия машина Ползунова была пароатмосферным двигателем, причём, двигателем универсальным – его можно было использовать в любом производстве и сооружать в любом месте. Напомним, что Ватт создал свою модель только шесть лет спустя – в 1769, с мощностью в 3-4 лошадиных силы, тогда как мощность двигателя Ползунова составляла 32. Паровой двигатель Ватта был его первым изобретением, а вот Ползунов уже имел на своём конструкторском счету и вододействующую лесопилку, и множество других остроумных приспособлений и новшеств, придуманных для нужд завода.

Двигатель Ползунова

Как и Ватт, Ползунов не имел никакого образования. Он родился на Урале, в Екатеринбурге, рос в очень бедной семье. Его отец был солдатом, но маленькому Ване Ползунову повезло – заводской механик Никита Бахарев взял его в механические ученики. Учеником Ваня Ползунов оказался расторопным и сметливым – самостоятельно изучил книги по металлургии и минералогии, прочёл все труды Ломоносова, а также работы известного российского химика Ивана Андреевича Шлаттера. К которому и попала на отзыв в 1763 году проект Ползунова об «огнедышащей машине». Шлаттер нашёл проект оригинальным и доложил об этом Екатерине 2. Ползунов тут же был «произведён в механику со с чином и званием инженерного капитал-поручика, и представлен к награде в 400 рублёв». А также ему было предложено поступить на учёбу в академию. Но в тот момент Ползунов мечтал вовсе не об учёбе, ему не терпелось приступить к строительству своей «огнедышащей машины». Ползунов планировал сначала построить небольшой опытный образец, однако его заставили сразу же приступить к постройке крупной установки, которая обслуживала бы 10-12 печей. Она занимала целое здание. При этом Ползунова не обеспечили ни квалифицированными рабочими, ни грамотными помощниками, ни даже необходимыми инструментами. Тем не менее, работу Иван Иванович выполнил за тринадцать месяцев, заплатив за это чахоткой и умерев, не дожив до пуска своего парового дракона одну неделю. Первый в истории планеты пароатмосферный двигатель был пущен в эксплуатацию 7 августа 1766 года, проработав с небольшими перерывами до ноября и успел за это время не только окупить все расходы на его постройку, но и принести ощутимую прибыль – почти 12000 рублей. Потом у огнедышащей машины прогорел котёл. Можно было починить этот или установить новый, но заводское начальство, исходя из каких-то своих соображений, решило «агрегат больше в работу не пущать». Машину остановили, разобрали на части, и забыли и про неё, и про гениального русского изобретателя на долгие годы.

Спустя три года после смерти Ползунова русское правительство обратится к Ватту с очень заманчивым предложением. На тот момент у Ватта ещё не будет работоспособного парового двигателя, но зато будет оформлен патент на него.

Свой первый патент Ватт получил 5 января 1769 года, но это был патент не на паровой двигатель, а на принципы его работы. Патентная формула, говоря современными словами, состояла из шести пунктов. Ватт запатентовал теплоизоляционную оболочку цилиндра, уплотнения и отдельный сосуд-конденсатор. Он также получил авторские права на то, что воздух должен удаляться из конденсатора насосом, и на применение упругой силы давления пара. Первоначально Ватт получил патент на 14 лет, затем продлил его ещё на 25, а первую работоспособную машину он построил только в 1775 году – через 9 лет после Ползунова. Следующие 25 лет жизни Ватт занимался незначительными усовершенствованиями своего парового двигателя и получением разнообразных патентов на эти усовершенствования.

Самым знаменитым считается патент № 1432. Ватт получил его в 1782 году, закрепив за собой права на подачу пара с двух сторон цилиндра и на использование пара высокого давления. Этот патент, по сути своей, не столько охранял авторские права, сколько блокировал работу конкурентов. Сам Ватт никогда не изобретал, и не собирался в будущем строить машину высокого давления, зато такую машину спроектировал ещё в 1781 году английский инженер Джон Хорнблауэер, и если бы не патент Ватта № 1432, он запросто завоевал бы рынок, так как агрегаты Хорнблауэра были более мощными и более экономичными.

