Действующая модель парового двигателя

Москвитин Ю.О. Участие в технических конкурсах, оформление пояснительной документации

Участвуя в технических конкурсах возникает необходимость в правильном оформлении пояснительной документации к изготовленным изделиям. При оценивании работ участников конкурсов учитывается не только работа участника но и пояснительная документация. При составлении пояснительной записки к проекту необходимо правильно показать устройство и описать принцип работы изделия. Можно добавить фотографии различных этапов изготовления изделия. В качестве примера представлена пояснительная документация призера республиканских конкурса «Путешествие в мир техники» ученика ГОУ ЛНР Стахановской гимназии №11 имени Кирилла и Мефодия , Минина Кирилла.

Пояснительная записка

участника республиканского конкурса «Путешествие в мир техники»

Минина Кирилла

учащегося ГОУ ЛНР «Стахановская гимназия №11

имени Кирилла и Мефодия»

«Действующая модель парового двигателя»

Руководитель проекта учитель

технологии Москвитин Ю.О.

Действующая модель парового двигателя позволяет продемонстрировать преобразование тепловой энергии пара в механическую работу. Модель парового двигателя может применяться как учебное пособие на уроках физики или в технических кружках.

Парова́я маши́на — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.

Первая паровая машина построена в XVII веке Папеном и представляла цилиндр с поршнем, который поднимался действием пара, а опускался давлением атмосферы после сгущения отработавшего пара. На этом же принципе были построены в 1705 году вакуумные паровые машины Севери и Ньюкомена для выкачивания воды из копей. Значительные усовершенствования в вакуумной паровой машине были сделаны Джеймсом Уаттом в 1769 году. Дальнейшее значительное усовершенствование парового двигателя (применение на рабочем ходу пара высокого давления вместо вакуума) было сделано американцем Оливером Эвансом в 1786 году и англичанином Ричардом Тревитиком в 1800 году.

В России первая действующая паровая машина была построена в 1766 году по проекту Ивана Ползунова, предложенному им в 1763 году. 

Основным преимуществом паровых машин, как двигателей внешнего сгорания, в том, что из-за отделения котла от паровой машины можно использовать практически любой вид топлива (источник тепла) .

 Между тем в 20-30-е годы многие моделисты использовали на судо-, авто- и даже авиамоделях паровой двигатель. Наибольшей популярностью пользовалась паровая машина с качающимся цилиндром. Конструкция двигателя с качающимся цилиндром была изобретена в 1784 году шотландцем Вильямом Мердохом. Она проста в изготовлении. Паровой двигатель с качающимся цилиндром, как показали испытания, при правильном, аккуратном изготовлении модели выдерживает даже двукратные перегрузки..При изготовлении парового двигателя мы воспользовались чертежами судомоделиста Ильина А.И. опубликованными в журнале «Юный Техник» 1987 №2.

Так как двигатель будет использоваться как демонстрационная модель. Мы расположили цилиндр и маховик вертикально, а не под углом как у автора. Также мы сделали свой котел меньшего объема.

Модель парового двигателя состоит:

1. Котёл

2. Стойка и основание котла

3. Горелка с сухим горючим

4. Паровой двигатель

1-основание – станина

2- болты крепления

3-левая стойка

4-правая стойка

5-маховик

6-ось маховика

7-винт с пружиной

8-пароприёмная трубка

9-цилиндр

10-шатун с поршнем

11-заглушка цилиндра

12- корпус цилиндра

13- кривошип

цилиндр

корпус цилиндра

заглушка цилиндра

кривошип

Котёл состоит:

1. Основание

2. Стойка

3. Хомут

4. Котёл

5. Трубка отвода пара

6. Винт для заливки воды

7. Горелка с сухим горючим

Принцип действия и устройство парового двигателя с качающимся цилиндром.

На рисунках I и II показан принцип ее действия и устройство.

На станине 11 шарнирно укреплены цилиндр (детали 1, 2 и 13) с золотниковой пластиной 8. Для входа и выхода пара в цилиндре и золотниковой пластине просверлено отверстие 3. Кроме того, на станине установлена жестко еще одна золотниковая пластина 4. В ней просверлены два отверстия.

В процессе работы парового двигателя, когда отверстие цилиндра совмещается с правым отверстием золотниковой пластины 4, пар входит в цилиндр (см. рис. I, фаза А). Расширяющийся пар толкает поршень 13 вниз - до так называемой нижней мертвой точки (фаза Б). Благодаря маховику 9 движение поршня в этой точке не прекратится, увлекаемый инерцией, он поднимается вверх, выталкивая отработанный пар. Как только отверстие цилиндра совпадает с левым отверстием пластины 4, пар станет выходить в атмосферу (фаза В).

Золотниковые пластины, должны быть плотно подогнаны друг к другу, иначе пар будет проникать в зазор и эффективность двигателя заметно снизится. Поэтому на оси 7 установлена пружина, поджимающая пластину 4 к пластине 8. Кроме основной функции, этот узел выполняет еще и роль предохранительного клапана. Когда давление в котле по какой-либо причине повысится, пружина сожмется, пластины разойдутся и избыток пара выйдет наружу. Поэтому пружину затягивают гайкой так, чтобы вал двигателя мог сделать несколько оборотов по инерции.

Пар в машину поступает через трубку 5. Один конец ее соединен с отверстием впуска на золотниковой пластине 4, на другой надет шланг 6, соединенный с паровым котлом.

Шланг на паропроводе ничем не закреплен. Это тоже мера безопасности. При увеличении давления пара шланг сорвется с трубки, и давление в котле мгновенно упадет.

Основной рабочий орган машины - цилиндр 1. Сверху он запаян жестяной шайбой 2, снизу закрыт поршнем 13.

Через ее отверстие проходит палец кривошипа 14, На вал установлен маховик 9. Вал паровой машины вращается в опоре.

Запуск двигателя

1.Открупить винт в котле и залить в него шприцом 3-4 см³ воды, закрутить винт

2. Поджечь сухое горючее и поставить горелку под котёл.

3. Через 2-3 минуты, когда вода в котле закипит рукой провернуть маховик по часовой стрелке со стороны поршня. Двигатель начнёт работать.

4. Размещая горелку ближе или дальше к котлу, можно изменять скорость вращения двигателя. 5. Во время работы двигателя горячий пар, попадая на металлические части двигателя, конденсируется и капли воды попадают на двигатель, поэтому, после остановки двигателя его необходимо насухо протереть тканью.