محرك بخاري خشبي

تم إنشاء المحركات البخارية الأولى ذات الأسطوانة المتأرجحة المتحركة في القرن التاسع عشر، وكانت تستخدم لتشغيل السفن البخارية الصغيرة. وتشمل مزاياها بساطة التصميم. وبطبيعة الحال، لم تكن تلك المحركات البخارية مصنوعة من الخشب، بل من المعدن. كانت تحتوي على أجزاء قليلة، ولم تتعطل، وكان إنتاجها رخيصًا. لقد تم تصنيعها أفقيًا أو رأسيًا بحيث لا تشغل مساحة كبيرة على متن السفينة. تم أيضًا إنتاج هذه الأنواع من المحركات البخارية كمصغرات عاملة. كانت هذه ألعابًا بوليتكنيكية تعمل بالبخار.

إن بساطة تصميم المحرك البخاري ذو الأسطوانة المتأرجحة هي ميزته العظيمة، وقد نميل إلى صنع مثل هذا النموذج من الخشب. نحن بالتأكيد نريد أن ينجح نموذجنا، وليس مجرد الجلوس هناك. إنه أمر قابل للتحقيق. ومع ذلك، فإننا لن نقودها بالبخار الساخن، ولكن بالهواء البارد العادي، ويفضل أن يكون ذلك من ضاغط منزلي أو، على سبيل المثال، مكنسة كهربائية. يعد الخشب مادة مثيرة للاهتمام وسهلة العمل، لذا يمكن استخدامه لإعادة إنشاء آلية المحرك البخاري. نظرًا لأنه عند بناء نموذجنا، قمنا بتوفير جزء جانبي من الأسطوانة، وبفضل هذا يمكننا رؤية كيفية عمل المكبس وكيف تتحرك الأسطوانة بالنسبة لفتحات التوقيت. أقترح عليك أن تبدأ العمل على الفور.

تشغيل الجهاز البخار مع اسطوانة يتأرجح. يمكننا تحليلها ل صور 1 في سلسلة من الصور تحمل عنوان a إلى f.

1. يدخل البخار الاسطوانة من خلال المدخل ويدفع المكبس.
2. يقوم المكبس بتدوير دولاب الموازنة من خلال قضيب المكبس وكرنك قضيب التوصيل.
3. تغير الأسطوانة موضعها، فعندما يتحرك المكبس يغلق المدخل ويفتح مخرج البخار.
4. يقوم المكبس، مدفوعًا بالقصور الذاتي للحدافة المتسارعة، بدفع بخار العادم عبر هذه الفتحة، وتبدأ الدورة مرة أخرى.
5. تغير الاسطوانة موضعها ويفتح منفذ الإدخال.
6. يمر البخار المضغوط عبر المدخل مرة أخرى ويدفع المكبس.

الأدوات: مثقاب كهربائي على حامل، مثقاب متصل بطاولة العمل، ماكينة صنفرة بالحزام، ماكينة صنفرة اهتزازية، دريميل مع لقم النجارة، منشار بانوراما، مكواة لحام مع غراء ساخن، قالب M3 مع حامل خيوط، لقمة ثقب نجارة 14 ملم. سوف نستخدم ضاغطًا أو مكنسة كهربائية لقيادة النموذج.

المواد: لوح صنوبر بعرض 100 × 20 ملم، أسطوانة بقطر 14 ملم، لوح 20 × 20 ملم، لوح 30 × 30 ملم، لوح 60 × 8 ملم، خشب رقائقي بسمك 10 ملم. شحم السيليكون أو زيت الآلة، مسمار بقطر 3 ملم وطول 60 ملم، زنبرك قوي، صمولة بغسالة M3. ورنيش شفاف في علبة رذاذ لطلاء الخشب.

قاعدة الآلة. سنصنعها من لوح بقياس 500 × 100 × 20 ملم. قبل الطلاء، من الجيد تسوية جميع مخالفات اللوحة والأماكن المتبقية بعد القطع بورق الصنفرة.