Кстати, в 1782 же году Ватт запатентовал и локомотив. К самой идее он относился очень скептически, но на всякий случай авторские права за собой застолбил.

Первые паровые машины были очень просты, но при этом очень надёжны – паровая машина Старушка Бесс, которую Ватт построил для своего завода в Сохо, проработала без перерыва 71 год. Настоящим долгожителем можно считать паровую машину Ватта, которая работала на Бирмингемском канале 121 год — с 1877 по 1898. Однако рекорд работоспособности – 141 год, принадлежит паровой машине Ньюкомена. Начав трудовую деятельность в 1787 году, она вышла на пенсию в 1928, и до сих пор время от времени подрабатывает на киносъёмках.

Так сложилось, что даже люди с техническим образованием мало что знают об этом устройстве. Сегодня мы и восполним этот пробел, вспомним, как устроен паровой двигатель, его принцип действия. Его преимущества, недостатки и применении в современных условиях. И немного о истории изобретения.

Паровая машина кардинально изменила картину мира, произвела революцию в промышленности, на транспорте, дала импульс для новых открытий. Она служила универсальным двигателем на протяжении XIX века, и даже с появлением механизмов, требующих высоких скоростей, не канула в лету. Вместо тихоходной паровой машины ученые разработали быстроходную турбину с одним из самых высоких к.п.д.

История изобретения парового двигателя

Упоминание о первых паровых машинах датировано первым столетием нашей эры. Устройство, описано Героном Александрийским ‒ пар выходил из сопл, закреплённых на шаре, и приводил в движение двигатель.

Правда, настоящая паровая турбина появилась в Египте в 16 веке. Ее изобрел араб Таги-аль-Диноме.

Подобную машину построил 1629 году итальянский инженер Джованни Бранка. То есть, как только в обществе наступило экономическое благополучие и возникла необходимость в данном механизме, его тот час же изобрели.

В конце 17 века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Тогда, как впрочем, и сейчас все новое не воспринималось большинством, и деньги на разработку никто давать не решался.

Паровой котёл создал француз Дени Папен. Он же изобрёл и предохранительный клапан для стравливания избыточного давления. Дело в том, что высокое давление, создаваемое паром, приводило к частым взрывам.

Кстати, в то же время появилось и расхожее выражение: «выпустить пар», которое означало ‒ успокоить нервы, пошумев на окружающих, без сноса собственного котелка и без жертв среди мирного населения.

Но на этом история паровых двигателей не прервалась. Англичанин Томас Ньюкомен в 1712 году сделал шахтный насос для подачи воды на верх. Двигатель Ньюкомена стал пользоваться спросом, с его массового выпуска началась английская промышленная революция.

В России первую паровую машину в 1763 году спроектировал И.И.Ползунов. С ее помощью приводились в действие воздуходувные меха на заводах.

А француз Николас-Йозеф Куньо шесть лет спустя сконструировал первую паровую телегу. Она приводила в движение сельскохозяйственные механизмы.

А в 1788 году Джон Фитч построил пароход, который вмещал 30 человек, и шел со скоростью до 12 километров в час.

В 1804 году на металлургическом заводе в Южном Уэльсе был испытан первый железнодорожный паровой поезд, его построил Ричард Тревитик.

Как устроен паровой двигатель. Принцип действия

Для работы паровой машины потребуется паровой котёл. Поступающий из него пар, расширяется и воздействует на поршень или же на лопатки паротурбины, затем их движение передаётся на другие механические части устройства.

Как устроен паровой двигатель показано на иллюстрации

Движение поршня через шток, ползун, шатун и кривошип передаётся на главный вал, который несет маховик, необходимый для снижения неравномерности вращения.

Эксцентрик, находящийся на главном валу, через эксцентриковую тягу воздействует на золотник, который управляет впуском пара в цилиндре. Пар из цилиндра выбрасывается в атмосферу или направляется в конденсатор.

Чтобы поддерживать постоянное число оборотов вала, при изменении нагрузки, на паровых машинах устанавливают центробежный регулятор, он автоматически изменяет сечение прохода пара, направляемого в паровую машину (при дроссельном регулировании) или момент отсечки наполнения (при количественном регулировании).

