Учёба. Образование

 Техническое творчество

 Издательство ЦК ВЛКСМ «Молодая Гвардия» 1955 г.

Очень портативный и безотказно работающий при помощи сжатого воздуха двигатель легко построить, имея самые простые инструменты и материалы. Воздушный двигатель представляет собой машину с качающимся цилиндром. Качающийся цилиндр может работать не только от пара, но и от сжатого воздуха, что дает возможность избавиться от котла с водой и системы подогрева и этим самым добиться большой экономии в весе.

Описываемый двигатель дает от 500 до 700 оборотов в минуту и благодаря применению маховика обладает мощностью, вполне достаточной для приведения в действие небольших моделей: морских судов, технических игрушек и т. д. Запаса сжатого воздуха в резервуаре среднего объема при давлении в три атмосферы хватает на 10 — 15 минут работы двигателя.

Принцип работы двигателя с качающимся цилиндром состоит в следующем: цилиндр с припаянной к одной из его сторон призмой имеет в своей верхней части отверстие, которое проходит и через призму и качается вместе с укрепленной в нем осью в подшипнике стойки. Справа и слева от подшипника сделаны два отверстия: одно для впуска -воздуха из резервуара в цилиндр, второе для выпуска отработанного воздуха.

Первое положение в схеме работы двигателя показывает момент впуска воздуха (отверстие в цилиндре совпадает с правы?.: отверстием в стойке). Воздух из резервуара, входя в полость цилиндра через воздухопровод, давит на поршень и толкает его вниз. Движение поршня через шатун й кривошип передается маховику, который, поворачиваясь, выводит цилиндр из крайнего правого положения и продолжает вращаться. Цилиндр принимает вертикальное положение, и в этот момент впуск воздуха прекращается, так как отверстия цилиндра и стойки не совпадают. Благодаря инерции маховика движение продолжается и цилиндр переходит теперь уже в крайнее левое положение. Отверстие цилиндра совпадает с левым отверстием в стойке, и через это отверстие отработанный. воздух выталкивается наружу. Вращение маховика продолжается, цилиндр вновь переходит в крайнее правое положение, происходит новьй впуск воздуха, и весь цикл качания цилиндра начинается сна-чала.

Цилиндр изготовляется из латунной, медной или стальной трубки диаметром 10—12 мм. В качестве цилиндра можно использовать также латунную гильз; ружейного патрона , подходящего калибр: Трубка должна иметь гладкие внутренние стенки. На цилиндр напаяна выпиленная т куска железа призма, в которой плотно укреплен винт с гайкой (ось качания), а выше винта, на расстоянии 10 мм от его осн. просверлено через призму внутрь цилиндра отверстие диаметром 2 мм для впуска и выпуска воздуха.

Шатун выпиливается из латунной ИЛЕ железной пластинки толщиной 2 мм. ОДИЕ конец шатуна имеет расширение, в которое сверлят  отверстие  диаметром 3   мм  для пальца кривошипа. Другой конец шатуна предназначенный для впайки   в   поршень, тщательно   облуживается.   Длина   шатуна} 30 мм.

Поршень  отливают из  свинца  непосредственно в цилиндре. Для этого в жестяную банку насыпают сухого речного песк; Затем заготовленную для цилиндра трубку вдавливают в песок, оставляя снаружи выступ в 12 мм.

Для уничтожения влаги банку с песком и цилиндр хорошо прогревают в печке или на спиртовке. Теперь надо расплавить свинец для отливки. Расплавленный свинец выливают в цилиндр и сразу же погружают туда на отмеченную заранее глубину луженый конец шатуна. Шатун необходимо установить по отвесу точно в центре поршня. Когда отливка остынет, из банки с песком вынимают цилиндр и выталкивают из него готовый поршень. Все неровности отливки сглаживают мелким напильником.

Крышку цилиндра изготовляют из 2-миллиметровой латуни и после отливки поршня припаивают к верхней части цилиндра. Плоскость стенок цилиндра должна быть ровно опилена.

Стойки двигателя изготовляются согласно размерам, указанным на рисунке, из 3-миллиметрового листового железа или латуни. Высота основной стойки равна 100 мм. В верхней части основной стойки высверливается по центральной осевой линии отверстие диаметром 3 мм, которое служит подшипником для оси качания цилиндра. Два самых верхних отверстия диаметром по 2 мм сверлятся по окружности радиусом 10 мм, проведенной от центра подшипника оси качания. Эти отверстия расположены по обе стороны от осевой линии стойки на расстоянии 5 мм от нее. Через одно из этих отверстий воздух поступает в цилиндр, через другое — выталкивается из цилиндра.