دعم دولاب الموازنة. دعونا نقطعها من لوح صنوبر بقياس 150 × 100 × 20 ملم. سنحتاج إلى عنصرين متطابقين. بعد التقريب باستخدام ماكينة الصنفرة الحزامية، وورق الصنفرة 40 حبيبة رملية على طول الحواف العلوية في الأقواس والانتهاء بورق الصنفرة الناعم في الدعامات، قم بحفر ثقوب بقطر 14 ملم في الأماكن كما هو موضح في الشكل. صور 2. يجب أن يكون ارتفاع الدعامة السفلية بين القاعدة والمحور أكبر من نصف قطر دولاب الموازنة.

حافة دولاب الموازنة. سنقطعها من الخشب الرقائقي بسمك 10 ملم. يبلغ قطر العجلة 180 ملم. ارسم دائرتين متطابقتين على الخشب الرقائقي باستخدام الفرجار واقطعهما بمنشار. على الدائرة الأولى، ارسم دائرة قطرها 130 ملم بشكل متحد المحور واقطع مركزها. ستكون هذه حافة دولاب الموازنة، أي حافتها. إكليل لزيادة القصور الذاتي للعجلة الدوارة.

دولاب الموازنة. دولاب الموازنة لدينا لديه خمسة المتحدث. سيتم إنشاؤها بطريقة نرسم بها خمسة مثلثات على العجلة ذات حواف مستديرة وتدور بمقدار 72 درجة بالنسبة لمحور العجلة. لنبدأ برسم دائرة يبلغ قطرها 120 ملم على الورق، تليها إبر الحياكة بسمك 15 ملم ودوائر في زوايا المثلثات الناتجة. يمكنك رؤيته في الصورة 3. i 4.، حيث يظهر تصميم العجلة. ضع الورقة على الدوائر المقطوعة واستخدم ثقبًا لتحديد مراكز جميع الدوائر الصغيرة. وهذا يضمن دقة الحفر. نقوم بحفر جميع زوايا المثلثات بمثقاب يبلغ قطره 14 ملم. نظرًا لأن المثقاب المجداف يمكن أن يدمر الخشب الرقائقي، فمن المستحسن الحفر خلال نصف سمك الخشب الرقائقي فقط، ثم قلب المادة وإكمال الحفر. ينتهي المثقاب المسطح بهذا القطر بقضيب بارز صغير يسمح لنا بتحديد موقع مركز الثقب المحفور بدقة على الجانب الآخر من الخشب الرقائقي. بالتفكير في تفوق مثاقب النجارة الأسطوانية على مثاقب النجارة المسطحة، سنقوم بقطع المواد غير الضرورية المتبقية من دولاب الموازنة باستخدام منشار بانوراما للحصول على إبر فعالة. نستخدم جهاز Dremel للتعويض عن أي عدم دقة ولتقريب حواف إبر الحياكة. الصق الدائرة بالإكليل باستخدام غراء فيكولا. نقوم بحفر ثقب بقطر 6 ملم في المنتصف لإدخال برغي M6 في المنتصف، وبالتالي الحصول على محور دوران العجلة التقريبي. بعد تثبيت البرغي كمحور للعجلة في المثقاب، نقوم بمعالجة العجلة الدوارة بسرعة، أولاً باستخدام ورق الصنفرة الخشن الحبيبات، ثم باستخدام ورق الصنفرة الناعم. أنصحك بتغيير اتجاه دوران المثقاب حتى لا يصبح مسمار العجلة مفككًا. يجب أن تكون للعجلة حواف ناعمة وأن تدور بالتساوي بعد المعالجة دون الاصطدام بالجانب. عندما يتم تحقيق ذلك، نقوم بتفكيك الترباس المؤقت وحفر ثقب للمحور المستهدف بقطر 14 ملم.

ربط قضيب. سنقطعها من الخشب الرقائقي بسمك 10 ملم. ولتسهيل المهمة أقترح البدء بحفر ثقبين بقطر 14 ملم وعلى مسافة 38 ملم من بعضهما البعض، وبعد ذلك فقط قطع الشكل الكلاسيكي النهائي، كما هو موضح في الصورة صور 5.

هنا دولاب الموازنة. وهي مصنوعة من عمود يبلغ قطره 14 ملم وطوله 190 ملم.

هنا قضيب التوصيل. يتم قطعه من عمود يبلغ قطره 14 ملم وطوله 80 ملم.