Поршень создает в цилиндре парового двигателя одну (две) полости переменного объёма, в них и происходят процессы сжатия и расширения.

Преимущества и недостатки

Основное преимущество паровой машины, как двигателя внешнего сгорания, отделение котла от самой машины. Это дает возможность использовать что угодно в качестве топлива хоть хворост, хоть урановое топливо, что выгодно отличает ее от двигателя внутреннего сгорания ‒ там для каждого типа требуется определённый вид горючего.

Заметнее всего это преимущество в случае с ядерным реактором, который не может производить механическую энергию, а вырабатывает лишь тепло, которое используют для получения пара, вращающего паровые турбины.

В двигателях внешнего сгорания можно использовать и другие источники тепла, например, энергию солнца или энергию разности температур океана на разной глубине.

Интересный факт, паровой локомотив хорошо работает на больших высотах, при чем эффективность двигателя не падает, а, наоборот, растет благодаря низкому атмосферному давлению.

Паровозы и сегодня используют в горной местности Латинской Америки и Китая, при том, что в равнинных районах они давно заменены на более современные типы локомотивов.

Даже в Швейцарии и в Австрии в ходу усовершенствованные тепловозы, работающие на сухом паре. Их разработали на основе модели SLM производства 1930 года. В конструкцию внесли ряд изменений: использовали роликовые подшипники, современную теплоизоляцию, новые виды топлива, специальные паропроводы и ряд других новшеств.

Благодаря этому потребление топлива уменьшилось на 60 процентов, а вес стал ниже, чем у дизельных и электрических аналогов, что актуально для железных дорог, проходящих в горной местности.

Среди других положительных качеств парового двигателя:

  • высокая надёжность;
  • возможность эксплуатации при значительных колебаниях нагрузки;
  • допустимость продолжительных перегрузок;
  • долговечность;
  • низкие расходы на эксплуатацию;
  • простота в обслуживании.

К недостаткам можно отнести:

  • наличие кривошипно-шатунного механизма;
  • низкий КПД по сравнению с другими типами двигателей.

Применение в настоящее время

Сегодня паровые машины нашли широкое применение в виде паровых турбин, которые работают как приводы электрогенераторов.

Паровая турбина состоит из вращающихся дисков, которые закреплены на одной оси. Этот узел называется ротором. Также есть статор ‒ его неподвижные диски чередуются с дисками ротора. На дисках ротора размещены лопатки, при попадании на них пара, механизм приходит в движение.

Аналогичные лопатки, только расположенные под противоположным углом, есть и на дисках статора. Они служат для перенаправления струи пара на следующий диск ротора.

Турбина преобразует энергию пара во вращательное движение без каких-либо дополнительных механизмов. То есть преобразование возвратно-поступательного хода во вращательное движение делать не нужно.

Также у турбин меньшие размеры нежели у возвратно-поступательных машин, и они отличаются постоянным усилием на выходном валу. Ещё один плюс ‒ простая конструкция, а значит придётся меньше тратить средств на эксплуатацию.

Сфера использования паровых турбин ‒ производство электроэнергии. Более 85 процентов электрической энергии вырабатывают именно паровые турбины. Также их используют как судовые двигатели, в частности на подводных лодках и атомоходах.

Теперь вы знаете, как устроен паровой двигатель, что паровая машина, изобретённая ещё в первом столетии нашей эры, вовсе не анахронизм, а современное высокотехнологичное устройство, благодаря которому жизнь многих людей стала комфортнее.

Перспективы применения паровых машин на автомобилях имеют пока туманные очертания, но творческая мысль изобретателя не имеет границ и я с полной уверенностью могу предположить, что скоро появятся двигатели с элементами парового носителя

Подписывайтесь на наш блог, чтобы узнать много нового и интересного. Поделитесь этой информацией с друзьями в социальных сетях ‒ пусть они повысят свой технический уровень, ну и вам будет приятно иметь умных друзей.

Тэги двигатель

Даже если за плечами спортсмена уже есть богатый опыт создания судомоделей-копий, все равно при проектировании нового микросудна он неизбежно сталкивается с проблемой — какой двигатель ставить на будущую копию! Калильный или компрессионный — возникнут проблемы с топливом, шумоглушением и вибрациями. Электрический! Но и он не без недостатков, особенно с учетом большой массы электроаккумуляторов.