Плоскость основной стойки в своей верхней части и боковая плоскость призмы цилиндра должны плотно прилегать друг к другу. Для этого они пришабриваются. Высота второй стойки равна 60 мм. В обеих стойках по размерам, указанным на рисунке, просверливаются отверстия диаметром 5 мм, которые являются подшипниками оси маховика. Для крепления стоек к деревянному основанию в их нижних горизонтальных отрезках сверлят по два отверстия.

Маховик подбирается готовый или отливается из свинца в глиняной, хорошо прогретой форме. При отливке маховика в центре формы устанавливают вылуженную ось (вал) диаметром 5 мм.

Размеры маховика указаны на рисунке. Для крепления кривошипа на одном конце вала имеется резьба.

Кривошип выпиливается из железа или латуни толщиной 3 мм по рисунку. Палец кривошипа изготовляется из стальной проволоки диаметром 3 мм и впаивается в отверстие кривошипа.

После изготовления всех частей двигателя приступают к его сборке. К деревянному основанию при помощи болтов крепятся основная и дополнительная стойки, в подшипники которых вставлен вал маховика. Расстояние между стойками должно быть немного больше толщины маховика. Чтобы избежать продольного осевого передвижения вала, на нем укреплены при помощи шпонок ограничивающие втулки (рис. 23). На одном конце вала тоже при помощи шпонки крепится шкив для передачи движения с двигателя на рабочий механизм. На втором конце вала укрепляется на резьбе или припаивается кривошип с пальцем. В цилиндр вставляется поршень, который отверстием, сделанным на нижнем конце шатуна, надевается на палец кривошипа. Ось качания цилиндра вставляется в подшипник, расположенный по осевой линии в верхней части стойки. С обратной стороны стойки на ось качания надевается пружина, и при помощи двух гаек вся цилиндропоршневая система крепится на основной стойке. При сборке необходимо следить за тем, чтобы цилиндр сравнительно легко качался на своей оси (это достигается регулировкой пружины при. помощи гаек) и чтобы при двух крайних положениях кривошипа отверстие цилиндра совпадало то с правым, то с левым верхними боковыми отверстиями основной стойки.

Когда все детали подогнаны, поверхности боковой плоскости призмы и верхней части основной стойки притерты, отверстия для впуска и выпуска воздуха правильно размечены, цилиндр должен при вращении маховика от руки легко качаться.

Для впуска в цилиндр воздуха с обратной от цилиндра стороны основной стойки к впускному отверстию припаивается отрезок медной или латунной трубки с внутренним диаметром 2 мм и длиной 20—25 мм.

Резервуаром для сжатого воздуха может служить жестяная банка, которую необходимо спаять из железа шли использовать готовую. Длина банки около 150 мм, диаметр около 100 мм. С одного конца в банку впаян вентиль от велосипедной камеры. Он необходим для наполнения резервуара воздухом. С другого конца резервуара тоже впаяна в него тонкая латунная или медная трубочка — воздуховод, которая при помощи резиновой трубки соединяется с трубкой впускного отверстия в стойке. Воздух в резервуар накачивают велосипедным насосом. Когда резервуар наполнен воздухом, маховик слегка поворачивают рукой и двигатель запускают. Необходимо на воздухопроводе установить краник, перекрывающий доступ воздуха.

Изготовленный двигатель устанавливают на лодке, сделанной по развертке (рис. 24) из жести.

Места стыков тщательно пропаивают.

Построенный нам» двигатель показывает одну из возможностей использования энергии сжатого воздуха. В повседневной практической жизни энергия сжатого воздуха и газов используется чрезвычайно широко. Тысячи поездов, курсирующих по линиям железных дорог, оборудованы пневматическими тормозами, использующими энергию воздуха, сжатого до нескольких атмосфер. Газификация многих предприятий и населенных пунктов, расположенных вдали от центральных газовых магистралей, осуществляется при помощи баллонов, наполненных сжатым под давлением газом.

Окраска кузовов автомашин производится через пульверизаторы, в которые краска подается давлением сжатого воздуха. Лифты и реактивные двигатели, вагоны . метро и трамвая, пневматическая почта на линиях связи и мощные артиллерийские орудия — все эти сооружения, приборы и конструкции используют энергию сжатого воздуха и газов.