اسطوانة. سنقطعها من الخشب الرقائقي بسمك 10 ملم. يتكون من خمسة عناصر. اثنان منهم بقياس 140 × 60 ملم وهما الجدران الجانبية للأسطوانة. الجزء السفلي والعلوي 140 × 80 ملم. يبلغ حجم الجزء السفلي من الأسطوانة 60 × 60 ويبلغ سمكه 15 ملم. وتظهر هذه الأجزاء في صور 6. قم بلصق الجزء السفلي وجوانب الاسطوانة باستخدام الغراء المضفر. أحد شروط التشغيل الصحيح للنموذج هو عمودي لصق الجدران والأسفل. حفر ثقوب للبراغي في الجزء العلوي من غطاء الاسطوانة. نقوم بحفر ثقوب بمثقاب 3 مم بحيث تقع في وسط سمك جدار الأسطوانة. قم بحفر ثقوب في الغطاء قليلاً باستخدام مثقاب 8 مم حتى تتمكن من إخفاء رؤوس البراغي.

مكبس. أبعادها 60 × 60 × 30 ملم. نقوم في المكبس بحفر ثقب مركزي أعمى بقطر 14 ملم إلى عمق 20 ملم. سنقوم بإدخال قضيب المكبس فيه.

ذراع الكباس. وهي مصنوعة من عمود يبلغ قطره 14 ملم وطوله 320 ملم. ينتهي قضيب المكبس من جانب بمكبس ومن الجانب الآخر بخطاف على محور كرنك قضيب التوصيل.

قضيب محور قضيب التوصيل. سنصنعها من كتلة ذات مقطع عرضي 30 × 30 وطول 40 ملم. نحفر ثقبًا بقطر 14 مم في الكتلة وثقبًا أعمى ثانيًا متعامدًا عليه. سنقوم بلصق الطرف الحر الآخر لقضيب المكبس في هذه الفتحة. قم بتنظيف الجزء الداخلي من الفتحة ثم قم برملها باستخدام ورق الصنفرة الناعم الملفوف في أنبوب. سوف يدور محور قضيب التوصيل في الحفرة ونريد تقليل الاحتكاك عند هذه النقطة. أخيرًا، يتم تقريب المقبض وصقله بمبرد خشبي أو ماكينة صنفرة بالحزام.

قوس التوقيت. سنقطعها من لوح صنوبر بقياس 150 × 100 × 20. بعد الصنفرة في الدعامة ، قم بحفر ثلاثة ثقوب في الأماكن كما هو موضح في الصورة. الفتحة الأولى بقطر 3 مم لمحور التوقيت. والاثنان الآخران هما مدخل ومخرج الهواء للأسطوانة. يتم عرض نقطة الحفر لجميع الثلاثة في صور 7. عند تغيير أبعاد أجزاء الآلة، يجب معرفة أماكن الحفر تجريبياً عن طريق التجميع المسبق للآلة وتحديد المواضع العلوية والسفلية للأسطوانة، أي موقع الثقب المحفور في الأسطوانة. يتم صقل المكان الذي سيعمل فيه حزام التوقيت بآلة صنفرة مدارية بورق ناعم. يجب أن تكون متساوية وسلسة للغاية.

يتأرجح عمود الحدبات. قم بثني نهاية مسمار مقاس 60 مم وقم بتدويره باستخدام مبرد أو مطحنة. باستخدام قالب M3، اقطع النهاية بطول 10 ملم تقريبًا. للقيام بذلك، حدد ربيع قوي، والجوز M3 وغسالة.