А почему не пойти по наиболее колийному пути и на копиях, например, пароходов не использовать настоящий миниатюрный паровой двигатель! Попытка реализации этой поначалу кажущейся трудноосуществимой идеи принесла очень интересные результаты.

Прежде всего — непосредственно о двигателе (в паровую установку входит еще немало крупных узлов). Проще его сделать на базе любого из моделистских ДВС достаточного рабочего объема. Кстати, хорошо подойдет для этих целей такой мотор, как «Комета» МД-5, давно зарекомендовавший себя в штатном калильном исполнении как совершенно неработоспособный. Для парового варианта лучше всего изготовить новую гильзу цилиндра и выполнить в ней лишь выпускные окна для выхода пара. Перепускные (продувочные) окна не нужны — при их отсутствии картер мотора окажется закрытым, что позволит сохранять во время работы установки в объеме картера достаточное количество масла.

Следующий этап работы над паросиловой установкой — изготовление двух баков: для воды и бензина или другого жидкого топлива. Водяной бак выполняется пайкой из толстой листовой латуни или нержавейки толщиной не менее 0,8-1 мм (в крайнем случае подойдет толстое кровельное железо). Выбор материала обусловлен тем, что водяной бак будет при функционировании установки находиться под тем же давлением, что и вся паровая система. Топливный бак может быть не столь прочным и меньшим по объему. Его размеры подбираются практическим путем.

Один из важнейших узлов установки — паровой котел. Его конструкция ясна из рисунков, а материалы и технологии изготовления элементов котла каждый может выбрать, исходя из собственных пожеланий и возможностей.

Теплообменник — испаритель топлива может быть изготовлен из медной коробки от старого барометра или в виде мотка тонкой медной трубки. Топливораспыляющая форсунка переделывается из туалетного пульверизатора.

1 — трубка подвода пара от котла к двигателю, 2 — латунный корпус клапана, 3 — пружина, 4 — шарик-клапан. Для работы клапана в днище поршня двигателя нужно по центру смонтировать шток-толкатель, который при подходе поршня к верхней мертвой точке должен отжимать шарик-клапан вверх, впуская таким образом очередную порцию пара под давлением.

Подготовка к испытаниям паровой машины несложна. В картер переделанного ДВС заливают машинное масло; в штатный диффузор карбюратора вставляют заглушку (масло необходимо заменять примерно через 50 часов работы машины). Баки заполняются соответственно водой (лучше дистиллированной, что исключит образование накипи в паровой системе) и бензином любой марки. Оба бака герметично закрывают. Затем в нижнюю часть парового котла укладывают подожженную таблетку сухого спирта, а через впаянные в баки ниппеля накачивают в них воздух, создавая избыточное давление. Теперь можно открывать расходные краны-вентили. Через некоторое время, когда разогреется теплообменник испарения топлива, пламевая система котла перейдет на автоматический режим, постоянно подавая под давлением бензин к соплу форсунки. Чтобы заставить работать двигатель, достаточно пару раз провернуть его коленвал. Обороты мотора регулируют подачей воды и высотой пламени.

И в кратчайшие сроки можно изготовить простейший паровой генератор. Такое устройство способно генерировать электроток практически из любого топлива, в ход пойдет все, что горит. Это могут быть палочки, твердый спирт, свечка, кора с деревьев, сухая трава и прочее. Подобный генератор можно взять с собой, отправляясь в туристический поход. От него можно зарядить мобильный телефон или зажечь пару светодиодов для освещения.
Двигатель является однопоршневым, с золотником.
Материалы и инструменты для сборки:
— кусок трубки от телевизионной или радиоантенны, диаметром не мене 8 мм;
— небольшая трубка для создания поршневой пары (можно купить в магазине сантехники);
— медная проволока (диаметр 1.5 мм, можно найти в катушках или купить);
— гайки, болты и шурупы;
— свинец для изготовления маховика (можно найти в старых автомобильных аккумуляторах, рыболовных снастях или купить);
— бруски из дерева;
— спицы от велосипеда;
— фанера или текстолит для создания подставки;
— трубка;
— банка из под оливок или подобная.