توزيع. سنصنعه من شريط بقياس 140 × 60 × 8 ملم. نقوم بحفر فتحتين في هذا الجزء من النموذج. الأول بقطر 3 ملم. سنضع فيه مسمارًا، والذي سيكون محور دوران الأسطوانة. تذكر أن تقوم بحفر الثقب بحيث يكون رأس الظفر مغروسًا تمامًا في الخشب ولا يبرز فوق سطحه. هذه لحظة مهمة جدًا في عملنا، مما يؤثر على التشغيل الصحيح للنموذج. الثقب الثاني الذي يبلغ قطره 10 ملم هو فتحة مدخل ومخرج الهواء. اعتمادًا على موضع الأسطوانة بالنسبة للفتحات الموجودة في حامل التوقيت، سوف يدخل الهواء تحت المكبس، ويدفعه، ثم سيتم دفعه للخارج بواسطة المكبس في الاتجاه المعاكس. يتم لصق جهاز التوقيت والمسمار الملصق الذي يعمل كمحور على سطح الأسطوانة. يجب ألا يتمايل المحور ويجب أن يكون عموديًا على السطح. أخيرًا، نقوم بحفر ثقب في الأسطوانة باستخدام موقع الثقب في غطاء التوقيت. نقوم بتنعيم كل عدم استواء الخشب حيث سيتلامس مع دعم التوقيت باستخدام أداة الصنفرة المتأرجحة باستخدام ورق الصنفرة الناعم.

تجميع الجهاز. قم بلصق دعامات محور دولاب الموازنة بالقاعدة، وتأكد من أنها في خط واحد وموازية لمستوى القاعدة. قبل التجميع الكامل، سنقوم بطلاء عناصر ومكونات الآلة بالورنيش الشفاف. نضع قضيب التوصيل على محور دولاب الموازنة ونلصقه بشكل متعامد تمامًا معه. نقوم بإدخال محور قضيب التوصيل في الفتحة الثانية. يجب أن يكون كلا المحورين متوازيين مع بعضهما البعض. الغراء حلقات التعزيز الخشبية إلى دولاب الموازنة. من الجزء الخارجي للحلقة، أدخل برغيًا خشبيًا في الفتحة التي تثبت دولاب الموازنة بمحور دولاب الموازنة. الغراء دعم الاسطوانة على الجانب الآخر من القاعدة. قم بتشحيم جميع الأجزاء الخشبية التي ستتحرك وتتلامس مع بعضها البعض باستخدام شحم السيليكون أو زيت الآلة. يجب أن يكون السيليكون مصقولًا بشكل خفيف لتقليل الاحتكاك. سيعتمد التشغيل الصحيح للآلة على هذا. يتم تثبيت الأسطوانة على العربة بحيث يبرز محورها خارج حزام التوقيت. يمكنك رؤيته في صور 8. نضع زنبركًا على الظفر البارز خلف الدعامة، ثم نضع غسالة ونثبت كل شيء بالجوز. يجب أن تتحرك الأسطوانة التي يضغط عليها الزنبرك قليلاً على محورها. نضع المكبس في مكانه في الاسطوانة ونضع نهاية قضيب المكبس على محور قضيب التوصيل. ضع غطاء الأسطوانة واربطه بمسامير خشبية. قم بتشحيم جميع الأجزاء المتعاونة في الآلية، وخاصة الأسطوانة والمكبس، بزيت الآلة. دعونا لا نبخل على الدهون. عند تحريكها باليد، يجب أن تدور العجلة دون أي مقاومة كبيرة، ويجب أن ينقل قضيب التوصيل الحركة إلى المكبس والأسطوانة. الصورة 9. أدخل نهاية خرطوم الضاغط في المدخل وقم بتشغيله. أدر العجلة وسيقوم الهواء المضغوط بتحريك المكبس وتبدأ دولاب الموازنة في الدوران. النقطة الحرجة في نموذجنا هي الاتصال بين لوحة التوقيت والجزء الثابت. إذا لم يتسرب معظم الهواء بهذه الطريقة، فيجب أن تتحرك الآلة المصممة بشكل صحيح بسهولة، مما يوفر الكثير من المرح لعشاق الأعمال اليدوية. قد يكون سبب الخلل هو الزنبرك الضعيف جدًا. وبعد فترة من الوقت، يمتص الخشب الزيت ويصبح الاحتكاك كبيرًا جدًا. وهذا ما يفسر أيضًا سبب عدم قيام الناس ببناء محركات بخارية من الخشب. ومع ذلك، فإن المحرك الخشبي فعال للغاية، ومعرفة كيفية عمل الأسطوانة المتذبذبة في مثل هذا المحرك البخاري البسيط تبقى لفترة طويلة.

محرك بخاري خشبي