Из инструментов будут необходимы: ножовка, наждак, паяльник, эпоксидная смола, холодная сварка, суперклей, дрель.

Процесс изготовления парового генератора:

Шаг первый. Принципиальная схема генератора
На схеме можно увидеть, как работает механизм. То есть это кривошип, который через шатун соединен с поршнем. Также в системе предусмотрен клапан (золотник), который открывает и закрывает один из двух каналов. Когда поршень находится в нижней мертвой точке, золотник открывает канал и в цилиндр поступает пар под давлением. Достигая верхней мертвой точки, золотник перекрывает подачу пара, и открывает цилиндр для выпуска пара наружу, поршень затем опускается. Возвратно-поступательные движения по классике преобразуются кривошипом во вращение вала генератора.

Шаг второй. Как сделать цилиндр и золотниковую трубку
От антенной трубки нужно отрезать три куска, первый должен быть длиной 38 мм и 8 мм в диаметре. Это будет цилиндр. Второй кусок должен быть длиной 30 мм, а диаметром 4 мм. Третий же кусок должен быть длиной 6 мм и толщиной 4 мм.

Во второй трубке нужно сделать отверстие диаметром 4 мм, оно должно находиться по центру. Третью трубку нужно перпендикулярно приклеить ко второй, для этого используется суперклей. Когда клей высохнет, сверху все замазывается холодной сваркой.

К третьему куску нужно прикрепить металлическую шайбу, после высыхания нужно также все зафиксировать холодной сваркой. Когда сварка высохнет, сверху швы нужно обработать эпоксидной смолой для максимальной прочности и герметичности.

Шаг третий. Изготовления поршня и шатуна
Поршень изготавливается из болта диаметром 7 мм. Для этого его нужно закрепить в тисках и намотать сверху медную проволоку, всего понадобится сделать порядка 6-ти витков, в зависимости от диаметра проволоки. Затем проволока пропитывается эпоксидной смолой. Лишний край болта можно отрезать. Далее, когда смола высохнет, понадобится поработать наждачной бумагой, чтобы подогнать поршень под диаметр цилиндра. В итоге поршень должен двигаться легко, но при этом не должен пропускать воздух.

Для крепления шатуна на поршне нужно сделать специальный кронштейн, он делается из листового алюминия. Ее нужно выгнуть в виде буквы «П», на краях сверлятся отверстия, диаметр отверстия должен быть таким, чтобы в него можно было выставить велосипедную спицу. Кронштейн приклеивается к поршню.

Что касается шатуна, то его делают из велосипедной спицы, на ее краях устанавливаются кусочки трубочек от антенны длиной и диаметром по 3 мм. Что касается длины, то расстояние между центрами шатуна равно 50 мм. Шатун соединяется с поршнем шарнирно, при помощи «П»-образного кронштейна, а также куска велосипедной спицы. Чтобы спица не выпала, ее с обоих концов нужно приклеить.

Шатун треугольника изготавливается подобным образом, но здесь с одной стороны будет кусок спицы, а с другой трубка. Длина такого шатуна составляет 75 мм.

Шаг четвертый. Золотник и треугольник
Треугольник нужно вырезать из листа металла, в нем сверлится три отверстия. Что касается поршня золотника, то его длина составляет 3.5 мм, нужно добиться его свободного перемещения в трубке золотника. Длина штока может быть разной, здесь все зависит от маховика.

Подпорки лучше всего делать из брусков, они подбираются индивидуально. Что касается кривошипа поршневой тяги, то он должен быть 8 мм, а кривошип золотника составляет 4 мм.

Шаг пятый. Паровой котел. Заключительный этап
В качестве котла автор использовал панку из под оливок с запаянной крышкой. Чтобы в котел можно было заливать воду, к крышке нужно припаять гайку, в качестве крышки используется болт. К крышке нужно припаять трубку.

Впоследствии двигатель собирается на деревянной платформе, под каждый элемент применяются подпорки. Как работает двигатель, можно увидеть на видео.

Ниже можно увидеть, как будет выглядеть двигатель, если его немного доработать. Бачок теперь имеет индивидуальную площадку, а также блюдечко, на которое кладется сухое горючее.

Свою экспансию паровой двигатель начал еще на заре XIX века. В то время уже сооружались и большие агрегаты, предназначенные для промышленного использования, и небольшие паровые двигатели выполняющие порой чисто декоративные функции. Приобретали такие «игрушки» в основном видные вельможи, которые хотели порадовать себя и своих детишек. Когда паровые агрегаты более прочно вошли в повседневную жизнь, декоративные паровые установки использовались только в учебных заведениях в качестве пособий.

Современные паровые двигатели

В начале XX века популярность паровых агрегатов начала уменьшаться. Британская фирма Mamod осталось одной из немногих компаний, которые продолжали выпускать миниатюрные паровые двигатели. Образец подобной техники можно приобрести даже в наше время. Однако стоимость таких устройств переваливает за двести фунтов. Тем, кто любит самостоятельно собирать и изготавливать различные механизмы, наверняка придется по душе идея самостоятельного создания парового двигателя или же других .

Собрать паровой двигатель довольно просто. Под действием огня нагревается котел с водой, вода под воздействием высоких температур переходит в газообразное состояние и выталкивает поршень. Маховик, соединенный с поршнем, будет вращаться до тех пор, пока в емкости есть вода. Такова стандартная схема парового двигателя. Можно изготовить модели, имеющие совершенно иные комплектации. Перейдем от теории к практике. Данная статься посвящена способам изготовления парового двигателя своими руками.

Способ первый

Приступим к процессу изготовления самого простого варианта теплового двигателя. Для этого нам не потребуются сложные чертежи и специальные навыки. Итак, возьмем простую алюминиевую банку, отрежем от нее нижнюю треть. Получившиеся острые края банки необходимо загнуть внутрь при помощи плоскогубцев. Это нужно делать очень осторожно, чтобы не порезаться. Поскольку большинство алюминиевых банок имеет слегка вогнутое дно, необходимо его выровнять. Для этого достаточно просто прижать дно пальцем к твердой поверхности.

В полученном стакане на расстоянии 1,5 см от верхнего края нужно сделать друг напротив друга два отверстия. Необходимо проделать отверстия, диаметр которых будет не менее 3 мм. Для этой цели отлично подойдет обычный дырокол. На дно банки помещаем свечу. Теперь необходимо взять обычную пищевую фольгу, помять ее и обернуть нашу мини горелку. Затем нужно взять отрезок полой медной трубки 15-20 см длиной. Это и будет главный механизм двигателя, который будет приводить всю конструкцию в движение. Центральная часть трубки два или три раза оборачивается вокруг карандаша таким образом, чтобы получилась спираль.

Далее этот элемент необходимо разместить таким образом, чтобы изогнутый участок находился прямо над фитилем свечи. Для этого можно придать трубке форму буквы М. Участки трубы, которые опускаются вниз, выводим через специально проделанные отверстия. В результате получаем жесткую фиксацию трубки над фитилем. Края трубки выполняют роль своеобразных сопел. Чтобы вся конструкция могла вращаться, нужно согнуть противоположные концы М-образного элемента в разные стороны под прямым углом.

Наш паровой двигатель готов. Чтобы запустить его, банку размещают в емкости с водой. Необходимо, чтобы края трубки находились над поверхностью воды. Если сопла будут иметь недостаточную длину, на дно банки можно будет поместить небольшой грузик. Однако при этом следует действовать осторожно, иначе вы рискуете потопить двигатель. Опускаем один край трубки в воду, а другим втягиваем воздух и опускаем банку в воду. Трубка заполнится водой. Теперь можно поджечь фитиль. Некоторое время спустя вода, которая находится в спирали, прекратиться в пар, который под давлением будет вылетать из сопел. Банка начнет достаточно быстро вращаться в емкости.

Способ второй

Предлагаемая конструкция несколько сложнее, чем первый вариант двигателя. Прежде всего, для создания такого устройства нам понадобится банка из-под краски. Убедитесь, что она достаточно чистая. На расстоянии 2 см от дна вырезаем на стенке прямоугольник, размеры которого составляют 5Х15 см. Длинная сторона прямоугольника размещается параллельно дну.

Из металлической сетки нужно вырезать кусок, размером 24Х12 см. С обоих концов от длинной стороны куска отмеряем по 6 см. Эти участки необходимо отогнуть под прямым углом. В результате у нас должен получиться небольшой столик-платформа с ножками, длиной по 6 см. Полученную конструкцию нужно установить на дно банки. По всему периметру крышки проделывается несколько отверстий. Размещать их нужно в форме полукруга только вдоль одной половину крышки. Это необходимо для обеспечения вентиляции: паровой двигатель не будет работать, если к источнику огня не будет обеспечен доступ воздуха.

Для изготовления основного элемента двигателя нам потребуется медная трубка. Изгибаем ее в форме спирали. От одного конца трубки отступаем 30 см. От этой точки делаем пять витков спирали, диаметр каждого витка должен равняться 12 см. Остальная часть трубки изгибается в форме 15 колец, диаметр которых составляет 8 см.

На противоположном конце трубки должно остаться около 20 см. Оба вывода трубки пропускаются через вентиляционные отверстия, проделанные в крышке банки. На заранее установленную платформу помещают уголь. Спираль должна размещаться прямо над платформой. Уголь необходимо разложить аккуратно разложить между витками спирали. Теперь можно закрыть банку. В результате мы получили топку, которая и будет приводить в движение наш паровой двигатель.

Паровой двигатель

Сложность изготовления: ★★★★☆

Время изготовления: Один день

Подручные материалы: ████████░░ 80%

В этой статье я расскажу вам о том, как сделать паровой двигатель своими руками. Двигатель будет небольшой, однопоршневой с золотником. Мощности вполне хватит, чтобы вращать ротор небольшого генератора и использовать этот двигатель в качестве автономного источника электричества в походах.

  • Телескопическая антенна (можно снять со старого телевизора или радиоприёмника), диаметр самой толстой трубки должен составлять не менее 8 мм
  • Маленькая трубка для поршневой пары (магазин сантехники).
  • Медная проволока с диаметром около 1,5 мм (можно найти в катушке трансформатора или радиомагазине).
  • Болты, гайки, шурупы
  • Свинец (в рыболовном магазине или найти в старом автомобильном аккумуляторе). Он нужен, чтобы отлить маховик в форме. Я нашёл готовый маховик, но вам этот пункт может пригодиться.
  • Деревянные бруски.
  • Спицы для велосипедных колёс
  • Подставка (в моём случае из листа текстолита толщиной 5 мм, но подойдёт и фанера).
  • Деревянные бруски (куски досок)
  • Банка из под оливок
  • Трубка

  • Суперклей, холодная сварка, эпоксидная смола (стройрынок).
  • Наждак
  • Дрель
  • Паяльник
  • Ножовка

    Как сделать паровой двигатель

    Схема двигателя

    Цилиндр и золотниковая трубка.

    Отрезаем от антенны 3 куска:
    ? Первый кусок 38 мм длиной и 8 мм диаметром (сам цилиндр).
    ? Второй кусок длиной 30 мм и 4 мм диаметром.
    ? Третий длиной 6 мм и 4 мм диаметром.

    Возьмём трубку №2 и сделаем в ней отверстие диаметром 4 мм посередине. Возьмем трубку №3 и приклеим перпендикулярно трубке №2, после высыхания суперклея, замажем все холодной сваркой (например POXIPOL).

    Крепим круглую железную шайбу с отверстием посредине к куску №3 (диаметр — чуть больше трубки №1), после высыхания укрепляем холодной сваркой.

    Дополнительно покрываем все швы эпоксидной смолой для лучшей герметичности.

    Как сделать поршень с шатуном

    Берём болт (1) диаметром 7 мм и зажимаем его в тисках. Начинаем наматывать на него медную проволоку (2) примерно на 6 витков. Каждый виток промазываем суперклеем. Лишние концы болта спиливаем.

    Проволоку покрываем эпоксидкой. После высыхания, подгоняем поршень шкуркой под цилиндр так, чтобы он свободно там двигался, не пропуская воздух.

    Из листа алюминия делаем полоску длиной 4 мм и длиной 19 мм. Придаём ей форму буквы П (3).

    Сверлим на обоих концах отверстия (4) 2 мм диаметром, чтобы можно было засунуть кусочек спицы. Стороны П-образной детали должны быть 7х5х7 мм. Клеим её к поршню стороной, которая 5 мм.

    Шатун (5) делаем из велосипедной спицы. К обоим концам спицы приклеиваем на два маленьких кусочка трубок (6) от антенны диаметром и длиной по 3 мм. Расстояние между центрами шатуна составляет 50 мм. Далее шатун одним концом вставляем в П-образную деталь и шарнирно фиксируем спицей.

    Спицу с двух концов подклеиваем, чтобы не выпала.

    Шатун треугольника

    Шатун треугольника делается похожим способом, только с одной стороны будет кусок спицы, а с другой трубка. Длина шатуна 75 мм.

    Треугольник и золотник

    Из листа металла вырезаем треугольник и сверлим сверлим в нем 3 отверстия.
    Золотник. Длина поршня золотника составляет 3,5 мм, и он должен свободно перемещаться по трубке золотника. Длина штока зависит от размеров вашего маховика.

    Кривошип поршневой тяги должен быть 8 мм, а кривошип золотника — 4 мм.

  • Паровой котёл

    Паровым котлом будет служить банка из под оливок с запаянной крышкой. Также я впаял гайку, чтобы через неё можно было заливать воду и герметично закручивать болтом. Также припаял трубку к крышке.
    Вот фото:

    Фото двигателя в сборе

    Собираем двигатель на деревянной платформе, размещая каждый элемент на подпорке

    Видео работы парового двигателя

  • Версия 2.0

    Косметическая доработка двигателя. Бак теперь имеет свою собственную деревянную площадку и блюдце для таблетки сухого горючего. Все детали покрашены в красивые цвета. Кстати в качестве источника тепла лучше всего использовать самодельную

Я живу только на угле и воде и все еще обладаю достаточной энергией, чтобы разогнаться до 100 миль в час! Это именно то, что может сделать паровоз. Хотя эти гигантские механические динозавры в настоящее время вымерли на большей части мировых железных дорог, паровые технологии живут в сердцах людей, и локомотивы, подобные этому, до сих пор служат туристическими достопримечательностями на многих исторических железных дорогах.

Первое современные паровые машины были изобретены в Англии в начале 18 века и ознаменовали начало Промышленной Революции.

Сегодня мы вновь возвращаемся к энергии пара. Из-за особенностей конструкции в процессе сгорания топлива паровой двигатель дает меньше загрязнений, чем двигатель внутреннего сгорания. В данной публикации на видео посмотрите, как он работает.

Конструкция и механизм действия паровой машины

Требуется энергия, чтобы делать абсолютно все, о чем вы только можете подумать: кататься на скейтборде, летать на самолете, ходить в магазины или водить машину по улице. Большая часть энергии, которую мы используем для транспортировки сегодня, поступает из нефти, но это было не всегда так. До начала 20-го века уголь был любимым топливом в мире, и он приводил в движение все: от поездов и кораблей до злополучных паровых самолетов, изобретенных американским ученым Сэмюэлем П. Лэнгли, ранним конкурентом братьев Райт. Что такого особенного в угле? Внутри Земли его много, поэтому он был относительно недорогим и широко доступным.

Уголь является органическим химическим веществом, что означает, что он основан на элементе углерода. Уголь образуется в течение миллионов лет, когда останки мертвых растений закапывают под камнями, сжимают под давлением и варят под действием внутреннего тепла Земли. Вот почему это называется ископаемое топливо. Комки угля – это действительно комки энергии. Углерод внутри них связан с атомами водорода и кислорода соединениями, называемыми химическими связями. Когда мы сжигаем уголь на огне, связи распадаются, и энергия выделяется в форме тепла.

Уголь содержит примерно вдвое меньше энергии на килограмм, чем более чистое ископаемое топливо, такое как бензин, дизельное топливо и керосин – и это одна из причин, по которой паровые двигатели должны сжигать так много.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх