Как сделать паровой двигатель своими руками

9

Паровой двигатель без станков и инструментов.

Поводом для постройки этого агрегата послужила дурацкая идея: «а можно ли построить паровой двигатель без станков и инструментов, используя только детали, которые можно купить в магазине» и сделать все своими руками. В результате появилась такая вот конструкция. Вся сборка и настройка заняла меньше часа. Хотя на конструирование и подбор деталей ушло полгода.

Большая часть конструкции состоит из водопроводной арматуры. Под конец эпопеи вопросы продавцов хозяйственных и прочих магазинов: «могу я вам помочь» и «а вам для чего», реально бесили.

И так собираем основание. Сперва основной поперечный элемент. Здесь используются тройники, бочата, уголки на пол дюйма. Все элементы я крепил с помощью герметика. Это для того, что бы было легче соединять и разъединять их руками. Но для финишной сборки лучше использовать сантехническую ленту.

Затем продольные элементы. К ним будут крепится паровой котел, золотник, паровой цилиндр и маховик. Здесь все элементы так же на 1/2″.

Затем делаем стойки. На фото, с лева на право: стойка для парового котла, далее стойка для парораспределяющего механизма, затем стойка для маховика, и наконец держатель для парового цилиндра. Держатель маховика изготавливается из тройника на 3/4″ (внешняя резьба). К нему идеально подходят подшипники из ремкомплекта для роликовых коньков. Подшипники удерживаются стяжной гайкой. Такие гайки можно найти отдельно или взять от тройника для металлопластиковых труб. Этот тройник на фото в нижнем правом углу (в конструкции не используется). В качестве держателя парового цилиндра тоже используется тройник на 3/4″, только резьба вся внутренняя. Для крепления элементов 3/4″ к 1/2″ используются переходники.

Собираем котел. Для котла используется труба на 1″. Нашел б/у на рынке. Забегая в перед, хочу сказать, что котел получился мелковат и не дает достаточного количества пара. С таким котлом двигатель работает слишком вяло. Но работает. Три детали с права это: заглушка, переходник 1″-1/2″ и сгон. Сгон вставляется в переходник и закрывается заглушкой. Таким образом котел становится герметичным.

Таким котел получился изначально.

Но сухопарник оказался не достаточной высоты. Вода попадала в паропровод. Пришлось ставить дополнительный бочонок на 1/2″ через переходник.

Это горелка. Четырьмя постами ранее был материал «Самодельная масляная лампа из труб». Изначально горелка была задумана именно такой. Но не нашлось подходящего топлива. Масло для ламп и керосин сильно коптят. Нужен спирт. Так что пока сделал просто держатель для сухого горючего.

Это очень важная деталь. Парораспределитель или золотник. Эта штука направляет пар в рабочий цилиндр при рабочем ходе. При обратном ходе поршня подача пара перекрывается и идет сброс. Золотник делается из крестовины для металлопластиковых труб. Один из концов нужно залепить эпоксидной замазкой. Этим концом он будет крепится к стойке через переходник.

А сейчас самая главная деталь. От неё будет зависеть заработает двигатель или нет. Это рабочий поршень и клапан золотника. Здесь используются шпилька М4 (продаются в отделах мебельной фурнитуры, проще найти одну длинную и отпилить нужную длину), металлические шайбы и войлочные шайбы. Войлочные шайбы используются для крепления стекол и зеркал с другой фурнитурой.

Войлок не самый лучший материал. Он дает не достаточную герметичность, а сопротивление ходу — существенное. В последствии удалось избавится от войлока. Для этого идеально подошли не совсем стандартные шайбы: М4х15 — для поршня и М4х8 — для клапана. Эти шайбы нужно максимально плотно, через сантехническую ленту, посадить на шпильку и той же лентой с верху намотать 2-3 слоя. Затем тщательно притереть с водой в цилиндре и золотнике. Фотографию модернизированного поршня не сделал. Лень разбирать.

Это собственно цилиндр. Изготавливается из бочонка 1/2″. Двумя стяжными гайками он крепится внутри тройника 3/4″. С одной из сторон, с максимальным уплотнением, наглухо крепится штуцер.

Теперь маховик. Маховик делается из блина для гантели. В центральное отверстие вставляется стопка из шайб, а в центр шайб помещается маленький цилиндр из ремкомплекта для роликовых коньков. Все крепится на герметике. Для держателя водила идеально подошла вешалка для мебели и картин. Похожа на замочную скважину. Все собирается в той последовательности, что на фото. Винт и гайка — М8.

Маховиков у нас в конструкции — два. Между ними должна быть жесткая связь. Эта связь обеспечивается стяжной гайкой. Все резьбовые соединения закрепляются лаком для ногтей.

Эти два маховика кажутся одинаковыми, однако один будет соединен с поршнем, а другой с клапаном золотника. Соответственно водило, в виде винта М3, крепится на разных расстояниях от центра. Для поршня водило располагается дальше от центра, для клапана — ближе к центру.

Теперь делаем привод клапана и поршня. Для клапана идеально подошла соединительная пластина для мебели.

Для поршня в качестве рычага используется накладка оконного замка. Подошла как родная. Вечная слава тому, кто изобрел метрическую систему.

Приводы в сборе.

Все устанавливается на двигатель. Резьбовые соединения закрепляются лаком. Это привод поршня.

Привод клапана. Обратите внимание, положения водила поршня и клапана отличаются на 90 градусов. В зависимости от того в какую сторону водило клапана опережает водило поршня, будет зависеть в какую сторону будет вращаться маховик.

Теперь осталось подсоединить трубки. Это силиконовые шланги для аквариума. Все шланги необходимо закрепить проволокой или хомутами.

Нужно заметить что тут не предусмотрен предохранительный клапан. Поэтому следует соблюдать максимальную осторожность.

Вуаля. Заливаем воду. Поджигаем . Ждем когда закипит вода. Во время разогрева клапан должен быть в положении закрыто.

STEAM ENGINE 21 столетия. ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ СВОИМИ РУКАМИ

Для кого эта статья? Что это за «мы» — люди, которые в 21 столетии, в цифровую эпоху, в период высочайших компьютерных технологий, строят паровую машину и радуются, когда всё кипит, вращается и пыхтит?

Честно говоря я, как и многие из вас, часто слышал вопрос: «ЗАЧЕМ ТЫ ЭТО ДЕЛАЕШЬ?» и вразумительного ответа дать не мог. В голову приходят надуманные идеи: сделать модель паровоза без электричества; сделать паровой генератор и заряжать телефон без розетки; создать станок, работающий от котла; «вытаскивать» полезную работу от сгорания дров в печи… И т.д. и т.п. Но мы-то с вами понимаем, что все эти ответы – чушь несусветная. Генератор тока? Тогда, собирайте на ДВЗ! Всегда ведь можно купить 125 кубовый движок китайского мопеда Дельта и вырабатывать реальных 12 Вольт, от которых десяток галогенок стабильно будет светить ярким светом, а небольшой аккумулятор ёмкостью 7 Ач сможет отлично заряжаться. Для создания паровой машины мощностью в 1 лошадиную силу нам потребуется столько усилий приложить, столько сложностей преодолеть, что игра не стоит свеч…

Ответ на этот тупиковый вопрос: «Зачем мы собираем паровой двигатель?» я обнаружил случайно в сети. Мужчина, который очень успешно превратил ржавый двигатель Москвича в отличную паровую машину, дал очень простой ответ: «А рыбу зачем ловят? А пьянствуют зачем?»

Jeep Wrangler с паровым двигателем. Низкая мощность 130 л.с. и бешенный крутящий момент 3390 Нм.

Да, действительно, удовольствие от строительства сложных систем сложно сравнить с чем-либо. Инженерное творчество – особая деятельность, которую сложно сравнить с какой-либо другой. Моделирование – настоящая творческая работа и когда ваш двигатель начнет работать, вы можете считать себя успешным мастером, который прошел целый путь, повторив достижения великих ученых, найдя что-то для себя и пройдя огромный этап истории машиностроения лично.

Применить паровой двигатель действительно можно. Да, он вырабатывает электрический ток; да, его можно установить в модель паровоза или машинки; да, из него можно сделать паровой автомобиль, мотоцикл или катер, который будет ездить на дровах и угле.

Какие моторы мы будем строить в этой статье и что нам для этого понадобится?

Как и все мастера-паровики, я искал много материала и не всем написанным был доволен. Много сумбурного в Интернете, много необъяснённого на просторах YouTube. Поэтому и было решено: напишу брошюру, новый материал, в котором соберу всё, что касается моего (и не только моего) опыта. Расскажу те подводные камни, на которые суждено наткнуться каждому, вскрою все тайны и создам настоящий паровой контент!

О каких машинах пойдёт речь и почему только о них? Двигатели внутреннего сгорания меня на данный момент не интересуют: ни двухтактные, ни четырёхтактные, никакие. Причина: бензин, керосин или спирт – т.е. все виды топлива, которые должны сгорать от электрической искры. Запомним: НИКАКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА НЕТ! Всё наше моделирование ограничивается концом 17-ого – началом 18 столетия. Мы можем ВЫРАБАТЫВАТЬ электричество, но ни в коем случае не потреблять.

Уголь превращается в движение

Что у нас есть из ресурсов? Собственно то, что даровано матушкой-природой в изобилии: вода, воздух и дерево. Вода пусть кипит, дерево пусть горит, воздух пусть расширяется или сжимается. Это должно нам принести мощность, крутящий момент и КПД.

Что у нас есть из инструментов? Изначально, когда я только загорелся этой идеей, я понял, что без паяльника, токарного станка, сварочного аппарата, тисков, сверлильного станка и множества разных трубок, уголков и пластин будет тяжело. Однако, пришлось выкручиваться. И… получилось! Некоторые модели паровых машин оказались очень и очень производительными, для них не потребовались ни токарные, ни сверлильные, ни фрезерные работы.

Какие машины мы будем собирать? Тепловые и паровые, высокотемпературные и низкотемпературные. Поясню подробнее.

Существуют, так называемые, двигатели Стирлинга – они работают без водяного пара, полезную работу совершает воздух, расширяясь под действием высокой температуры и сжимаясь при охлаждении. Их всегда ставят отдельно от паровых машин, хотя, на самом деле, между ними много общего. Существуют стирлинговые моторы альфа, бета и гамма – типа. Их коэффициент полезного действия намного выше паровых систем, однако мощность ниже. Очень многие не углубляются в проектирование паровых двигателей, им достаточно тепловых стирлингов. Мы будем рассматривать низкотемпературные машинки и высокотемпературные. Если последние приводятся в движение пламенем от свечи или спиртовки, то первые успешно запускаются даже от стакана с горячим чаем или… теплом ладони.

Что касается паровых машин, то мы рассмотрим множество видов, каждый из которых мне посчастливилось строить и испытывать. Мы рассмотрим простые свечные моторы, в которых вообще нет ни поршней, ни цилиндров, рассмотрим золотниковые двигатели (с треугольником тяги и без него) – такие, какие используются в паровозах. Также мы рассмотрим самый простой и продуктивный с точки зрения моделирования паровой двигатель – машину с качающимся цилиндром.

Особое внимание я решил уделить инструментам и материалам, которые могут потребоваться, а также финансам, которые понадобятся нам для постройки. Моя задача – сделать всё малой кровью, но аккуратно и очень точно.

Полезно знать (не ленитесь читать общие факты, они почти всегда оказываются полезны):

Двигатель Ньюкомена: начало паровой эры

Паровой двигатель — это машина, которая преобразует тепловую энергию пара в механическую энергию посредством поршня, движущегося в цилиндре. По сути, паровую машину можно считать конвертером тепловой энергии в механическую.

Как двигатель внешнего сгорания (поскольку он сжигает свое топливо вне двигателя) паровой двигатель пропускает свой пар в цилиндр, где пар затем толкает поршень вперед и назад. Именно с этим движением поршня двигатель может выполнять механическую работу. Паровой двигатель был главным источником энергии промышленной революции (которая началась в Англии в XVIII веке) и доминировал в промышленности и транспорте в течение 150 лет. Он по-прежнему полезен сегодня в решении многих задач, во многих развивающихся странах.

Да, вам не послышалось! Паровые машины и нынче массово используются в Англии, Германии, Франции. Что касается стран со слабой экономикой, то паровая тяга в буквальном смысле слова обслуживает сельское хозяйство.

Самые ранние известные паровые машины были новинками, созданными греческим инженером и математиком Героном (Heron) из Александрии (ок. 10-70), жившим в первом веке нашей эры. Его самое знаменитое изобретение называлось аэлиопилом. Это изобретение представляло собой небольшой полый шар, к которому были прикреплены две изогнутые трубки. Сфера была прикреплена к котлу, который производил пар. Когда пар выходил из полых трубок сферы, сама сфера начинала вращаться. Герон и несколько других греков разработали множество других паровых устройств, таких как паровой орган и автоматические двери, но всегда в контексте игр и развлечений, казалось бы, без всякого интереса к использованию пара в практическом плане. Тем не менее, их работа установила принцип паровой силы, и их игривые устройства были реальной демонстрацией преобразования паровой силы в какой-то вид движения.

Изучая историю Древнего Рима я заметил, что многие технические достижения наших древних предков почти вплотную подходили к созданию паровой машины: создавались насосы ля пожарников, паровые игрушки для музыки… Ещё немного и паровой трактор мог выйти на дороги Рима.

Хотя греки установили принцип паровой энергии, он был проигнорирован в течение более чем 1500 лет до конца 1600-х годов в Европе. В течение этого длительного периода основными источниками энергии были сначала мускульная сила человека или тягловые животные, а затем энергия ветра и воды. Ветряные мельницы и водяные колеса были вполне пригодны для медленных, повторяющихся работ, таких как измельчение кукурузы, в которых перебои в подаче энергии не имели большого значения.

Однако для некоторых работ, таких как откачка воды из шахтного ствола, источник энергии, который мог бы прекратиться в любой момент, не всегда был способен решать поставленные задания. На самом деле, сама глубина английских шахт побуждала инженеров разрабатывать насосы, которые были бы быстрее, чем старые водяные насосы. К середине XVI века работа над воздушными насосами утвердила представление о поршне, работающем в цилиндре, и примерно в 1680 году французский физик Дени Папен (1647-1712) поместил немного воды на дно трубы, нагрел ее, превратил в пар и увидел, что расширяющийся пар с силой толкает и перемещает поршень прямо перед собой. Когда трубка остыла, поршень вернулся в прежнее положение. Хотя Папен прекрасно сознавал, что создал двигатель, который в конечном счете мог бы работать, его отпугнули вполне реальные механические трудности того времени, и он решил работать в меньшем масштабе — создать первую в мире скороварку.

Вслед за Папеном английский военный инженер Томас Савери (1650-1715 гг.) построил то, что большинство считает первым практическим паровым двигателем. В отличие от системы Папена, эта машина не имела поршня, так как Савери хотел только черпать воду из угольных шахт глубоко под землей. Зная, что он может использовать пар для создания вакуума в сосуде, он соединил такой сосуд с трубой, ведущей в воду внизу. Затем вакуум втягивал воду в трубку и выдувал ее под давлением пара. Система Савери была названа «другом Шахтера», поскольку она поднимала воду из шахт с помощью всасывания, производимого конденсацией пара. Несколько лет спустя английский инженер и партнер Савери Томас Ньюкомен (1663-1729) усовершенствовал паровой насос, вновь введя поршень. К 1712 году он построил двигатель, который использовал пар при атмосферном давлении (обычная кипящая вода), которую изготовить сегодня в силах каждый школьник. Его поршневой двигатель был очень надежен и вошел в общее употребление в Англии в 1725 году. Его машина называлась лучевым двигателем, потому что в верхней части у нее была огромная качалка, или Пильная балка, движение которой передавало энергию от единственного цилиндра двигателя к водяному насосу.

Понимание того, как работал двигатель Ньюкомена, дает представление обо всех более поздних паровых двигателях.

Во-первых, вся машина помещалась в машинном отделении высотой примерно в три этажа, из верхней стены которого торчала длинная Дубовая Балка, способная качаться вверх и вниз. Дом был построен в стороне от шахты. В нижней части вала находился водяной насос, который соединялся с двигателем длинной насосной штангой. Под балкой внутри дома находился длинный медный цилиндр, стоявший на кирпичном котле. Котел питался углем и подавал пар. Внутри цилиндра находился поршень, который мог скользить вверх и вниз и был соединен с балкой наверху. Двигатель всегда заводился с поршнем в верхнем положении. Затем пар наполнил цилиндр из открытого клапана. При заполнении цилиндр распылялся водой, что приводило к тому, что пар внутри него конденсировался в воду и создавал частичный вакуум. С помощью этого изобретения давление наружного воздуха заставило бы поршень опуститься вниз, который качал балку и тянул вверх штанги насоса и всасывал около 12 галлонов (45 л) воды. Затем поршень возвращался в исходное положение (вверх) в цилиндре, и процесс повторялся. Помимо того, что он назывался лучевым двигателем, двигатель Ньюкомена также назывался атмосферным мотором, поскольку он использовал давление воздуха для перемещения поршня (вниз).

Джеймс Уатт: первая паровая машина классической конструкции

Думаю, слово «Ватт» знакомо всем. Именно в Ваттах измеряется мощность (а также киловаттах, мегаваттах и пр.). Лошадиная сила – тоже размерность мощности. Всему этому мы обязаны мистеру Уатту.

Наиболее важное усовершенствование конструкции парового двигателя было осуществлено имеено им, шотландским инженером Джеймсом Уаттом (1736-1819). В 1763 году Уатта попросили отремонтировать двигатель Ньюкомена, и он сам удивился тому, насколько неэффективна эта машина. Он намеревался улучшить его работу и к 1769 году пришел к выводу, что если пар конденсируется отдельно от цилиндра, то последний всегда может оставаться горячим. В том же году он представил паровую машину с отдельным конденсатором. Поскольку это позволяло разделить процессы нагрева и охлаждения, его машина могла работать постоянно, без долгих пауз на каждом цикле, чтобы снова нагреть цилиндр. Уатт продолжал совершенствовать свой двигатель и сделал три весьма значительных дополнения.

Во-первых, он сделал модель двойного действия, позволив пару входить попеременно с обеих сторон поршня. Это позволяло двигателю быстро работать и подавать мощность как на нисходящий, так и на восходящий ход поршня.

Во-вторых, он изобрел свою солнечно–планетарную передачу, способную переводить возвратно-поступательное движение во вращательное.

В-третьих, он добавил центробежный регулятор, который поддерживал постоянную частоту вращения двигателя, несмотря на различные нагрузки. Это высоко инновационное устройство знаменует собой раннее начало автоматизации, поскольку Уатт создал систему, которая была по существу саморегулирующейся.

Уатт также изобрел манометр, который он добавил к своему двигателю. К 1790 году усовершенствованные паровые двигатели Ватта стали мощным и надежным источником энергии, который можно было найти практически в любом месте. Это означало, что заводы больше не должны были располагаться рядом с источниками воды, а могли быть построены ближе к их сырьевым и транспортным системам. Более того, именно паровой двигатель Уатта ускорил промышленную революцию как в Англии, так и во всем остальном мире.

Однако паровой двигатель Уатта не был совершенным и имел одно главное ограничение: он использовал пар при низком давлении. Пар высокого давления мог извлекать большую мощность, уменьшая при этом размеры самого мотора.

Первым, кто показал какой-либо реальный успех, был английский изобретатель Ричард Тревитик (1771-1833). К концу XVIII века металлургические технологии стали совершенствоваться, и Тревитик верил, что сможет построить систему, которая будет обрабатывать пар под высоким давлением. К 1803 году Тревитик построил мощный двигатель высокого давления, который он использовал для питания поезда. Его технические новшества были поистине замечательными, но двигатели высокого давления снискали такую дурную славу в Англии, что прошло двадцать лет, прежде чем английский изобретатель Джордж Стивенсон (1781-1848) доказал свою состоятельность с помощью собственных локомотивов.

Однако в Соединенных Штатах было мало предубеждений против паровой энергии или почти ничего о ней не знали. К концу XVIII века Эванс начал работу над паровым двигателем высокого давления, который он мог использовать в качестве стационарного двигателя для промышленных целей, а также для наземного и водного транспорта. К 1801 году он построил стационарный двигатель, который использовал для дробления известняка. Его главное новшество в области высокого давления заключалось в том, что цилиндр и коленчатый вал располагались на одном конце балки, а не на противоположных концах. Это позволило ему использовать гораздо более легкую конструкцию.

За эти годы Эванс построил около 50 паровых двигателей, которые использовались не только на заводах, но и для питания землеройной машины-амфибии. Пар высокого давления управлял этой странной на вид баржей, которая представляла собой земснаряд, способный передвигаться как по суше, так и по воде. Это была первая автомобильная машина с двигателем, которая работала в Соединенных Штатах.

Несмотря на тяжелую работу Эванса и его подлинный гений, его новаторские «паровые» решения не имели большого реального успеха в течение всей его жизни. Он часто встречал безразличие или просто нежелание со стороны фабрикантов менять свои старые привычки и переходить на пар. Использование пара для движения по суше было сдержано плохими дорогами, личным интересом к лошадям и прискорбно недостаточными материалами. После Эванса пар высокого давления стал широко использоваться в Америке, в отличие от Англии, где замена двигателей низкого давления Уатта заняла много времени. Но тем не менее были сделаны усовершенствования, и железо в конечном итоге заменило древесину в конструкции двигателей, а горизонтальные двигатели стали еще более эффективными, чем старые вертикальные.

Ну что, истории довольно. Переходим непосредственно к изучению основ и моделированию.

Свечной мотор: Самая простая, мембранная паровая машина

Изначально, у меня не было в планах рассказывать про эту «игрушку». Если ты собираешь поршневую систему с пальцами, цилиндрами, кривошипами и шатунами, то не можешь себе позволить размениваться на идеи, для которых нужна всего одна трубка.

Однако, дабы отдохнуть от создания паровых двигателей, радостей успехов и горечи неудач, я всё же решил сделать это устройство и был очень доволен результатом.

Те, кто занимаются моделированием кораблей и самоходных катеров, и не хотят использовать электромотор, могут обратить внимание на это интереснейшее изобретение. Оказывается, ему больше столетия и такие лодки действительно строили в конце 19 века.

Стоимость материалов – минимальна. Инструменты? Желательно иметь паяльник, ножницы, канцелярский нож и всякую мелочь.

Названий у этого изобретения – множество. Кто-то называет его мембранным двигателем (из-за наличия мембраны в котле), кто-то свечным из-за того, что работает он от свечки), кто-то реактивным паровым водомётом (из-за того, что лодка движется по сути из-за реактивной тяги кипящих струй воды). Однако самым ходовым названием такой игрушки является термин «поп-поп-лодка».

Поп-поп-лодка — это игрушка с очень простым паровым двигателем без движущихся частей (поршни, шатуны, маховики), которые приводятся в действие свечой, спиртовкой или горелкой растительного масла. Название происходит от шума, производимого некоторыми версиями лодок. Они издают очень интересный звук, словно на борту настоящий дизельный мотор.

Поп-поп-лодки обычно делаются из жести. Корпус лодки может быть изготовлен из любого материала, который плавает. Самодельные поп-поп-лодки часто делаются из дерева или пенопласта.

Так выглядит игрушка в заводском исполнении. В Китае может стоить до 3 долларов. Но самому ведь сделать интереснее!

Двигатель лодки состоит из котла и одной или нескольких выхлопных труб. Хотя можно использовать одну выхлопную трубу, гораздо чаще используются две выхлопные трубы. Это происходит потому, что котел и выхлопные трубы должны быть заполнены водой, а использование двух труб позволяет впрыскивать воду в одну трубу, в то время как воздух внутри двигателя выходит через другую трубу. Более трудно извлечь воздух и полностью заполнить одиночные типы выхлопных труб. Котел и выхлопные трубы обычно изготавливаются из металла, причем олово или медь являются наиболее удачными вариантами.

Самодельная конструкция. Спираль внутри ёмкости – и есть котёл

Конструкции котлов различаются. Обычно применяют простые металлические контейнеры в форме коробки или цилиндра. Более эффективный котел может быть изготовлен с помощью металлического поддона, верхняя часть которого представляет собой слегка вогнутую диафрагму, изготовленную из очень тонкого, пружинистого металла. Многие поп-поп-лодки использовали одну металлическую трубку, которая была сформирована в виде катушки в ее центре и оставлена прямо на обоих концах, чтобы сформировать выхлопы. Змеевик в этой версии функционирует как котел.

Существует очень простой способ самостоятельно изготовить такой двигатель из банки от пепси и двух шариковых ручек. Строится такая машинка за час.

Берём банку с Пепси-колой. Банку следует брать только новую, запечатанную. Делаем осторожно отверстие и спускаем через него весь напиток. Рядом делаем второе отверстие. Оба отверстия должна находится на линии параллельной оси банки.

Банка от пепси, два отверстия и два корпуса ручек.

В отверстия необходимо вставить две трубки. Конечно идеальными будут медные трубки, но подойдут и стеклянные от шариковых ручек. Главное, чтобы между ручками и банкой не было никаких щелей и люфтов – совсем никаких! Конструкция должна быть герметичной, единственными отверстиями через которые воздух может попасть в банку являются – трубки.

Лодка и двигатель в сборе. Концы трубок должны быть в воде.

Учитывая, что у нас трубки из стеклопластика, то оптимальным будет эпоксидная смола или холодна сварка. Трубки отлично будут держаться на ней, а все зазоры будут плотно загерметизированы. Под котлом помещается какой-то нагревательный элемент. Обычно используются свечи или небольшие масляные горелки.

Внутрь банки набирается вода (через трубки), вода начинает вскипать, пар выходит через трубки и толкает лодку вперед. Новая, холодная вода набирается за счёт разницы давлений и цикл повторяется снова и снова. Двигатель будет функционировать до тех пор, пока будет гореть свеча. Характерный «дыр-дыр» звук возникает из-за вибрирования стенок банки.

Первый патент на дизайн поп-поп двигателя был оформлен Томасом Пиотом в 1891 году. Двигатель диафрагменного типа был запатентован Полом Джонсом в 1934 году (котел плоский, с медной мембраной). Двигатель катушечного типа, из патентной заявки, поданной Уильямом Перселлом в 1920 году (в качестве котла использована спираль).

Как мы уже отметили, Поп-поп-лодка приводится в действие очень простым тепловым двигателем. Этот двигатель состоит из небольшого котла, который соединен с выхлопной трубой. Когда тепло подается в котел, вода в котле испаряется, образуя пар. Расширяющийся пар внезапно выталкивается из котла, издавая звук «поп», и выталкивает часть воды из выхлопной трубы, толкая лодку вперед. Котел теперь сухой, и поэтому больше не может генерировать пар. Импульс столба воды в выхлопной трубе заставляет его двигаться наружу, так что давление внутри котла падает ниже атмосферного давления. В случае двигателя диафрагменного типа котел также выпячивается внутрь в этот момент, также издавая хлопающий звук. Давление снаружи котла теперь заставляет воду возвращаться в котел. Затем эта вода закипает, и цикл повторяется. Хлопающий шум более выражен, когда используется мембранный котел: змеевиковые котлы гораздо тише.

Схема поп-поп лодки из патента 1931 года

Любой воздух в котле может действовать как пружина и поддерживать колебания воды, но если в котел поступает слишком много воздуха, колебания прекратятся, потому что вся вода была вытеснена, и пар не может быть произведен. Вода содержит некоторое количество растворенного воздуха, который может накапливаться в двигателе во время работы. Поэтому двигатели должны периодически «отрыгивать» воздух, чтобы работать в течение длительного времени.

В лодках поп-поп с двумя выхлопными трубами (которую я и предлагаю изготовить из банки пепси) вода выталкивается из обеих труб во время первой фазы цикла и втягивается из обеих труб во время второй фазы цикла. Вода не циркулирует в одной трубке и не выходит через другую. Это своего рода импульсный реактивный двигатель.

Как и почему работает двигатель Стирлинга

Двигатели насыщали наш мир со времен промышленной революции: сначала грязные угольные паровые двигатели, затем более чистые и эффективные бензиновые двигатели, а в последнее время реактивные двигатели в самолетах. Основная концепция двигателя — то, что использует разницу между высокой температурой и низкой — не изменилась за пару сотен лет, хотя иногда люди все еще придумывают небольшие улучшения, которые делают процесс немного быстрее или эффективнее.

Один двигатель, о котором вы, возможно, много слышали в последнее время (и хотели его построить) — это двигатель Стирлинга, который немного похож на паровой двигатель, однако он совсем не использует пар! Вместо этого он нагревает, охлаждает и перерабатывает один и тот же воздух или газ снова и снова, чтобы получить полезную мощность, которая способна управлять машиной. Объединившись с солнечной энергией и другими новыми технологиями, двигатели Стирлинга звучат как передовые технологии, но на самом деле они существуют с 1816 года. Давайте поближе посмотрим, как они работают!

Настольная рабочая модель двигателя Стирлинга

Двигатели, приводящие в движение транспортные средства или заводские машины, являются примерами того, что ученые называют тепловыми двигателями. Они сжигают богатое энергией топливо (уголь, бензин или что-то еще), чтобы высвободить тепловую энергию, которая используется для расширения и охлаждения газа, толкания поршня, поворота колеса и привода машины.

Двигатели бывают двух основных типов:

• двигатели внешнего сгорания (например, паровые двигатели) сжигают топливо в одном месте и производят энергию в другой части той же машины;
• двигатели внутреннего сгорания (например, автомобильные двигатели) сжигают топливо и производят мощность в одном и том же месте (в автомобиле все это происходит в сверхпрочных металлических цилиндрах).

Оба типа двигателей полагаются на тепловую энергию, заставляющую газ расширяться, а затем остывать. Чем больше разница температур (между самым горячим и самым холодным газом), тем лучше работает двигатель. Теория того, как работает двигатель, основана на разделе физики, который называется термодинамика (буквально «как движется тепло») и на теоретической модели того, как идеальные двигатели расширяют, сжимают, нагревают и охлаждают газ в серии шагов, называемых циклом.

Двигатель хороший и двигатель плохой

Прежде, чем мы сможем узнать, что же такого хорошего в двигателях Стирлинга, нам будет полезно узнать, что такого плохого в паровых двигателях. Как они работают? У вас есть угольный костер, который нагревает воду до тех пор, пока она не закипит и не превратится в пар. Пар проходит по трубе в цилиндр через открытый входной клапан, где он толкает поршень и приводит в движение колесо. Затем входной клапан закрывается, и открывается выходной клапан. Импульс колеса заставляет поршень вернуться в цилиндр, где он выталкивает охлажденный нежелательный пар через выход и дальше вверх по дымовой трубе (дымоходу). Об этом мы позже поговорим более подробно, однако принцип работы интуитивно можно понять уже сейчас.

Детали парового двигателя

Паровые двигатели, такие как у этого Локомотива, являются примерами двигателей внешнего сгорания.

Огонь, который и создаёт теплоту, пламя и является источником энергии (1), находится снаружи (вне) цилиндра, где тепловая энергия превращается в механическую энергию (3). Между ними есть котел (2), который превращает тепловую энергию в пар. Пар действует как теплоноситель, толкая поршень (4), который перемещает колеса с помощью кривошипа (5) и приводит в движение поезд (6). Пар и тепловая энергия постоянно выбрасываются из дымовой трубы (7), что делает этот способ особенно неэффективным и неудобным для питания движущейся машины.

Есть много проблем с паровыми двигателями, но вот четыре из них — наиболее очевидных.

Во-первых, котел, который производит пар, работает под высоким давлением, и существует риск, что он может взорваться (взрывы котлов были серьезной проблемой с очень ранними паровыми двигателями).

Взрыв парового котла паровоза

Во-вторых, котел обычно находится на некотором расстоянии от цилиндра, поэтому энергия теряется по пути. Температура внутри кабины машиниста была как в бане – доходила до 100 градусов. Всё это тепло расходовалось, по сути, впустую.

В-третьих, пар, выходящий из дымовой трубы, все еще достаточно горяч, поэтому он содержит потраченную энергию, которая никак не конвертировалась в механическую.

В-четвертых, поскольку пар выбрасывается из цилиндра каждый раз, когда поршень толкается вперед, двигатель должен потреблять огромное количество воды, а также топлива. (Вот почему паровозы должны постоянно останавливаться у железнодорожных цистерн с водой.)

Что такое двигатель Стирлинга?

Можем ли мы создать двигатель, который преодолеет эти проблемы? Предположим, мы избавимся от котла (что позволит устранить риск взрыва) и используем тепло от огня для непосредственного питания двигателя. Тогда, вместо того чтобы использовать пар для перемещения тепловой энергии от огня к цилиндру, почему бы не поставить цилиндр ближе к огню и использовать обычный воздух (или какой-то другой простой газ, например водород или гелий) для перемещения тепловой энергии между ними?

Если мы запечатаем этот воздух в закрытой трубе, так что один и тот же воздух движется туда и обратно снова и снова, собирая энергию от огня и выпуская ее в цилиндр, мы решим проблему двигателя, нуждающегося в постоянной подаче воды. Наконец, почему бы не добавить какой-нибудь теплообменник, чтобы при прохождении горячего воздуха взад и вперед его энергия удерживалась внутри машины и перерабатывалась для повышения общей эффективности.

Это основные способы, которыми двигатель Стирлинга улучшает работу паровой машины. Иногда вы можете увидеть двигатели Стирлинга, описанные как «замкнутые, регенеративные тепловые двигатели», что является очень кратким способом сказать то, что мы только что сказали: замкнутый цикл означает, что они используют герметичный объем газа для перемещения тепла вперед и назад, снова и снова, через серию бесконечно повторяющихся шагов; регенеративный просто означает, что они используют теплообменники, чтобы сохранить часть тепла, которое в противном случае было бы потеряно на каждом цикле (бесполезно раздувается дымовая труба, как это происходит в паровом двигателе).

Двигатель простой и сложный

Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты. Если это так, то это так же верно, как и то, что великие уравнения физики (например, E = mc2) просты: они просты на поверхности, но богаче, сложнее и потенциально очень запутанны, пока вы действительно не поймете их.

Я думаю, что безопаснее думать о моторах Стирлинга как о сложных: множество очень плохих видео на YouTube показывают, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным способом. На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто построив его или наблюдая за его работой снаружи: вам нужно хорошенько подумать о цикле шагов, через который он проходит, что происходит с газом внутри и чем это отличается от того, что происходит в обычном паровом двигателе.

Во всяком случае, давайте посмотрим, сможем ли мы правильно объяснить двигатель Стирлинга, изучив компоненты из которых он состоит, затем подумав о том, что они делают, и, наконец, взглянув на более сложную (термодинамическую) теорию.

Простой двигателя Стирлинга (низкотемпературный) помещается в руку

Маленькие, компактные двигатели Стирлинга, такие как этот, могут работать от крошечных перепадов температур—даже если они опираются на чьи-то руки (температура нагревателя уже 36,6 градусов)

Ключевые компоненты

Существует довольно много различных конструкций двигателей Стирлинга, и мы рассмотрим один конкретный тип, содержащий вытеснитель (также известный как бета-двигатель Стирлинга). Ключевые компоненты:

Источник тепла

Источником тепла является устройство, откуда двигатель получает всю свою энергию, и это может быть что угодно-от угольного костра до солнечного зеркала, концентрирующего тепло Солнца. Несмотря на то, что двигатели Стирлинга описываются как двигатели внешнего сгорания, они вовсе не обязательно должны использовать горение (фактическое сжигание топлива): им просто нужна разница в температуре между источником тепла (откуда берется энергия) и теплоотводом (где она заканчивается).

Вы можете управлять маленьким двигателем Стирлинга с помощью тепла от чашки кофе, теплой ладони чьей-то руки или даже (к полному изумлению многих людей) с помощью кубика льда: энергия, которую двигатель выпускает, исходит из любой разницы в температуре между источником тепла и теплоотводом.

Внутри машины в закрытом цилиндре находится объем газа, который постоянно запечатан. Это очень важно понимать! Двигатель Стирлинга – это не почти герметичная конструкция и не очень плотная, а совсем герметичная, вплоть до создания вакуума (если потянуть за цилиндр). Это может быть обычный воздух, водород, гелий или какое-либо другое легкодоступное вещество, которое остается газом, когда оно нагревается и охлаждается в течение полного цикла двигателя (повторная серия операций, через которые он проходит). Его единственная цель состоит в том, чтобы переместить тепловую энергию от источника тепла к теплоотводу, питая поршень, который приводит машину в движение, а затем вернуться обратно, чтобы забрать еще немного теплоты. Газ, который перемещает тепло, иногда называют рабочим телом.

Радиатор

Место, где горячий газ охлаждается перед возвращением к источнику тепла. Это, как правило, своего рода радиатор (кусок металла с прикрепленными ребрами), который выбрасывает отработанное тепло в атмосферу.

Поршни

Существуют различные типы двигателей Стирлинга, но я считаю, что все они имеют два поршня—это одна из наиболее очевидных вещей, которая отличает их от других двигателей. В общей конструкции, называемой двухпоршневым (или альфа — двигателем Стирлинга), есть два одинаковых поршня и цилиндра, а газ перемещается между ними взад и вперед, нагреваясь и расширяясь, затем охлаждаясь и сжимаясь, прежде чем цикл повторится.

Схема работы двигателя Стирлинга альфа-типа

В другой конструкции, называемой двигателем смещения (или бета) Стирлинга, есть один полностью внутренний поршень, называемый вытеснителем (окрашенный в зеленый цвет), работа которого заключается в перемещении газа между источником тепла и теплоотводом.

Схема работы двигателя Стирлинга бета-типа

В отличие от обычного поршня в паровом двигателе, вытеснитель помещается очень свободно (с небольшим запасом места между краем поршня и стенкой цилиндра), и газ обтекает его снаружи, когда он движется вперед и назад. Есть также рабочий поршень (окрашенный в темно-синий цвет), который плотно входит в цилиндр и превращает расширение газа в полезную работу, которая приводит в действие все, что приводит в действие двигатель. В больших двигателях Стирлинга рабочий поршень обычно имеет тяжелый маховик, прикрепленный для создания импульса и поддержания плавной работы машины. Рабочий поршень и поршень вытеснителя постоянно движутся, но они не идут в ногу (один четверть цикла или 90° вне фазы) друг с другом; они приводятся в действие одним и тем же колесом, но поршень вытеснителя всегда на одну четверть цикла (90°) впереди рабочего поршня.

Делаем простой двигатель Стирлинга, который точно будет работать

Если вы интересовались двигателями Стирлинга или хотите их сотворить сами, то, вероятно, видели сотни роликов на Youtube, где мастера своего дела делали эти моторы и из консервных банок, и из обычных стеклянных бутылок, и из куска жести.

Я тоже видел все эти мастер-классы. Говоря честно, у меня такие моторы работали очень плохо. Практически никогда системы не были полностью герметичны и двигатель в самом лучшем случае делал всего несколько циклов, которые я считал победными.

Однако мотор должен работать стабильно, долго и безотказно. На мой взгляд, двигатель Стирлинга должен быть изготовлен максимально аккуратно, лишь тогда он будет работать быстро, а воздух, зажатый в замкнутую циркуляционную систему, никогда его не покинет.

Поэтому вместо безумной резки жести, сверления консервных банок, я решил использовать стеклянный шприц, а точнее 2 таких изделия.

Стеклянный шприц

Существует два типа стеклянных шприцов – с металлическим поршнем и с поршнем стеклянным. Нам не подходят металлические поршни, так как в поршне находится прокладка, которая очень тормозит поршень и просто не позволяет ему передвигаться. Если мы уберем прокладку, то постройка машины провалится, так как воздух будет очень резво выходить между поршнем и стенками шприца.

Двигатель Стирлинга своими руками

Нужен только шприц со стеклянными поршнями. Они абсолютно герметичны, поршни легко ходят, они выдерживают порядка 200-300 градусов. Эти изделия словно созданы для двигателя Стирлинга.

Очень серьезно нужно подойти к раме мотора. Этого никто не скажет, так как «главное, чтобы крутилось», но я убедительно рекомендую делать двигатель Стирлинга не спеша, от этого будет зависеть его функционирование.

Делаем подставку из фанеры 30 мм.

Я использовал фанеру 30 мм. В ней следует сделать два отверстия для шприцов и разрезать осторожно изделие вдоль отверстий. Я обошел без сверлильного станка и лобзика. Главное никуда не торопиться – и всё получится.

Вот такой крепёж должен получиться

Затем разрезаем изделие вдоль отверстий, создавая нечто на подобии струбцин (тисков) для шприцов.

После чего делаем три отверстия, которые могут быть использованы для зажимных винтов.

Должно получиться что-то вроде этого

Не забываем на всех стадиях работы использовать наждачную бумагу, чтобы края были ровные, гладкие, словно ваш двигатель только выпущен с самого завода.

Каждая зазубринка, заусеница и неточность потом обязательно «вылезет боком» и даст о себе знать. Главное не торопиться. Вообще, в любого рода моделировании нужно получать удовольствие от самого процесса изготовления, не только от результата.

Шатуны, штоки и кривошипные механизмы можно делать из фанеры, но фанера сильно крошится при распиливании и остается очень много заусенец. Я использовал уплотненный пластик, гененакс и всё, что хорошо режется, шлифуется и поддаётся обработке.

Будущие кривошипы

Можно ли использовать палочки для мороженного и «мешалочки» для кофе? Можно, но не нужно, они слишком гнуться когда двигатель начинает работать и иногда клинят всю систему.

Палочки скругляем и сверлим отверстия. С одной стороны уплотняем вторым слоем.

Готовая деталь

Теперь нужно что-то придумать с концами поршней стеклянных цилиндров. Я пробовал срезать их, стачивать и просто сверлить. Сверлить не советую, стекло крошится. Срезать болгаркой не только не эффективно, но и опасно. Если есть бормашина – дерзайте, если нет – делайте множество засечек ножовкой и срезайте держатель поршня.

Затем нам нужно сделать крепёж. Его делаем из двух маленьких брусочков.

Держатели поршня

После обточки, шлифовки держателей, их нужно на эпоксидную смолу установить в сам поршень.

Держатель установлен и обезжирен

Дальше нам нужен маховик. Можно использовать колесо от тележки, несколько склеенных компакт-дисков или даже отлитую самостоятельно из свинца болванку (так советовали советские учебники, ноя этого не делал).

Я же после десятка неудачных попыток купил готовыцй 60-миллиметровый маховик.

Маховик 60 мм.

Следует признать, что когда я сделал всё правильно, то мотор работал на всех маховиках – и дисках, и колесиках. Место крепления должно быть смещено от центра на половину хода поршня цилиндра. Запомните это правило, оно очень важное.

Также запомните второе правило: рычаги крепления на маховиках должны быть смещена на 90 градусов друг относительно друга.

Почти вся конструкция в сборе

Один шприц, таким образом, у нас играет роль нагревателя, второй – холодильника.

Следует ли расположить в нагревательном шприце кусочек металлической ваты? На мой взгляд, да, стоит. Работает двигатель и с ней, и без неё, однако металлическая вата быстрее нагревает воздух внутри системы и мотор раскочегаривается чуть активнее.

Соединять концы шприцов-цилиндров можно обычной трубкой для капельницы, однако она быстро становится мягкой при нагреве. Поэтому я соединил их медной трубкой, упакованной в трубку для капельниц. У такого метода есть еще большой плюс – воздух лучше остывает в медной трубке.

Двигатель Стирлина альфа-типа в сборе и готов к работе В процессе работы от спиртовки

Такой моторчик развивал у меня 750 оборотов в минуту без метталлической ваты в цилиндре и 790 оборотов с металлической ватой. Работал более 4 часов непрерывно. Возможно работал бы и до сих пор, но закончился спирт в спиртовке.

Главный недостаток двигателя Стирлинга

Что изготовить: двигатель Стирлинга или паровую машину? Казалось бы, Стирлинг действительно во всём намного лучше парового двигателя, однако это не совсем так. Да, КПД двигателя Стирлинга и правда выше, он требует меньше затрат и работает совсем без выхлопа. Однако, есть одно значительное «но».

Мною был проведен очень интересный, я бы даже сказал забавный эксперимент. Забавность его заключалось в том, что я изначально знал как будут обстоять дела, однако результат эксперимента поразил меня!

И так рабочим телом в двигателе Стирлинга является воздух. Он расширяется и совершает полезную работу. Возьмём пустой стальной баллончик от СО2 и наденем на него шарик.

ВНИМАНИЕ! Если вы решили выпустить углекислый газ из такого баллончика, сделайте это правильно – медленно выпустите весь газ, лишь затем сверлите отверстие в горловине. Быстрый прокол может привезти к взрыву баллончика и стальным осколкам!

Затем начнем нагревать этот баллончик. Воздух расширяется и по идее должен раздуть шарик наполнить его. Однако он лишь немного натягивает латекс и на этом вся полезная работа завершается. Энергии у воздуха не хватит для того, чтобы растянуть поверхность шарика, надуть его.

Однако добавим 10-20 капель воды в баллон и повторим эксперимент. Вода закипит и быстро раздует наш шарик.

Таким образом полезная мощность у водяного пара в разы больше. Именно водяной пар использовался в тяжеловесных локомотивах и это не случайно – там, как говорил один машинист, дури столько, что можно шар земной сдвинуть.

Если мы хотим собрать толковую модель, которая будет ездить на тепловой энергии, куда эффективнее использовать водяной пар, а значит конструировать паровой двигатель.

Паровой двигатель: кратко о том, как он работает

Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям.

Принцип работы парового двигателя

Принцип действия поршневой паровой машины показан на иллюстрации. Работа поршня 1 посредством штока 2, ползуна 3, шатуна 4 и кривошипа 5 передаётся главному валу 6, несущему маховик 7, который служит для снижения неравномерности вращения вала. Эксцентрик, сидящий на главном валу, с помощью эксцентриковой тяги приводит в движение золотник 8, управляющий впуском пара в полости цилиндра. Пар из цилиндра выпускается в атмосферу или поступает в конденсатор. Для поддержания постоянного числа оборотов вала при изменяющейся нагрузке паровые машины снабжаются центробежным регулятором 9, автоматически изменяющим сечение прохода пара, поступающего в паровую машину (дроссельное регулирование, показано на рисунке), или момент отсечки наполнения (количественное регулирование).

Поршень образует в цилиндре паровой машины одну или две полости переменного объёма, в которых совершаются процессы сжатия и расширения, что показано кривыми зависимости давления p от объёма V указанных полостей. Эти кривые образуют замкнутую линию в соответствии с тепловым циклом, по которому работает паровая машина между давлениями p1 и p2, а также объёмами V1 и V2. Первичный поршневой двигатель предназначен для преобразования потенциальной тепловой энергии (давления) водяного пара в механическую работу. Рабочий процесс паровой машины обусловлен периодическими изменениями упругости пара в полостях её цилиндра, объём которых изменяется в процессе возвратно-поступательного движения поршня. Пар, поступающий в цилиндр паровой машины расширяется и перемещает поршень. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется с помощью кривошипно-шатунного механизма во вращательное движение вала. Впуск и выпуск пара осуществляются системой парораспределения. Для снижения тепловых потерь цилиндры паровой машины окружаются паровой рубашкой.

Моменты начала и конца процессов расширения и сжатия пара дают четыре основные точки реального цикла паровой машины: объём Ve, определяемый точкой 1 начала или предварения впуска; объём конца впуска или наполнения Е, определяемый точкой 2 отсечки наполнения; объём предварения выпуска или конца расширения Va, определяемый точкой 3 предварения выпуска; объём сжатия Vc, определяемый точкой 4 начала сжатия. В реальной паровой машине перечисленные объёмы фиксируются парораспределительными органами.

И так, это была сухая теория. Теперь перейдем к более понятной практике. От гувернора (центробежного регулятора) мы отказываемся. А золотник (клапан) сильно упрощаем.

Пар из котла попадает в небольшой цилиндр, называемый золотником. Его обычно можно делать из тонкой медной трубки. Посередине трубки делается отверстие, пар из которого попадает в рабочий цилиндр и толкает поршень. Однако, поршень золотникового клапана перекрывает иногда это отверстие. Поршень золотникового клапана и рабочий поршень можно делать из холодной сварки, трубку золотникового цилиндра можно припаять прямо на рабочий цилиндр. А маховик и кривошипы можно делать точно так же, как мы делали их для двигателя Стирлинга выше.

Однако не всё так просто.

Когда я попытался сразу сделать такой мотор, у меня почти ничего не вышло – поршни клинили, а пар никак не мог ничего сместить. Маховик был то слишком легкий, то слишком тяжелый.

Прежде, чем сделать его правильно, я выполнил ещё одну очень интересную модель – двигатель из сантехнических узлов. Звучит это несколько дико, однако результат просто прекрасный: во-первых, не нужно ничего паять, во-вторых, не нужно ничего вытачивать.

Паровая машина из сантехники

Есть такая вещь, как пневматический режим паровой машины. Когда ваш двигатель собран, вы можете его проверить на работоспособность без кипячения воды, без пара. Достаточно просто подуть в штуцер водяного пара и крутануть маховик. Машина должна прийти в действие. Чем легче вам дуть в такой двигатель, тем лучше он будет работать, тем меньше потребуется воды и пара.

Начиная собирать двигатель и тестируя его, я понял, что паровой котёл – куда более важная деталь, чем весь двигатель. Он может быть недостаточно эффективным просто потому, что в нём не всё герметично, либо потому что его стенки слишком толстые и вода кипит очень медленно.

И так, начнем с цилиндра и золотника. За основу берется сантехника с резьбой ½ дюйма. В качестве рабочего цилиндра используется сгон пол-дюйма, в качестве золотника тройник с внутренним диаметром меньше, чем у сгона.

Кто же у нас поршни? Решение пришло неожиданно и оказалось очень и очень эффективным. В качестве поршней выбираются подшипники. Во-первых он идеально круглый,; во-вторых, в нём есть отверстие, которое очень нужно для посадки поршня на шток.

В рабочий цилиндр устанавливался в качестве поршня подшипник с внешним диаметром 19 мм. (вообще поршень 19 мм. идеально подходит для цилиндра-сгона) и внутренним М6. В золотник я установил 6 шайб, но, как оказалось, в строительном магазине были подшипники меньше, просто я их не нашел. Советую всё-таки не допускать мою ошибку и устанавливать подшипники и в цилиндр и клапан.

Велосипедные спицы – идеальны при создании кришипных механизмов, но у меня их не было, поэтому я пошел более сложным путем – в качестве штока использовал фрагмент болта М6 (часть где нет резьбы), а в качестве кривошипов использовал полосы фанеры.

Сантехнический поршень и золотник (система газораспределения)

Рабочий цилиндр устанавливался на два хомута, которые прикручивались к плотной деревянной подушке.

Что делает кран между золотником и цилиндром? Оказалось, что маховик и его тяги слишком широки, а бочонка или малого сгона, который бы соединял клапан и цилиндр у меня не было. Пришлось импровизировать. Не допускайте моей ошибки – устанавливайте золотник прямо на сгон цилиндра. В противном случае цилиндр и золотник находятся не в одной плоскости, краник приходится фиксировать на силикон, он плавится под действием пара и всё приходит в полную негодность.

А вот котёл был практически идеален, единственное, что угнетало – слишком малый объём и пара недостаточно много. Котёл, собранный таким образом, просто отлично подходит, поскольку сантехнические узлы выдерживают колоссальное давление и можно не переживать, что пар разорвет его изнутри (консервные банки и банки от ананасов – разрывало только так).

Котёл, собранный из сантехники

За основу брался сгон диаметром в 1 дюйм. С одной стороны надевалась заглушка (закрутить до упора), с другой стороны устанавливаем чугунный переходник на пол-дюйма. Далее ставим бочонок и уголок типа «мама-мама», который формирует сухопарник. Здесь нужно сделать небольшое отступление.

Котёл – самая важная часть всей затеи. Проблема паровой машины в том, что она очень часто гонит вместе с паром воду. Сухопарник – это удлинение, в которое вода просто не может долететь и поэтому выходит в машину лишь пар. На практике это оказалось не совсем так, поэтому дюймовый котловой сгон установлен под небольшим наклоном, чтобы вода скапливалась не в сухопарнике.

Дальше от уголка вверх идёт опять сгон пол-дюйма, после чего устанавливается крестовина. Почему крестовина, почему не тройник? Или совсем не уголок? Дело всё в том, что данная модель котла – упрощенная, поскольку она не вмещает много воды, однако я делал её так, чтобы иметь возможность модернизировать.

Четыре выхода крестовины:

1. Левый выход. Идёт на кран, после чего отправляет пар на паровой двигатель. Кран можно перекрыть, тем самым мы запираем пар внутри системы. Зажатому пару некуда деться, более того, вода продолжает кипеть и пара становится всё больше и больше. Помимо этого пар нагревается топливом (я использовал сухое топливо для розжига) и буквально «бешенеет». Давление пара растёт и он врывается в золотник, проходит к рабочему цилиндру и начинает совершать полезную работу.
2. Правый выход. Тут стоит заглушка, но предусмотрен был еще один кран для экстренного сброса пара. Если давление растет в котле быстрее, чем успевает спадать в машине, значит пар нужно «сбросить».
3. Нижний выход мы уже обсудили – он идёт от топки.
4. Верхний канал также содержит заглушку, но теория предусматривала наличие манометра, который способен измерять и контролировать давление.

В планах есть собрать котел на 3 дюймовом сгоне. Такой котел действительно следует снабжать манометром, т.к. воды в нём будет много, пара – ещё больше.

Паровая машина и котел в сборе

Проблемы паровой машины, собранной из сантехнических узлов

С точки зрения моделирования, паровой двигатель, собранный из сантехнических узлов, имеет ряд преимуществ. Во-первых, он действительно собирается легко и просто, в прямом смысле слова: не требует пайки, сварки, точных настроек и притирок. Во-вторых, он очень близок к идеальному паровому двигателю, собранному Ваттом и другими знаменитыми инженерами, поскольку собран из высококачественных компонентов. Действительно, следует признать, что узлы для сантехники изготовлены из прочных материалов: сталь, чугун, латунь или медь, используемые в создании сгонов, тройников и переходников отбираются в строгих, заводских условиях. Сгоны, бочонки и тройники, используемые нами при создании паровой машины рассчитаны на высокие давления, контакт с водой предусмотрен, а коррозии можно не боятся. Тепловое расширение материалов – вообще не следует брать в расчёт, ведь сгоны рассчитаны на протекания по ним кипятка, причём на протяжении долгих лет эксплуатации.

Но данная глава называется «Проблемы паровой машины» не случайно. И, к сожалению, останавливаться на сантехнических компонентах нельзя, и вот почему.

Однажды, на просторах Интернета, у меня возник небольшой спор с одним моделистом. Он назвал свой проект одноцилиндровой паровой машины одиночного действия почему-то «двухцилиндровой» и я сразу спросил его, куда скрылся второй цилиндр. Он ответил: «Да вот же он!» и указал на золотник.

Золотник действительно включает в себя поршенёк, который через шток и кривошипно-шатунный механизм соединён с маховым колесом. Однако, колесо вращается из-за тяги, созданной рабочим поршнем, а не золотниковым.

Истинная роль золотника хорошо истолкована в главе «Паровая машина с качающимся цилиндром», — там попросту нет никакого золотника. Да, он нужен не для создания тяги. Синонимом к слову «золотник» является термин «клапан». Его основная задача – контролировать впуск и выпуск в пара в рабочий цилиндр, золотник – неотъемлемая часть газораспределительного механизма, не более. Кривошипно-шатунный механизм золотника даже сложно назвать таковым, поскольку он (здесь следует быть внимательным) НЕ вращает маховик, а наоборот «СНИМАЕТ» с него показания. Маховик, уже вращаемый рабочим поршнем, «даёт понять» через свой «кривошип», когда следует впускать нагретый пар в цилиндр и выпускать отработанный. Именно поэтому, в правильной паровой машине, используется скользящий эксцентрик, а не компонента коленчатого вала и шатун.

В четырёхтактных двигателях внутреннего сгорания золотника нет, но есть клапана, распределительный вал, цепь (или ремень) газораспределительного механизма и впуск/выпуск, подачу топлива контролирует система, заменяющая золотниковый механизм.

Применяя сантехнические узлы, мы выбрали сгон ½ дюйма в качестве рабочего цилиндра и подшипник диаметром 19 мм, в качестве поршня. Это отличное решение, так как поршень идеально круглый, цилиндр идеально ровный, материалы прекрасно сочетаются. И, если в случае с созданием рабочего цилиндра/поршня разнообразие сантехнических устройств нас выручило, то в случае с золотником, дела идут несколько хуже. Нами был выбран тройник и это естественно, поскольку у золотника в самом простом исполнении три выхода: канал впуска пара, канал выпуска пара, канал впуска пара в рабочий цилиндр. Однако, что сантехника нам может предложить. Поскольку золотник должен плотно соединяться с цилиндром (через бочонок или напрямую), то соединительная гайка должна подходить к резьбе сгона ½ дюйма. Выходит, что внутренний диаметр золотникового цилиндра почти такой же, как и у рабочего. Более того, поршенёк золотника – не такой уж «поршенёк», он почти соизмерим с массой поршня рабочего цилиндра. Именно поэтому, при испытания паровой машины наблюдается странная, даже немного абсурдная картина: пар толкает поршень золотника и этот поршень совершает полезную работу, вращая маховик, затем проходит до канала, соединяющего его с рабочим цилиндром; попадает на рабочий поршень и совершает ещё одну полезную работу, вращая маховик далее.

Такой громоздкий поршенёк золотника и правда напоминает второй цилиндр, однако так не должно быть. Кто-то, конечно, скажет, что это не так страшно. Действительно, функционально ошибка не так пугает, ведь маховик вращается, а значит термодинамика пара превращается в механику махового колеса, что говорит о решении главной задачи.

Однако есть одно существенное «но». Пара должно хватать. Котёл созданный на дюймовом сгоне с чугунной заглушкой не справился с поставленной задачей вообще. А значит котёл нужно увеличивать. Скороварка на газовой плите справится, но, на мой взгляд, кипятить 6 литров воды, чтобы раскрутить паровую машину с диаметром рабочего цилиндра 20 мм. – не разумно. Кроме того, хотел бы напомнить, что наша задача – создать автономную паровую систему, без внешних газовых источников, огромных котлов, атомных реакторах на быстрых нейтронах. Паровая машина не должна съедать слишком много пара. Вспомните паровоз: он тянул огромные составы с людьми и грузами, используя свой собственный котёл. Ему не нужно было для этого осушать и превращать в пар небольшую реку, используя для этого запасы угля всей луганской области.

На самом деле, более опытные моделисты могут посчитать информацию из данной главы почти что бесполезной, но мой опыт указывает на то, что большинство тех, кого заинтересовала тема моделирования паровых машин, не владеют знаниями касательно действительного назначения золотниковых клапанов.

Какие выходы из сложившейся ситуации? На мой взгляд, использование сантехнического сгона ½ дюйма и подшипника 19 мм. в конструировании паровых систем – идеальное решение. Однако над золотником следует задуматься. Ещё раз отмечу, что работу пара, затрачиваемую на сдвиг тяжелого поршня золотника, только с первого взгляда можно считать полезной, т.к. пар должен «работать» в основном цилиндре.

Вторым колоссальным недостатком сантехнической сборки парового двигателя является избыток конденсата. Я уже писал, что паровая машина – не просто машина, с точки зрения физики её можно рассматривать как настоящий конвертер кинетической энергии нагретого пара в кинетическую энергии механических узлов: маховое колесо, кривошип и т.д. Поэтому наша основная задача: «собрать» как можно большей полезной энергии их вырабатываемого пара. Именно пара, не воды в жидком её виде.

Совсем наивные моделисты, которые (звучит иронично) «бегут впереди паровоза» и хотят собрать машину быстрее, чем понять её, считают, что совершенно не важно, что толкает наш поршень – пар, воздух, вода, — главное, чтобы толкало.Это не так, гидравлические машины (в которых жидкая вода, проходя через насосы, оказывает полезное давление) устроены совсем иначе. Если в двигателе появился конденсат, значит мы потеряли энергию, значит пар затормозился где-то, не успев дойти до выпускного клапана. Разумеется, в наших паровых моделях вода будет, от неё практически невозможно избавиться (хотя, чуть дальше мы научимся её конденсировать вне системы газораспределения). Но, думаю, не стоит говорить, что проходя через такой тяжелый золотник, как наш сантехнический, в рабочий цилиндр попадет в основном вода. И сам факт вращения маховика – это не победный запуск, а работа вопреки недостаткам.

Есть несколько вариантов решения, рассмотрим их. Для начала, и таково было моё решение, сделать поршень золотникового клапана более лёгким. Да, диаметр и его ход по-прежнему будет соизмерим с характеристиками рабочего цилиндра, но всё же сбросив массу мы решим часть проблем. Обратившись к Абрамову. На ум пришла достаточно старомодная, но действенная схема – две шайбы на краях поршня и вата, смазанная густым машинным маслом. Данный способ действительно эффективен, даже в пневматическом режиме (от пуска обычного сжатого воздуха) мотор стал вращаться лучше, однако трение в золотниковом цилиндре увеличилось.

Также я использовал специальный войлок, который активно применяется в мебельной индустрии (им оклеивают ножки стульев и столов во избежание царапин на паркете). Установив несколько таких войлочных колечек между шайбами получаем лёгкий поршень и действительно приятный его ход внутри золотникового клапана. В пневматическом режиме машина работает безупречно, более того войлочные вкладки между шайбами буквально полируют до блеска стенки поршня изнутри и с каждой минутой ход поршня всё лучше и лучше. Однако на этом все победы войлока заканчиваются. Стоит впустить в систему живой пар, как начинаются неприятности. Пар действительно отлично толкает поршенек, сразу попадает в рабочий цилиндр, однако при его вытеснении из рабочего цилиндра, начинаются неприятности.

С одной стороны пар выходит из рабочего цилиндра наружу, через золотник. Выходит в одну сторону, на «свободу», и в другую сторону – давя на золотниковый поршенёк и выталкивая его обратно. Выходит, что поршенёк клапана оказывается в неприятном положении – с одной стороны на него давит рабочий пар из котла, с другой – отработанный из цилиндра. Пар пропитывает собой войлок и волей-неволей конденсируется, пропитывая волокна влагой. Войлок разбухает, расширяется и все его плюсы по снижению трения начинают превращаться в минусы. После минуты работы такой паровой машины, поршенек фактически не желает выходить из золотника – он полностью мокрый, разбухший и клинит в клапане. Чтобы сдвинуть такой плотный поршенёк рабочий пар должен проделать не слабую работу, что опять-таки мешает всему процессу. Более того, шток перестаёт быть параллелен стенке цилиндра, поршень перекашивает: часть, которая ближе к котлу разбухает сильнее и цилиндр наклоняется. Это увеличивает трение штока о край цилиндра и шайб поршня о внутренние стенки. Решение есть: поставить штуцер на 10 мм. Он попросту накручивается на сантехнический тройник золотника и выравнивает собой шток. Трение штока о внутренние стенки штуцера можно легко нейтрализовать маслом, однако сам штуцер препятствует выпуску отработанного пара из золотника, а следовательно – повышает конденсацию рабочего пара в клапане и пропитывает войлок влагой ещё сильнее. Это настоящий кошмар, который нужно обойти любой ценой.

Такое решение оказалось неудачным. Второй вариант стандартный – изготовить маленький цилиндр и маленький поршенёк внутрь. В хороших, высокопродуктивных машинах сам по себе золотник почти такой же в диаметре как паропровод, подводящий к нему пар – иногда даже проблематично разглядеть золотник, кажется, что он является продолжением трубки. Это правильно! Так и есть, клапан – продолжение паропровода, его прерыватель, если угодно. В нём всё должно быть лёгкое, маленькое, герметичное, водо- и термостойкое.

Многие стремятся в процессе изготовления обойти процесс пайки. Да, действительно, для тех моделистов, которые никогда не были связаны с радиолюбительством, литьём метала или электротехникой, пайка кажется таким же недосягаемо сложным занятием, как и работа за токарным станком. Вначале создания паровой машины я, признаюсь честно, тоже старался обойти пайку. Не потому что меня пугал этот процесс, а потому что мне хотелось сделать всё из подручных материалов, в полевых, так сказать, условиях.

Скажу сразу: решения существуют, однако они намного более сложные и материально-затратные, чем покупка паяльника и краткий курс самостоятельного обучения пайки. Можно воспользоваться штуцерами и трубками. В стеклянных многоразовых шприцах времён СССР использовались очень высококачественные штуцеры, которые можно монтировать в отверстия золотников и цилиндров, соединяя их трубками. Ничего паять при этом не нужно, поскольку трубки устанавливаются на специальных прокладках-шайбах, которые не пропускают пар. Шприцы, как я уже упоминал, являются многоразовыми, а значит подлежат стерилизации. Они выдерживают температуру 200-250 градусов. Они решают много проблем и при грамотном использовании можно из шприцов создавать рабочие модели паровых двигателей.

Как работает локомотив

1. Топка
2. Дверь Топки
3. Колосники / Колосниковая Решетка
4. Поддувало – место для поддува воздуха
5. Уголь
6. Вода
7. Жаровые трубы
8. Регулятор
9. Коллектор для другого парового оборудования (т. е. свисток, перерывы, воздуходувка и т. д)
10. Паровой купол
11. Главная Паровая Труба
12. Выхлопная труба
13. Взрывная Труба
14. Цилиндр
15. Поршень
16. Задвижка
17. Дымоход
18. Шатун
19. Рукоятка
20. Ведущее колесо
21. Паропровод для тормозов поезда
22. Боковые резервуары для воды
23. Песочница, для тяги по мокрым рельсам
24. Дымосборник
25. Предохранительный клапан

Паровой двигатель использует угольный огонь (хотя есть и некоторые исключения) в качестве источника энергии для кипячения воды и получения пара.

Горячие газы от горящего угля в топке проходят через котел в «огненных трубах» (144 штуки в случае Локомотива «Барклай»), прежде чем покинуть двигатель через дымовую трубу и дымоход.

По мере того как вода в котле закипает, горячий “мокрый” пар поднимается вверх и собирается из парового купола на верхней части котла через регулирующий клапан, который машинист использует для управления скоростью движения локомотивов.

Из регулятора пар подается по трубопроводу в цилиндры и поочередно поступает через клапаны-золотники (расположенные сбоку корпуса цилиндра), толкая поршень в цилиндре вперед и назад.

Поршень соединен с ведущими колесами через «шатун» и «кривошип» (или «клапанный механизм», как его обычно называют), и движение поршня туда-сюда вращает ведущие колеса. Каждый раз, когда поршень цилиндра движется вперед и назад, ведущее колесо совершает полный оборот.

Рычаг «кривошипа» на каждой стороне локомотива смещен на 90 градусов, чтобы предотвратить его заклинивание, если паровоз остановится с ними в горизонтальном положении.

После выхода из цилиндра отработанный пар выходит из двигателя через дутьевую трубу и поднимается в дымоход в коптильне. Действие пара в дутьевой трубе создает более низкое давление в дымовой трубе, а также помогает вытягивать горячие газы из огня через трубы котла и в свою очередь производить больше пара.

Паровая машина: теория, позволяющая расширить возможности моделирования

Как мы уже отмечали, самой передовой технологией XVIII века был атмосферный двигатель, приводимый в движение давлением земной атмосферы, которому помогал пар. Эти двигатели сначала приводили в действие насосы, которые удаляли воду из шахт, но позже стали основным источником энергии для промышленности всех видов. Это не очень значительное событие (оно и правда не было так ярко отмечено тем временем, как, например, в наше время создание относительно бесполезного iPad) оказалось настоящим прорывом в истории. Возможно, если бы не открытия 18 столетия, мы бы до сих пор ездили в конных повозках.

Небольшое отступление: перегретый пар и уголь паровоза

Однако одно плотно зависело от другого. В наших самодельных, домашних паровых машинках, мы нагреваем воду до температуры 200 градусов, рассчитывая, что она дойдет до 100-110 градусов и превратится в пар. Но паровоз на таком пару не поедет, ему нужно больше. Пар должен быть перегрет, он должен обладать большой кинетической энергией. Его температура должна составлять 1600 градусов (да, именно таких отметок достигал пар в котле). Более того, пар находится в котле под давлением 10-15 атмосфер. Это чудовищные условия и, конечно, не удивительно, что такой пар толкал десятки выгонов и тысячи людей.

Интуитивно нам кажется, что пар с температурой выше 100 градусов – это какой-то нонсенс, однако это не так. Вода – вообще штука удивительная и часто разрушает всё интуитивное.

Мы привыкли воду видеть в жидком состоянии. Таков наш океан и таковы наши моря. Однако, вода – это химическое вещество и у неё есть свои правила существования, которые далеко не всегда пересекаются с нашими мироощущениями и представлениями. В жидком виде она существует при совпадении целого ряда условий. Я мог бы грубо сказать, что эти условия – интервал температур от 0 градусов Цельсия до 100 градусов. Однако это так лишь при условиях нормального атмосферного давления? Снизьте давление и вода начнет кипеть при 80, 60 и даже 20 градусах.

Выходит, если давление поднять то вода не спешит кипеть? Да, именно так. Более того, в котле паровоза пар запирается под давлением 10-15 атмосфер, а значит, чтобы кипение продолжалось нам нужно нещадно поднимать температуру. А значит: «Больше пара! Больше угля! Больше огня!» Совершенно верно, нужно повышать температуру. Затем мы пар выпускаем на золотник и давление в котле снижается. Радоваться нечему, нам нужно поддерживать давление, т.к. давление – это залог мощности.

Поэтому, можно немного «обмануть» машину. А что, если пар будет выходить из котла и дополнительно нагреваться? Да, это вполне возможно. В одной из своих паровых машинок я постарался провести этот интересный эксперимент. Медная трубка выходила из котла и делала два витка. Такое изобретение напоминало спираль кипятильника. Однако это спираль помещалась в… котёл!

Температура моего пара в итоге зашкаливала за 400 градусов. Обороты машины выросли в 3-4 раза. Всё шаталось, дрожало и вибрировало! Конечно в этом нет ничего особенного: молекулы водяного пара при нагреве начинают бешено ударяться друг о друга, лететь во все стороны и в таком «нервном» состоянии они влетают в рабочий цилиндр, напрочь снося поршень в нижнюю мёртвую точку.

Следует помнить! Перегретый водяной пар – не игрушка! Во-первых, его перестаёт быть видно, влажные микроскопические капли воды напрочь превращаются в пар, скорость его увеличивается в разы. Он абсолютно невидим. Кожа при соприкосновении с таким паром слазит за мгновение. Будьте очень осторожны с перегретым паром!

В паровозах специально существовал, так называемый, пароперегреватель, который разгонял пар и выжимал дополнительную мощность из тех молекул воды, которые уже покинули котёл.

Вернемся к углю. Конечно паровоз можно было «топить» и дровами, однако развить ту скорость, мощность, давление и температуру, которая способна тянуть грузовой состав представляется реальным лишь на мощном топливе, которым является уголь.

А вот одной из важнейших промышленных проблем конца XVII века был дренаж шахт, особенно угольных. Уголь заменил древесину в качестве основного источника топлива для таких отраслей, как стеклоделие, мыловарение и металлообработка, и спрос на него был высоким. Таким образом, угольные шахты были вытеснены на все большие и большие глубины, и было все труднее и труднее удалять воду, которая накапливалась в них.

Проблема добычи воды будет решена, как только кто-нибудь найдет дешевый источник механической энергии для работы водяных насосов. В течение 16 и 17 веков шахты осушались в основном лошадиной силой, иногда для работы насосов на одной шахте требовались команды лошадей.

В 1664 году, когда кризис добычи воды достиг своего апогея, в Дартмуте родился Томас Ньюкомен. После ученичества в качестве торговца скобяными изделиями он начал продавать инструменты для горной промышленности Корнуолла. Во время своих визитов на рудники он начал осознавать, какая огромная финансовая награда была бы получена, если бы он смог разработать механическое средство для удаления паводковых вод: тогда руду можно было бы добывать гораздо быстрее и безопаснее из-под естественного дренажа шахт.

Вместе со своим помощником Джоном Калли Ньюкомен много лет экспериментировал, пытаясь обуздать свойства пара. Его работа принесла свои плоды в 1712 году, когда он смог продемонстрировать первый атмосферный двигатель, откачивающий воду из угольной шахты недалеко от замка Дадли в Южном Стаффордшире.

Двигатели XVIII века приводились в действие весом земной атмосферы, действуя против вакуума, который создавался на нижней стороне поршня конденсацией пара. Двигатели приводились в действие таким образом, потому что в начале восемнадцатого века технология не была достаточно продвинута, чтобы сделать котлы, которые сдерживали бы силы пара, поднятого до высокого давления. Большие, безопасные, паропроницаемые посудины просто не могли быть сделаны в то время.

Первый коммерческий паровой двигатель

Двигатель Ньюкомена 1712 года имел котел из меди с полусферическим куполом, изготовленным из отбитого свинца. Двигатель делал 12 насосных движений в каждую минуту, и на каждом движении приносил 10 галлонов воды из горных выработок 150 футов ниже, чтобы безопасно стекать на поверхность. Приводной цилиндр, расположенный вертикально и изготовленный из латуни, имел диаметр 21 дюйм. Поршень совершал рабочий ход почти в 8 футов.

Когда двигатель приводился в движение в начале рабочего периода, пар поднимался внутри котла до давления 1,5–2,0 фунта на квадратный дюйм. Если бы верхняя качающаяся балка двигателя была неподвижной, а поршень-как можно ближе к верху котла, то защелки были бы освобождены, и тяжелые насосные штанги на другом конце качающейся балки притянули бы поршень к другому концу вертикального цилиндра. Всасывание, создаваемое восходящим поршнем, втягивало пар в цилиндр изнутри котла, расположенного под ним. При заполненном цилиндре струя холодной воды конденсировала бы пар, а при образовании вакуума поршень втягивался бы в другой конец цилиндра, завершая рабочий ход. Насосные штанги с прикрепленными к ним тяжелыми грузами затем возвращали поршень в верхнюю часть цилиндра, и цикл продолжался.

Накопившаяся вода из конденсирующегося распылителя контролировала рабочую скорость двигателя: на каждом такте двигателя Ньюкомена около шести галлонов воды должны были быть удалены из силового цилиндра, прежде чем поршень мог завершить свое полное движение.

Кстати, я всем моделистам и фанатам паровой тяги советую создать работающую модель двигателя Нюкомена! У меня руки до неё так и не дошли, а очень хотелось бы воссоздать всю эволюцию этих паровых монстров!

Двигатель Сметвика

Двигатели работали по описанному выше принципу, пока Джеймс Уатт не запатентовал отдельный конденсатор в 1769 году. Тут то и появился наконец-то вакуум. Уатт создал его в сосуде с водяным охлаждением вдали от силового цилиндра. Нагревая и впоследствии охлаждая силовой цилиндр на каждом такте мотора удалось удвоить выходную мощность двигателя на то же количество потребляемого угля.

Насосный двигатель Boulton and Watt был построен для компании Birmingham Canal Navigation Company в 1779 году и находился в эксплуатации на канале до 1891 года. Этот двигатель поднимал воду на расстояние 38 футов от дна до верхнего шлюза канала и был расположен в верхней части Бридж-стрит в Сметвике. На каждом такте двигателя поднималось 229 галлонов воды. Этот двигатель выставлен в центре в Бирмингеме: это будет самый старый работающий паровой двигатель в мире.

Двигатель Сметвика приводился в действие паром низкого давления на верхней части поршня и вакуумом на нижней стороне. Он представлял собой новое поколение насосных двигателей; эти двигатели были быстро приняты Корнуоллской горнодобывающей промышленностью. Двигатели, работающие с отдельными конденсаторами и использующие экспансивную силу пара, развивали большую мощность. Они были в состоянии удалить наводненную воду из шахт на гораздо большую глубину, чем это было возможно с двигателем Newcomentype. Новая конструкция была настолько удачной, что все 75 двигателей Ньюкомена, которые работали в 1779 году на корнуоллских минеральных рудниках, были заменены в течение четырех лет.

Организация «Болтон и Уатт» продавала свои усовершенствованные паровые двигатели только по договоренности с заказчиком, который должен был выплачивать ежегодную премию. Эта премия была основана на расчете количества угля, которое было бы использовано, если бы заказчик установил стандартный двигатель типа Newcomen. Одна треть стоимости разницы в топливе должна была ежегодно выплачиваться организации «Бултон и Уотт». За двигатель Сметвика компания канала платила 210 фунтов стерлингов в год.

Вращательное движение

Ранние паровые двигатели производили линейное движение, то есть движение вверх и вниз насосной штанги, используемой для перемещения воды. Для приведения в действие других машин двигатели должны были бы производить непрерывное вращательное движение. Это было не так легко сделать, как можно было бы себе представить.

Первый двигатель в мире, успешно производящий вращательное движение с помощью маховика и кривошипа, был разработан Мэтью Уосборо (Бристольский инженер) для Джеймса Пикарда, Бирмингемского производителя. Первоначально он был установлен в 1779 году, и вращательное движение было достигнуто с помощью храповика и механизма пола. Однако это оказалось безуспешным, и двигатель позже был оснащен маховиком и кривошипно-шатунным механизмом. Пикард и Васборо получили патент на свою идею в 1780 году.

Выдача этого патента вызвала длительные споры, в результате чего Джеймсу Уатту пришлось использовать другую схему (метод «Солнца и планеты») для достижения вращательного движения на своих двигателях, пока патент Пикарда не истек в 1792 году.

Оригинальный двигатель типа Ньюкомена был собран в Сноу-Хилле в 1779 году, и после его преобразования для использования кривошипа и маховика двигатель продолжал работать примерно до 1879 года, приводя в движение мельницу для измельчения металлов. Все, что известно об этой модели — это то, что приводной цилиндр имел диаметр 30 дюймов, а бросок кривошипа составлял 3 фута и 7 дюймов. Силовой цилиндр располагался вертикально над котлом, что необычно для конца 1770-х годов: к этому времени котлы обычно располагались в отдельном здании, примыкающем к главному машинному отделению.

В 1788 году Джеймс Уотт разработал и построил двигатель, который непосредственно производил вращательное движение. К этому времени многие другие линейные двигатели были приспособлены для обеспечения вращательного движения, но они не были спроектированы и построены с этой целью и обычно представляли собой адаптацию одноактных насосных двигателей. Новый двигатель Уатта приводился в действие вакуумом, а также экспансивной силой пара. Вакуум был направлен сначала на верхнюю, а затем на нижнюю сторону поршня; пар низкого давления также подавался на поршень как вверх, так и вниз. Эта комбинация вакуума и пара низкого давления производила непрерывную выработку энергии, которая приводила в действие двигатель. Это уже напоминает работу золотника паровоза, не так ли?

Новый вращающийся двигатель был установлен на мануфактуре Boulton and Watt Soho Manufactory в Бирмингеме, где он стал известен как коленчатый двигатель, потому что он использовался для шлифовки и полировки мелких деталей, таких как большие пряжки, надетые на обувь для придворных. Большой маховик этого двигателя, почти 16 футов в диаметре с 304 деревянными зубьями, приводил в движение более сорока притирочных и полировальных машин, и вращательная сила передавалась каждой отдельной машине системой ремней и шкивов.

Этот двигатель был первым в мире, чья скорость вращения регулировалась центробежным устройством, которое позже стало известно как «регулятор Ватта». Двигатель Lap был одним из первых двигателей, мощность которого оценивалась в лошадиных силах – по расчетам Джеймса Уатта, она составляла 10. Он обеспечивал вращательный привод заводского оборудования в течение 70 лет, пока Мануфактура Сохо не прекратила производство в 1858 году. Теперь этот двигатель выставлен в Музее науки в Лондоне.

Двигатель мельницы Арнольда

Этот двигатель обеспечивал вращательную мощность для привода камвольной мельницы Роберта Дэвисона и Джона Хоксли в Арнольде, Ноттингем, в 1797 году. Двигатель, разработанный инженером из Эшовера в Дербишире по имени Фрэнсис Томпсон (1747-1809), имеет несколько необычных особенностей, предназначенных для достижения хорошей производительности без нарушения патента, принадлежащего Джеймсу Уатту на конструкцию парового двигателя. Наиболее выдающейся из этих особенностей является цилиндр двойного действия-движущая сила двигателя, достигаемая за счет конденсации пара.

Фрэнсис Томпсон использовал принципы, впервые разработанные Томасом Ньюкоменом в 1712 году. Считается, что только восемь роторных двигателей двойного действия были когда-либо сделаны, которые работали от атмосферного давления таким образом. Использовались два цилиндра, расположенных вертикально один над другим. В верхнем цилиндре находился поршень, который под действием атмосферного давления поднимался вертикально вверх. Поршень в Нижнем цилиндре был опущен вертикально вниз, опять же под действием атмосферного давления. Движущей силой этого двигателя был вакуум, создаваемый водяным распылителем, конденсирующим пар в каждом цилиндре.

Объединенная сила от двух соединенных поршней передавалась на главную колеблющуюся балку двигателя тремя цепями, каждая из которых была настроена на натяжение. Фрэнсис Томпсон добился вращательного движения на этом двигателе, установив большой кривошипный штифт на стороне шестерни промежуточного вала.

Когда мельница Арнольда была впервые построена в начале 1790-х годов, водяное колесо было единственным источником энергии для фабрики. С началом Наполеоновских войн возрос спрос на камвол для военной формы. Чтобы удовлетворить этот возросший спрос, мельница начала работать днем и ночью. Однако после двух полных дней непрерывной работы мельничный пруд опустел, и производство пришлось остановить. Для поддержания производства в течение оставшейся части рабочей недели был использован атмосферный двигатель, что позволило пополнить мельничный пруд.

Когда мельничный пруд снова наполнился водой, прядильные и ткацкие станки снова приводились в движение водяным колесом. Линейный вал длиной 105 футов соединял два независимых привода, а большие фланцевые муфты включались или отключались для выбора привода, который должен был использоваться. Водяное колесо и двигатель никогда не использовались вместе.

Двигатель работал со скоростью 18 ударов в минуту, приводя в движение заводской промежуточный вал со скоростью 50 оборотов в минуту, и, как полагают, вырабатывал около 45 лошадиных сил. Оригинальный двигатель был высотой 47 футов, достаточно высокой, чтобы пройти через все пять этажей текстильной фабрики. Мельница была разрушена в 1811 году, а двигатель разобран и продан на металлолом; все, что осталось теперь, — это мельничный пруд.

Паровой двигатель высокого давления

Двигатели до 1800 года приводились в действие вакуумом; этот вакуум создавался конденсацией пара низкого давления. Наша история заканчивается разработкой около 1800 двигателей, работающих на паре высокого давления. Один из первых из них был разработан Ричардом Тревитиком, корнуэльским инженером, и установлен в 1804 году, чтобы управлять оборудованием красильни в Ламбете в Лондоне.

Цилиндр, который приводил в действие двигатель Тревитика 1804 года, был совершенно новым нововведением, поскольку он находился в горизонтальном положении. Это первый из двигателей нового поколения, который стал известен как «высокоскоростные горизонтальные двигатели».

Котел, подававший пар к двигателю, был 6 футов в диаметре и первоначально был сделан из чугуна, отлитого на литейном заводе Абрахама Дарби в Коулбрук-Дейле. Двигатель приводился в действие цилиндром двойного действия диаметром 8 дюймов с рабочим ходом 48 дюймов. Он был рассчитан на 6 лошадиных сил. Высокоскоростной двигатель делал 24 оборота в минуту при давлении котла примерно 45 фунтов на квадратный дюйм.

Таким образом, всего за 100 лет самые современные промышленные источники энергии перешли от лошадиной или водной энергии, используя энергию пара низкого давления и атмосферного давления, к пару, производимому при давлении в 25 раз большем, чем у ранних двигателей. Техническая невозможность одного поколения-большие пароплотные котлы, которые не могли быть изготовлены в 1700 году, – стала основным источником энергии для другого поколения.

Что не так с котлами и почему нельзя лошадей оставить в покое?

Как мы могли заметить, все инженеры и ученые годами и, даже веками, изобретали паровые двигатели, кривошипы, различные регуляторы оборотов и всё-всё связанное с самой паровой установкой, которая приводила что-либо в поступательное движение, заставляла колеса вращаться, используя пар.

Поршни становились всё ровнее, цилиндры всё более отполированными, манометры всё точнее, биения маховиков и шестеренок сводились на нет. Но было кое что, из-за чего никак не удавалось паровую машину поставить на колеса и оставить наконец лошадей в покое. Это – непосредственно сам пар.

Удивительно, но почти два столетия никто не обращал внимания на котлы, они как были кастрюлями, так кастрюлями и остались. Что же не так в кастрюле, спросите вы? На самом деле – не так практически всё.

Паровая машина с котлом-кастрюлей. Они так нормально и не поехали

Снизу располагалась топка, куда бросали уголь. Вода снизу такого котелка начинала разогреваться и горячая вода поднималась вверх, создавая турбулентные вихри, которые перемешивали воду и невольно охлаждали её. Таким образом вода превращалась в пар медленно. Сначала выходила порция пара и вода внутри охлаждалась. Машина, соответственно останавливалась, и следовало ждать нового кипения. И так, снова и снова. Можно было топить углем и ждать пока вскипит всё, рисковать взрывом котла, но зато ехать на хорошем давлении? Нет, к сожалению, так система не работает – вода должна превращаться в пар (вскипать) почти с той же скоростью, что и выходить на двигатель.

Эти машины постоянно останавливались. Приходилось кидать больше угля в топку, шевелить уголь, запирать пар, нервничать из-за чрезмерно высокого давления в котле. Паровозы представляли собой вообще очень несчастное зрелище – они чудом тянули 10 человек и страшно тормозили на участках под горку.

Затем, однажды, некий мистер Джефферсон представил свой новый паровоз с очень странным (цилиндрическим) котлом, который отлично ехал, держал скорость, да ещё и разгонялся! Пар бежал изо всех щелей, колеса крутились и машина даже не думала останавливаться.

Суть идеи была проста, как и всё гениальное. Котел был представлен в виде множества сваренных труб, по которым проходил жар от угля. Трубы имеют большую площадь поверхности (цилиндр в развертке дает прямоугольник), а много труб – тем более. Таким образом вода нагревалась не с одной стороны, а со всех сторон, она закипала и снизу, и сверху, и внутри, и у стенок. Весь котел – насквозь нагревался до 1500 градусов и вода вскипала моментально. Главное было вовремя подливать новую воду и забрасывать уголь в топку.

Захватывает идея, не правда ли? Так и хочется сотворить настоящий котёл? Что ж, предлагаю начать с простого – вварите в скороварку или самодельный котелок две трубы сквозные трубы между дном и крышкой. Эффект будет сразу заметен – вода будет закипать активнее и пар будет насыщеннее. Полезная работа будет выше.

Одинарного и двойного действия: в чём там суть?

Очень часто (да и я уже так пару раз согрешил в данной статье) произносится фраза «одинарного» или «двойного» действия. В чём там существенная разница? Казалось бы, максимально, чем мы можем увеличить продуктивность машины – это добавить еще один цилиндр с клапаном. Однако тогда мы получаем двухцилиндровую машину, а не машину двойного действия. В чём там основная суть?

Что ж, вернемся к нашей схеме паровой машины. Пар выходит из котла, попадает в клапан, клапан открывается, пускает пар внутрь рабочего цилиндра, цилиндр уходит в нижнюю мертвую точку… Что дальше? Почему цилиндр возвращается обратно? Да, всё дело в инерции маховика. Маховик – колесо тяжелое и оно по инерции вращается, закрывая клапан золотника и толкая рабочий поршень назад… А потом снова пар и так по кругу. Именно поэтому такие паровые машины сами не запускаются, их нужно запускать дав маховому колесу первичный импульс.

А что если в рабочем цилиндре впускное отверстие будет не в днище цилиндра, а, скажем, в стенке. Прямо над верхней мертвой точкой? А потом ещё и снизу – под нижней мертвой точкой. Представьте себе – два отверстия в рабочем цилиндре! В первое попадает пар, поршень бежит вниз, первое отверстие перекрывается, но открывается второе, через которое теперь идет пар! И этот новый пар поднимает теперь поршень в обратную сторону, словно нижняя мертвая точка стала верхней, а потом наоборот. И так снова и снова. Выходит, что не только в рабочем цилиндре два отверстия, но и в золотнике. Ну да, всё верно. Золотниковый клапан имеет два поршенька на одном штоке и два отверстия, которые поочередно закрываются то одним, то вторым поршеньком.

Самодельная машина двойного действия

Сразу становится очевидно, что машина двойного действия сразу обладает двумя уникальными свойствами – во-первых, маховику больше не нужно обладать магической инерцией; во вторых, такая машина, достаточно резво запускается сама под давлением пара.

Именно такие машины стояли на паровозах, иначе сложно себе представить, чтобы кто-то его подталкивал.

Паровой двигатель с качающимся цилиндром: самый простой из эффективных

Осциллирующий паровой двигатель, или как ещё её называют, паровая машина с качающимся цилиндром – лично на мой взгляд, настоящее чудо техники, которое открыло многим моделистам возможность быстро и без особых затрат собрать паровую машинку высокой мощности, которая будет работать.

В чём же её основная суть? И почему она так грозно называется – с качающимся цилиндром? Неужели в ней всё настолько сурово, что даже цилиндр должен вращаться, не только маховики с поршнями?

В этой машине вообще отсутствует золотниковый клапан. Кривошипно-шатунный механизм настолько просто, что крепится шатуном к маховику всего с одной стороны (ведь золотника нет).

И так, возьмём стандартную паровую машинку, и уберем напрочь в ней клапан и всё, что с ним связано. При этом уберем также все «суставы» кривошипов, которые идут от штока рабочего поршня к маховику. Да, шток прочно закреплен с маховиком.

Качающийся цилиндр

При этом напрочь запаяем днище цилиндра и оставим только одно впускное отверстие, сверху над мертвой точкой. Что будет если мы начнем подавать на впуск пар? Поршень стремится выскочить наружу, но не может, так как изгибов и рычагов нет, он просто давит штоком на колесо маховика! А что, если посередине (или, например, с краю – без разницы) цилиндр будет закреплен одним небольшим болтиком и сможет вращаться вокруг него?

Тогда система будет поворачивать колесо маховика, а потом возвращаться. Что ж, попробуем сделать такой простой двигатель.

Находим трубку из нержавейки или меди. Сделаем отверстие в ней.

Будущий цилиндр и место под отверстие

Далее из холодной сварки делаем поршень и прикрепляем его на шпильку. С другой стороны устанавливаем крепление для будущего маховика. В качестве крепления идеально подходит клемма для подключения проводника, а поршень можно изготовить из подшипника, как мы делали ранее.

Поршень, шток и крепление на маховик

Проверяем насколько плавно поршень входит в цилиндр и, если он там застревает – полируем цилиндр изнутри, а поршень – снаружи. Он должен ходить свободно, но должна ощущаться компрессия.

Поршень в цилиндре

Далее, днище цилиндра (то, которое ближе к верхней мертвой точке, возле отверстия) прикрепляем уголок.

Уголок, прикрепленный к днищу цилиндра

Он должен быть закреплен так, чтобы полностью закрывать цилиндр. Если цилиндр и уголок из меди или нержавейки их можно спаять. Если всё из железа, можно сварить. А можно поступить ещё проще и посадить его на жаростойкую эпоксидную смолу с затвердителем.

Внимательный читатель наверное понял, что уголок – это будущая ось вращения (качения) цилиндра, а отверстие в цилиндре – впускное. Поэтому уголок необходимо разместить так, чтобы его отверстие лежало с впускным на одной прямой параллельной цилиндру.

Далее нужно установить конструкцию на ось, для этого следует создать небольшой каркас – раму.

Рама двигателя

Прикреплять конструкцию следует не только винтом, но и пружиной, чтобы цилиндр был перпендикулярен оси вращения, но не жестко. Жесткость создаст силу трения в механизме газораспределения (цилиндр будет тормозиться, притираясь к планке выпуска и впуска).

Пружина в креплении цилиндра

Дальше следует найти две идеально гладкие (желательно идеально гладкие) поверхности. В идеале – медные, натертые до зеркального блеска пластины. Но поскольку это почти не реально, то можно использовать фрагменты глянцевого ламината. Я использовал керамическую плитку, но её сложно сверлить.

Сверлим гладкую поверхность

Далее эту поверхность прикрепляем к цилиндру отверстие к отверстию.

Склеивание на смолу. Шуруп нужен для того, чтобы отверстия не разбежались при склеивании

Далее ищем маховик потяжелее. Можно использовать даже диск от циркулярки.

Диск от циркулярки в качестве махового колеса

Устанавливаем его в подшипник и подставку (вилку).

Маховик на подшипнике

Это достаточно забавно, но можно выполнить всё идеально и ошибиться в расчете хода поршня. Один из моделистов как-то заметил, что при финальных этапах сборки он постоянно ощущает, что начинает халтурить.

Это действительно так, когда конечный результат не за горами и вы уже видите, что всё начинает вырисовываться, вероятность ошибки начинает возрастать.

Когда цилиндр и его система газораспределения установлена, нужно рассчитать две вещи:

• где будет маховик;
• где на маховике будет рычаг крепления со штоком.

Помните три главные вещи:

1. В верхней мёртвой точке точка крепления маховика и штока ближе всего к цилиндру и цилиндр горизонтален, в нижней мертвой точке — крепление маховика и штока дальше всего от цилиндра и цилиндр горизонтален опять.
2. Ход поршня – это диаметр внутреннего круга, который описывает точка крепления штока к маховику, т.е. расстояния от центра маховика до точки крепления – половина хода поршня.
3. Верхняя мертвая точка – это не дно цилиндра, а любая выбранная вами позиция, которая должна быть выше впускного отверстия.

Далее нужно сделать шатун. Его можно изготовить из фанеры или металлической планки. Металлическая планка может казаться надежней, но она тяжелее и из-за нее могут возникнуть небольшие биения махового колеса.

Изготовление шатуна и его крепление на смолу

Теперь следует завершить систему газораспределения. Когда поршень находится в верхней мёртвой точке – пар должен попадать в цилиндр и выталкивать поршень, поворачивая тем самым и маховик и сам цилиндр.

Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, цилиндр поворачивается и поршню пора возвращаться. Значит впускное отверстие становится выпускным и из него отработанный пар должен выйти.

Таким образом берем нашу вторую гладкую планку и делаем два отверстия. Одно располагается в том месте, где оказывается отверстие в верхней мертвой точке, второе – в нижней. Эти два отверстия должны быть соединены друг с другом в верхнем слое планки, т.е. содержать канавку (дабы пар наполнял цилиндр до самой нижней мертвой точки, даже когда цилиндр «уйдёт» с отверстия).

Вторая планка. Впускное и выпускное каналы и канавка между ними

Затем аккуратно устанавливаем эту планку, совмещая отверстия и фиксируя положения цилиндра и самой планки. Планка должна очень плотно прилегать к планке цилиндра, но не выталкивать его из плоскости.

Установка планки газораспределения

Всё! Двигатель готов.

Двигатель с качающимся цилиндром

Данный двигатель действительно приятно собирать и есть простор для мысли. Собирать его вот таким образом – несколько неуклюже, куда лучше использовать медь и пайку, тогда наверняка его можно построить за час.

Кроме того, данный мотор можно усовершенствовать, например, установить второй цилиндр на тот же шатун, но с другой стороны.

Также, можно очень легко создать такой осциллирующий двигатель двойного действия: ось вращения будет посередине цилиндра, а справа и слева от неё будут два отверстия и соответственно две планки. Отверстия будут меняться между собой, сначала правое будет впускным, а левое – выпускным, а затем – наоборот. Двигатель сможет сам запускаться, его можно устанавливать в модели чего угодно, либо превратить в паровой генератор тока.

Какой цилиндр лучше изготавливать – длинный или короткий? Машины с длинными цилиндрами требуют больше пара и являются более тихоходными, медленными. Однако их крутящий момент выше.

Паровой судомоделизм

На хабре всё чаще проскакивают различные интересные посты о том, как кто-то собрал очередной паровой двигатель, либо какое-то устройство работающее на паре. Оно и понятно, каждому какой-то момент надоедает гипнотизировать монитор, и душа просит моря, приключений и романтики, но с инженерным подходом. Что может быть романтичнее парового двигателя, да ещё и установленного на корабле? Поскольку в асфальтовых джунглях нет возможности развернуть полноценную судоверфь, то можно поразвлечься на столе. Здесь расскажу о некоторых своих экспериментах, а так же то что удалось откопать на просторах сети.

Паропульсирующий двигатель

Паропульсирующий кораблик из мультфильма «Рыбка Поньо на утёсе» Хаяо Миядзаки

По английски называется pop-pop engine. По русски, точного названия не знаю, наиболее точное название будет «паропульсирующий», его и буду использовать. Данный тип паровых двигателей, наверное самый известный и простой для повторения в домашних условиях. Принцип действия которого основан на том, что вода при закипании расширяется, затем пар идёт по трубкам в воде, выталкивая воду, охлаждается, конденсируется, возникает разрежение, вакуум и вода втягивается обратно.

Конструкций таких двигателей море, есть даже напечатанные на 3d-принтере. У меня такая вот точно есть, только цвета другие. Но работать её не удалось заставить.

Видео наглядно демонстрирует как работает данный двигатель. И почему он называется pop-pop (издаёт характерный звук).

Мне вот такой вариант не очень понравился, поэтому я начал собственные эксперименты по данной теме. И начал эксперименты, для начала изготовил прототип из трубки с внутренним диаметром 1 мм, а в качестве плавсредства использовал обрезок доски.

Что удивительно, эта конструленция внезапно поплыла! Я был в шоке, и не верил что такое возможно.

В результате я понял, что идея рабочая и решил сделать нормальную конструкцию. Весь гайд приводить не буду, его продробно описал тут и тут.

Но если кратко, то я купил в магазине игрушку — пластиковый кораблик, а на строительным рынке медные кондиционерные трубки (лучше всё же использовать алюминиевые, того же диаметра — легче). Трубки гнул достаточно просто: замораживал воду внутри, и гнул по черенку от лопаты.

Первая плавающая модель.

Для него сделал спиртовку.

Спиртовка оказалась мировой, и использовалась ещё в очень многих моделях. Ну и пора провести первые ходовые испытания. Проверил различные типы горючего и трубок.

После удачных испытаний, была сделана центровка, развесовка и одета верхняя палуба. Так же сделал руль, и защиту печки (чтобы палуба не плавилась).

Ну и видео окончательных испытаний.

Если вы думаете, что паропульсирующие двигатели используются в детских поделках, то нет. Это мощнейшая индустрия, лично я встречал даже могучие математические выкладки с формами, объёмами, длиной трубок и прочее, по постройке наиболее быстрых и эффективных моделей.
Только посмотрите на видео возможных конструкций таких двигателей. Всяко рекомендую этот канал, если тема вам показалась интересной. У него очень много подобных конструкций и идей, есть чем заняться с вашими детьми вечером ;).

По интернету гуляют целые чертежи, математические выкладки наиболее удачных конструкций. Ищите, тема невероятно интересная и необычная.

Существуют совершено невероятные модели, работающие на этом принципе. Эти фотографии с известного интернет аукциона.

Может показаться очень странным, но это тоже модель кораблика с паропульсирующим двигателем.

Две трубки сзади

Вот сам двигатель (справа), а слева зелёное — это спиртовая горелка. Так, что не стоит думать, что это игрушка только для детей.

Модели с поршневыми паровыми двигателями

Паропульсирующие двигатели, хоть и очень романтичные и любопытные, но применимы только в моделизме (даже точнее, только в судомоделизме). И то, это будет скорее игрушкой, чем реальной моделью. Но мы же хотим получить модель, наиболее приближенную к настоящей, с настоящим поршневым паровым двигателем.

Если вы пойдёте на известный интернет аукцион, и начнёте там мониторить какие модели корабликов с поршневыми двигателями, а так же сами двигатели там бывают, то вы будете в шоке. Лично я хожу туда как в музей, и сохраняю наиболее интересные. У меня уже несколько гигабайт этих фоток для личного пользования. Но покажу наиболее интересные.

Ниже отечественная модель парового кораблика.

И последняя модель, двухцилиндровая.

Все эти модели объединяет одно: отсутствие парораспределителя, и наличие качающегося цилиндра. Качающийся цилиндр используется только в маленьких моделях. В больших паровых двигателях используется золотник. И такая конструкция тоже выдаёт “детский моделизм”.

Однако, если вы узнаете стоимость таких моделей, то окажется, что она совершенно не детская. Обычно на них ценник начинается от 1000$. Скажу сразу, если вы думаете сделать модель парохода самостоятельно и сэкономить, то нет, самостоятельная сборка выйдет сильно дороже. Лично я, как-то чуть не купил шикарный вариант пароходика, за 60 000 рублей. И считаю, что это была бы очень выгодная покупка, но не успел.

Это уже скоростная модель, у которой стоит двигатель Стюарта (Stuart Steam Engine), с золотниковым парораспределением. Модели двигателей до сих пор производятся и их можно даже купить. Нагрев воды осуществляется уже бензиновой горелкой. В общем, это очень классная модель и сделать его такого качества в эту сумму самостоятельно не выйдет, ну ни как.

Существуют уникальные модели паровых двигателей двойного действия. Где отбирается максимальная энергия пара, с двойным расширением. На видео видно, что цилиндры имеют разный диаметр. Маленький диаметр — это цилиндр высокого давления, большого — низкого.

Принцип действия показан на следующей гифке.

И подробнее можно прочитать об этом на википедии.

На самом деле, в последние лет пять всё реже и реже на аукционах встречаются модели паровых двигателей и пароходиков. А когда встречаются, цена их летит в неадекватные небеса, в действительности на эти деньги можно купить, без преувеличений, автомобиль.

Когда всё же решился купить двигатель

Проблема БУ двигателей в том, что они изношены, могут быть закисшими и прочее, прочее. Без навыка токарной обработки и без соответствующих инструментов починить их практически невозможно.

Но скажу сразу, что если вы захотите окунуться в мир паровых двигателей, то без токарного станка вам не обойтись.

Для начинающих любителей, на рынке существуют отличные наборы и двигатели фирмы Saito. Сайт, скорее всего, из России не открывается без прокси. С чем это связанно — не знаю. Но эти двигатели можно купить на аукционе, а мне довелось найти его даже в России вместе с бойлером.

Сам двигатель.

Я купил его немного БУ, бывший хозяин в спиртовку заливал масло и её пришлось ремонтировать после этого надругательства. Но, тем не менее, двигатель был рабочим, Запас хода воды в котле около 15 минут. Время горения спиртовки около 22 минут, что хватает точно на то, чтобы прогреть воду, всю её выпарить и погаснуть.

Горит спиртовка.

Крайне интересно посмотреть, как же работает данный двигатель. Специально для вас снял следующее кинцо.

Внимательные зрители, наверное заметили, что я заливаю масло не только в оси вращения двигателя, но и в специальную маслёнку. И как оказалось, не смотря на то что в моём кругу общения огромное количество инженеров, а так же то, что паровой двигатель просто устроен, никто толком мне не смог объяснить как же работает данная маслёнка. В ней пар смешивается с маслом, и такая паровая эмульсия попадает уже в двигатель, забрызгивая всё вокруг грязным маслом.

На самом деле устройство таких маслёнок элементарное, но неочевидное.

Обычно, после двигателя ставится маслоуловитель, чтобы не загрязнять окружающую среду.
Сразу хочу показать очень любопытный проект на данном паровом двигателе.

Когда хочется своими руками

Паровой двигатель, не смотря на свою простоту, требует очень высокой точности изготовления деталей. И все эти самодельные двигатели из «Юный Техник» были практически недостижимыми в повторяемости для детей:

Типичный отечественный гайд создания двигателя.

Картинка взята отсюда.
Я знаю очень многих людей, кто в детстве это пытался сделать (в том числе и я), но ни у кого он не работал. Не стоит думать, что только редакторы советских книг издевались над детьми того времени, на западе тоже хватало различных инструкций, например вот.

Но я нашёл очень толковую инструкцию, как повторить такой двигатель без токарного станка, имея минимальный набор инструментов и материалов с ближайшего строймага.

Обратите внимание, что это три полноценных видео, каждое по пол часа, и суммарно на 1,5 часа времени. Лично я не люблю конструкцию качающихся двигателей, так как это изначально игрушка, но они очень просты в повторении(ха-ха, трижды).

Выводы

Мне кажется, что сейчас начался какой-то ренессанс моделей паровых двигателей, и к ним есть реальный интерес. Даже Китай берёт читает советские книги и делает по ним модели двигателей. Например, берём книгу Ю. Емельянов «Морской моделизм» 1955 г. Открываем на странице 273 и видим замечательную картинку.

Потом лезем на известный китайский интернет магазин, и о чудо! Встречаем там точно такой же двигатель!

На самом деле, при всей архаичности паровых машин, и их огромных недостатков, нельзя отнять того, что даже сегодня они не теряют своей актуальности. Более 70-80% электроэнергии вырабатывают архаичные паровые машины! Даже передовые атомоходы, это по сути пароходы с атомным кипятильником.

Для тех, кто решиться заняться моделями паровых двигателей, хочу сказать. Вы должны помнить, что КПД большого парового двигателя и без того не велико, то КПД модели будет ничтожно мало. Слишком большие потери на нагрев металла и трубок. Часто бывает, что всё прекрасно работает на сжатом воздухе, а на паре того же давления не работает совершенно и ничего невозможно сделать. Поэтому, если есть возможность делайте модели крупнее, утепляйте трубки и цилиндры, а так же не ленитесь, сходите в библиотеку, там невероятный клад технической литературы по теме. Лично я просидел в Ленинской библиотеке недели три, просто читая литературу по проектированию корабельных паровых двигателей. Но это совсем другая история.

Настольная паровая машина своими руками ⁠ ⁠

Здравствуйте дамы и господа! Решил рассказать вам о том как осуществлялась моя детская мечта по постройке паровой машины. Собственно вот она:

Точнее так она выглядит сейчас. Это паровая машина с одним цилиндром двойного действия, котлом, регулировкой оборотов и конденсацией отработанного пара. Но к такому виду она пришла не сразу, а пройдя через несколько нежизнеспособных прототипов.
Пожалуй самым сложным этапом в постройке для меня оказалось сделать достаточно точную пару цилиндр — поршень. Добиться качества которое меня бы устроило я смог только когда в моей небольшой мастерской на балкончике появился небольшой токарный станочек. Скажу пару слов о нем: это очень маленький станок, мощностью 200 Вт и весом 9 кг, про такие в народе говорят что мол на них только карандаши точить )) однако как мне кажется они годятся не только для заточки карандашей:

Пара цилиндр — поршень на нем тоже вышла неплохая как мне кажется. Дальше стал вопрос распределения пара. Я выбрал самую простую на мой взгляд систему (золотник). Это когда в трубке ходит шток с двумя круглыми поршеньками и перекрывает поочередно впускные (выпускные) отверстия. Вот так это выглядело в первом варианте:

По изогнутой трубке подается пар под давлением поступает в шестигранник со сквозным отверстием где эти самые поршеньки и распределяют пар в цилиндр (большая трубка). Но такое решение выглядевшее красиво на бумаге, показало свои недостатки во всей красе на первых же запусках. Отработанный пар (который выходит через открытые концы трубки) разлетался в обе стороны на огромное расстояние, долетало до топки )) и делало запуск машины очень не комфортным. Поэтому я решил немного видоизменить парораспределение. Так родилась вот такая забавная загогулина:

Я развернул золотник на 60 градусов и сдвинул впускные окна ближе к центру, и заглушил торцы, а там где были старые впускные окна, появились отводы отработанного пара (пиптики которые торчат снизу) а впуск — выпуск в цилиндр теперь осуществляется через вот эти гнутые трубки сверху.
Так же немаловажной деталью является коленвал, но он у меня не вызвал каких то особых затруднений, я его сделал из шины заземления поставил на два подшипника и он отлично справляется со своими обязанностями.

Ну и под конец расскажу немного о кране подачи пара, кран в общем то простой, но задача была сделать его максимально маленьким, в первом варианте использовался заводской кран от компрессора. Он в принципе справлялся, но им было очень сложно что-то отрегулировать так как отверстие там больше чем нужно и поворот крана на пару миллиметров с малого газа давал сразу полный. Второй его недостаток это размер. Так как в паровой машине работу совершает запасенное в паре тепло, то терять его на прогрев массивного крана по пути от котла к цилиндру не хотелось. По этим причинам был сделан вот такой апгрейт. Было:

А манометр перекочевал на котел. Фух что-то уже очень длинно получается буду сворачиваться. Тем кто дочитал до конца большое спасибо за внимание и бонусом для вас в комментариях пару видосов с запусками этой шайтан машины;)

46.6K постов 56.4K подписчика

Правила сообщества

В сообществе запрещена торговля, обсуждение цен, ссылки на страницы с продажами, контакты автора в комментариях. Обязательна информация о материалах и инструментах в текстовом виде.

1. Будьте вежливы, старайтесь писать грамотно.

2. В публикациях используйте четкие и красивые фотографии.

3. Автор поста с тегом [моё] может оставить ссылку на свой профиль, группу или канал на других источниках, при условии, что ссылки (активные и не активные) не ведут на прямые продажи. Допускается не больше четырёх ссылок и только в конце поста (п. 8.5 основных правил).

-ссылки рекламного характера/спам;

-ссылки, ведущие на магазины с указанием стоимости товара/услуги;

-ссылки, ведущие на призывы, покупки, продажи, подписки, репосты, голосование и тому подобное.

(нарушение основных правил сайта, п.8.1 и п. 8.2).

При переходе по ссылке запрещено наличие активных (кликабельных) ссылок, ведущих на вышеперечисленное в п.3, содержание таких ключевых слов как «товар», «услуга», «купить», «продам», «в наличии», «под заказ» и т.п.

3.1 Размещение контактов автора (самим автором или другими пользователями) в комментариях запрещено и подлежит удалению (п. 9.1 и 9.3 основных правил).

4. Обязательным для авторов является наличие технических характеристик изделия в публикациях (материалы, техники, авторские приемы, размеры, времязатраты и прочее) в текстовом виде.

Также помечайте свою работу тегом «Рукоделие с процессом» или «Рукоделие без процесса».

5. Пост-видео, пост-фото без текстового описания переносится в общую ленту. Даже если в видео показан подробный процесс изготовления, делайте краткое описание для тех, у кого нет возможности/желания смотреть видео.

Администрация оставляет за собой право решать, насколько описание соответствует п. 5.

6. Посты с нарушениями без предупреждения переносятся в общую ленту.

За неоднократные нарушения автор получает бан.

Автор может размещать новую публикацию в сообществе, не допуская полученных ранее замечаний.

«главное проверить предохранительный клапан»

Неплохо получилось! Теперь добавьте туда маленький ядерный реактор, через активную зону которого проходит вода. Доведенная до кипения вода далее поступает в барабан-сепаратор, откуда пар подается в цилиндр, а вода — обратно на вход в активную зону. И сделайте кнопку АЗ-5.

Я недавно такой в одном сериале видел, отличная штука!

А над практическим применением не задумывались? Ну, что бы можно было гостей удивить диковинкой. 🙂

Как смотреть в оба глаза. Стимпанк очки "Dragonfly"⁠ ⁠

И снова привет, Пикабу! 🙂

Уже немало очков и гогглов в стиле стимпанк я создал, а это — новая ступень эволюции. Загляните, присмотритесь:)

Вот что получается, когда заказчик даёт такое техническое задание, которое позволяет вовсю использовать полёт фантазии в работе. Нужны стимпанк очки, да не простые, а золотые латунные. Главное условие — 4 линзы, которые могут взаимодействовать друг с другом.

Первое, что пришло на ум — отказаться от стандартных круглых линз в пользу формы поинтереснее. И вот она нарядная продолговато-овальная, что сразу меняет дело. Рисую эскиз, передаю рецепт мастеру-оптику, жду неделю — и получаю красивые прозрачные стекляшки. Поликарбонатки, если быть точнее. Вес — это надёжность, но здесь тяжесть стеклянных линз неуместна.

Время в ожидании линз даром не терялось, я вертел в голове различные варианты оправы, попутно зарисовывая возникшие на фоне задачи идеи, но уже для других очков:) После нескольких черновых проб выбор был сделан в пользу данного варианта.

Теперь от целого — к частному. «Сердцем» очков должна стать простая и понятная система, которая позволит вращать и фиксировать линзы в разных положениях. Тут я не стал где-то подсматривать примеры, а позволил данному эволюцией органу лишний раз напрячься и придумать решение. Конечно, для принятия решений разные люди напрягают разные органы, ну а я, в конкретном случае напряг мозг — это полезно.

Важно отметить, что заказчик находится в другом городе, а потому возможность примерки в процессе исключена. Размеры у меня, конечно, были, но ещё лучший выход состоит в том, чтобы сделать как можно больше регулировок — пригодятся.

Главный винт фиксирует раму с дополнительными линзами. Вторую пару можно вращать по оси или снять вовсе, ослабив зажимные гайки.

Крепления линз дают возможность регулировать межцентровое расстояние. Я не делаю медицински точные оправы и всегда отговариваю заказчиков от использования рецептурных линз. Но если прям надо, то всегда делаю очки так, чтобы их можно было отрегулировать. Вылет переносицы тоже регулируется по высоте.

Дужки — та же история. Можно корректировать их, ослабив две гайки и зафиксировать на удобном расстоянии.

В руке многоклеточного организма.

Итог всех манипуляций перед вами. Да, увесистая оправа в сравнении с обычными очками. Да, это больше предмет искусства и просто интересная вещица, хотя и не лишённая функционала. Но часто именно такие вещи и вдохновляют других творить, а лично для меня знание, что кто-то после просмотра тоже захочет приложить разум и руки с созданию красоты — бесценно.

Бонус для тех, кто дочитал до конца.

Это — Жукарий. Он тут присмотрит за порядком:)

Немножко гогглов⁠ ⁠

Здравствуйте уважаемые подписчики и сочувствующие!

Давно не публиковался, т.к. новых (прямо новых-новых) работ не было. Но кое-что образовалось. Трое гогглов одной модели и разного исполнения. Для порядка и отчетности публикую.

На следующих двух фотографиях — последствия результат использования недавно купленного лазерного гравера. Хоббийный светодиодник, но весьма точный. Приобретением доволен.

Очки исключительно антуражные, солнцезащитными свойствами не обладают.

Материалы: кожи различного дубления, латунный лист, латунная труба, нитка китайская (0.8 мм.) из неплохих, оргстекло, покупные хольнитены, пряжки, гайки и винты. Краска Kenda Farben Toledo Super.

Инструменты: руки, нож, кромкорез, пробойники ударные и револьверный, иглы, киянка, токарный станок, светодиодный лазерный гравёр.

Технологии: помимо обычных приемов работы по коже травление с использованием фоторезиста и персульфата аммония.

Предупреждая вопросы — согласно правилам сообщества размещено не для продажи, контакты не спрашивайте.

Ночники⁠ ⁠

Лампа⁠ ⁠

Макет, чертеж коробки BOX secret для лазерной ЧПУ резки⁠ ⁠

20 наборов ‘собери сам’ из дерева с механизмами для детей и взрослых⁠ ⁠

1) Робот-Поедатель шайбочек и монет

Забавный деревянный робот для самостоятельной сборки. Стоит такой около 820 руб. ссылка на источник

2) Инженерное сооружение с колесом

Обучающий механике набор для самостоятельной сборки, стоимость около 1 167 р. ссылка

Набор «сделай сам» — сейф с кодовым замком деревянный. Стоит такой около 530 руб. ссылка на источник.

Набор из дерева для сборки лифта с пультом. Стоит около 500 руб. ссылка

Набор для сборки человечка на тренажёре. Стоит около 600 руб. ссылка

6) Домик с подсветкой

Стоит такой наборчик около 590 руб. ссылка на источник

7) Машинка с пультом управления

Набор для сборки машинки с функцией дистанционного управления вперёд-назад. Стоит около 650 руб. ссылка на набор

8) Робот выдуватель мыльных пузырей.

Стоит такой забавный робот около 400 руб. без учёта стоимости доставки. Ссылка

9) Машина для метания мячиков

Стоит такой метатель около 245 руб. ссылка на набор

Стоит такой робот на батарейках около 220 руб. без учёта доставки. ссылка

11) Ветряная мельница на солнечной энергии

Стоит такой около 330 руб. ссылка на набор

Набор для сборки ковша экскаватора, работающий на принципе гидравлики.Стоит такой около 330 руб. ссылка

13) Музыкальная шкатулка

Соберите свою настоящую музыкальную шкатулку. Стоит такой набор 320 руб.

Набор для самостоятельной сборки пылесоса, стоит такое изобретение около 290 руб. ссылка

15) Машинка с пропеллером

Стоит машина около 360 руб. ссылка

16) Гидравлический подъёмник

Стоит такой подъёмник 345 р. ссылка

17) Вращающиеся планеты

Механизм с демонстрацией вращения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца одновременно. Стоит такой около 380 руб. ссылка на источник

18) Карта созвездий

Набор для сборки коробки с подсветкой для проекции созвездий. Цена около 340 руб. ссылка

19) Подметальная машина

Набор для сборки уборочной машины из дерева. Стоит около 400 руб. Ссылка

Набор для сборки динозавра в механизмом. Стоит такой набор около 400 руб. без учёта доставки. Ссылка на источник

Тачка⁠ ⁠

Винтовка двухствольная STEREO в стиле стимпанк⁠ ⁠

Долго хотел сделать пушку в стиле стимпанк и вот что получилось.

Приклад вырезал из половой доски

Фон доски от потдонна

Стволы из непонятно откуда валяющейся алюминиевой трубки

Затвор мебельная ручка

Пулеметная лента и патроны из военторга

Также алюминий, латунь, саморезы от оргтехники и всякие железки и провода

Монетница для пивного магазина⁠ ⁠

Решил потренироваться с эпоксидкой и заодно сделать монетницу. Я коллекционирую пивные пробки и этого добра у меня завались, да еще и пивной магазин на примете, который купил рыбу.

В качестве формы взял капроновую крышку от ведра майонеза 9кг (для самых остроумных хочу сообщить, что я не любитель майонеза и крышка взята в кафе)

Народу понравилось, просят еще. Эта конечно не очень креативная получилась. Эпоксидка заказана, следующая будет по моднее.

Можно использовать и как пано на стену

Металлическая рыба для пивного магазина⁠ ⁠

Рыбу делал не впервые, но эта работа оказалась самой быстрой по времени всего неделю.

Первым кому я её показал оказались мои знакомые владельцы пивного магазина, они же и купили сразу. Я даже сфотографировать не успел, ездил потом к ним уже в магазин делать фото.

Метал алюминий, латунь. Гвоздики медные делал сам.

Кружки с декором⁠ ⁠

Недавно решила попробовать себя в декорировании кружек. Так как я обожаю вещи в стиле стимпанк, решила сделать что-то подобное)

Первая попытка получилась немного кривоватой (хотя и является одной из моих любимых))

При создании этого декора использовала обычную глину, которую покрыла слоем пудры с металлическим отливом. Но этот способ мне показался не очень практичным, поэтому позже купила глину Cernit metallic, чтобы сама глина имела требуемый отблеск.

Тут уже решила немного пофантазировать и сделать украшение более нежным:

Вот такие кружечки получились)

Простая и быстрая очистка клапанов ГБЦ⁠ ⁠

Разговорились мы как то с mokhun02 о том как проще чистить клапана, оказалось он чистит сложнее и геморройней. Вот решил показать ему да и вам как это сделать максимально просто и быстро, тем более попал ко мне комплект на замер и чистку, дружественный сервис попросил отдефектовать 🙂

Про суть нагара, про то как он от смеси зависит, про то как по нагару можно мотор диагностировать я писать не буду, так же не буду писать о том что некоторые сервисмены их чистят отверткой зажав клапан в дрели и о других ужасах писать не буду, просто покажу как я это делаю. Так же в конце покажу на что надо обращать внимание при дефектовке.

Вот такой комплект клапанов от 1.8т V20 попал мне на промер и диагностику.

Жизнь у них была насыщенная, турбина дула хорошо, колпачки были живые, а вот поршневая не очень 🙂

Для начало надо их измерить, а то может сразу в мусорку.

Смотрим, все в размерах, можно мыть.

Берем синюю изоленту и закрываем рабочую поверхность стебля клапана.

Опускаем клапана в емкость и заливаем хитрым спец раствором :-))

Сразу начинается реакция.

Алгоритм чистки очень простой, заливаем, ждем 15 минут, вынимаем, проходимся зубной щеткой с мылом, опять на 15 минут в раствор и опять щеткой с мылом. В зависимости от толщины нагара нужно 3-5 циклов.

Начал с выпускных, на них более злой нагар.

Процесс вроде отнимает время но вообще не напрягает, идет и идет 🙂 Можно вообще на час забыть, ничего с ними не будет.

Точно так же и с впускными поступаем.

Ну вот, клапана помыты, кромки требуют всего лишь легкого освежения, при притирке освежатся.

Но осталась последняя и самая важная процедура – Финальная дефектовка стеблей. Ее надо конечно проводить в начале, но вот в посте я ее в конец перенес.

Надо очень внимательно осмотреть стебли клапанов. Надо пристально просмотреть рабочую зону маслосъемных колпачков. На ней не должно быть повреждений, царапок и каких либо дефектов. Царапки в зоне направляющих клапанов допустимы, а вот в зоне МС колпачков нет. Проверяется на глаз и ногтем. Царапки, выбоины, повреждения стебля в этом месте мгновенно убивают (стесывают, срезают) рабочую кромку маслосъемного колпачка и мотор начинает жрать масло.

Смотрим. Хм, не все так хорошо с этими клапанами. На некоторых впускных есть какие то зарубки и глубокие бороздки с острыми краями. Как умудрились повредить, практикант что ли разсухаривал? Ну да фиг с ними, не мои не жалко 🙂 На сервисе есть станочный парк, отполируют. Хотя я такие сразу вывожу из эксплуатации.

Вот попытался сфотографировать эти повреждения. Блестят собаки, но вроде получилось.

Вот такие дефекты не допустимы в зоне работы маслосъемных колпачков.

На этом все, ни гвоздя вам ни жезла 🙂

А вот и эта хитрая спец жидкость, чуть не забыл 🙂

Монтажный брак установки пружин. Будьте внимательными при сборке ГБЦ⁠ ⁠

ГБЦ перебирают многие, операция не сложная, но некоторые механики постоянно наступают на одни и те же грабли, наступают годами, десятилетиями. Это идет от банальной лени. Лениво механикам провести финальный контроль установленных пружин, на самом деле они еще много чего упускают, но это упущение фатальное.

Операция элементарная, после сборки надо взять мощный фонарик, посветить в колодцы и убедится что все пружины правильно встали на свои места, времени это требует 2-3 минуты всего. Но они ленятся, подлецы 🙂 Такой «ленью» обычно страдают механики с опытом, типа да я и так на ощупь все чувствую и все такое 🙂 или начинающие «чайники».

К чему приводит отсутствие финального контроля установки пружин покажу в фотках, вчера очередной раз в руки попали 🙂 Мотор после кап ремонта головы проработал 10 минут и затроил. Чья голова не пишу, вдруг человеку не приятно будет.

Для понимания сути вот картинка как может не правильно встать пружина и к чему это приводит.

А теперь фото пациента. Комментарии излишни.

Классический слом направляющей.

Рассухаривать уже не надо 🙂

Классический излом верхушки стебля клапана.

Ну вот и все, больше и добавить нечего, все видно на фото 🙂

Будьте аккуратны и внимательны при выполнении сборочных работ, ну и не ленитесь 🙂

Ни гвоздя вам ни жезла 🙂

Немного о внутренностях мотора Briggs and Stratton⁠ ⁠

Ниже предлагаются заметки с красочными картинками на тему «Как собрать мотор B&S и чтоб ничего лишнего не осталось». Для пытливых умов, кто хочет разобрать подобный мотор, читать снизу вверх.

В качестве предисловия. Весна 2022 принесла в мои сети такой трактор по бросовой цене и с уставшим до смерти мотором на 11 кобыл.

Чтож, дурное дело не хитрое. Погнали оживлять этого монстра!

Разбираем, чистим до состояния «как у Васи с Ростова», покупаем ремкомплект и меняем изношенное, собираем.

Оставляем за кадром снятие и разборку мотора и. рыдаем горькими слезами от открывшейся картины.

Разоряем кубышку, переходим на дошик, все ради железного друга. Покупаем новый поршень и заказываем новую гильзу цилиндра.

Собираем шатунно-поршневую группу, обильно все смазывая.

. и ласково впендюриваем ее на законное место.

Собираем коленвал. Впервые имею дело с противовесом, эта тяжелая хрень за счет эксцентриков на коленвале ходит в противоход с поршнем.
Когда прикручиваем шатун и прочие подобные вещи, не забываем смотреть мануал, с каким моментом крутить.

Ставим толкатели клапанов и шестерню ГРМ.

И занимаемся самой ненавистной в мире работой: выпиливаем прокладку на поддон.

Ставим потроха и поддон на место. Забавно, по мануалу требовалось добавить фиксатора резьбы в правое нижнее отверстие, хз почему только в одно.

Прикручиваем головку цилиндра, сапун и идем красить.

Накидываем электрическую часть.

Далее на очереди карбюратор, плата, что управляет карбюратором (простите, не знаю как оно называется), кожух.

Вообщем, вышел такой уродец.

Вывозим мотор в постоянную среду обитания, готовим место под посадку.

Устанавливаем, подключаем все что осталось неподключенным.

Первый запуск пациента.

Нитиноловый двигатель⁠ ⁠

Сплав титана и никеля практически в равных пропорциях (45% и 55%) принято называть нитинолом или никелидом титана. Данному сплаву присущи такие свойства, как память первоначальной формы и сверхупругость.

Эффект памяти первоначальной формы нитинола выражается в способности при повышении температуры воздействия до порога фазового превращения восстанавливать деформированный профиль в исходное состояние, которое было придано нитинолу при определенной температуре.

Маленький, да удаленький⁠ ⁠

Поддай газу!⁠ ⁠

Паровой экипаж.1803 год

Проверка и адаптация электронной дроссельной заслонки на 1.8т⁠ ⁠

На днях удаленно решал проблему «Не адаптируется дроссель», мотор стандартный, 1.8т МЕ 7.5. 1Мб, педаль электронная.

Обычно проблем в диагностике и ремонте не возникает и большинство знают как и что. Но что б не пропадал записанный материал я решил его отдельным постиком выложить, вдруг кому пригодится 🙂

Для начала рассмотрим схему.

Вот схема подключения электронного дросселя и электронной педали ко всем мозгам 1.8т МЕ 7.5. Схема вам пригодится, если где обрыв или замыкание в проводке. Видим что педалька и заслонка имеют внутри по два переменных резистора, с них мозг и считывает положение заслонки или педали. Почему два резистора? Да все просто, для повышения надежности и точности, в основном для надежности.

В живую они вот так выглядят.

Это заслонка, фоткал изношенную и нормальную. При изношенном резистивном слое или повреждении контактов, слетает адаптация, адаптация не проходит, машина в аварийный режим сваливается, машину жутко колбасит (следствие слетевшей адаптации)

А это педаль, сам не фоткал, у кого то в инете дернул фото, там тоже самое.

Видите как все просто 🙂 Все должно быть в нормальном состоянии и проводка не иметь обрыва замыканий.

Есть не большая хитрость еще, но вы вряд ли с ней столкнетесь но напишу на всякий случай, а вдруг 🙂

Обычно на эти грабли наступают при замене мозга, проводки от другого мотора или при сборной солянке.

Мозг МЕ7.5 имеет огромное количество прошивок под разные моторы и авто.

1. В одних, чуть более старых, питание на катушки идет с бензонасоса и появляется только при прокручивании стартером. Наличие этого питания контролирует мозг(прошивка) через лапку мозга №121.

2. В других, более новых (массово) питание на катушки идет через «Главное реле» J271(может иметь другой номер) и оно появляется сразу при включении зажигания. Наличие этого питания контролирует мозг(прошивка) через лапку мозга №121.

Видите разницу? В одном случае +12 появляется при прокрутке стартером, а во втором (самом массовом), сразу как зажигание включили. В обоих случаях мозг смотрит напряжение на контакте №121. И только от прошивки зависит в какой момент мозг ждет там появление питания. Прикол в том, что если сделали апгрейд проводки или блока на более свежий, с запиткой катушек через «Главное реле J271» но не добавили релюшку то машинка не будет адаптировать педаль и работать будет только на ХХ 🙂 Самое простое кинуть на лапку мозга №121 +12 вольт с 15ой шины, шины где +12 появляется при включении зажигания. Так как свежие прошивки ждут +12 на лапке №121 при включении зажигания а не старте мотора 🙂

Ну ладно, отвлекся не много. продолжим про диагностику и адаптацию 🙂

Перед тем как лезть в проводку надо с помощью диагностической программы от диагностировать и установить в чем проблема. Ну что б не копать и не менять все подряд 🙂 Нужно всего 3 шага 🙂

1. Смотрим ошибки в мозге, не должно быть ошибки по главному реле или по реле J271.

2. Зайти в канал №64, и посмотреть какие напряжения на потенциометрах, на резисторах, если их нет или большая просадка то копать проводку-разъемы 🙂 Тут и далее все каналы и адаптацию делаем в моторе 🙂

Вот вывел тестовые напряжения из мануала. Это если будете тестером проверять. По жизни они всегда не много отличаются, это нормально, главное что б сильно не отличались.

Вот напряжения для ДЗ

А вот для педали.

3. Вывести на экран каналы №60, №61 и №62.

В канале №60, в последнем окошке, мы видим состояние адаптации дроссельной заслонки, Ок или не ОК 🙂

В других каналах видим угол заслонки, положение педали акселератора(газа) и положение ДЗ по резисторам.

Плавно нажимая педаль и смотря на изменение показаний мы можем увидеть где косяк, в педали или в заслонке и на основании этого будем знать куда лезть. Все должно меняться плавно, четко и без косяков, ну да сами увидите 🙂

Вот разрисовал что и как.

Вот так в 3 шага можно быстро проверить заслонку и педаль и понять почему не адаптируеся или слетает адаптация. Можно увидеть в каком месте глюк, контроле мозга, в питании, в проводке, в резисторах сношенных.

Ну а далее все просто. Для самой адаптации ДЗ надо зайти в базовые установки.

Там на канале №60 адаптировать. Для этого втаптываем цифру 60 в окошко группа и нажимаем войти, заслонка пощелкает тихонько и адаптируется, о чем и сообщит 🙂

В процессе удаленного ремонта я снял видюшку коротенькую, как это делать, приложу сюда, что ей без дела пропадать 🙂 Видео снимал для конкретного человека, по сему там и свет не тот и голос не тот, в общем сильно не ругайте, не умею я видюхи делать 🙂

Ну вот, на этом все, ни гвоздя вам ни жезла 🙂

Самостоятельная диагностика моторов VAG 1.8 турбо 1994-2010 годов, обзор для начинающих. Часть 2⁠ ⁠

Приступим. Для начала надо зрительно все осмотреть. Жидкости должны быть по уровням, нигде ни чего не должно течь, не должно быть оборванных проводов, сгнивших разъемов, треснутых вакуумных шлангов и т.д. и т.п. В общем выявляем сначала все явные косяки, машины все старые с этими моторами, а по сему чудеса любые могут быть :-))) После того как осмотрели зрительно можно переходить к компьютерной диагностике.

Хочу сразу сказать — Эти моторы без компьютерной диагностики не ремонтируются. С помощью компьютерной диагностики мы смотрим ошибки и ОБЯЗАТЕЛЬНО снимаем логии в движении. Это связано с тем, что даже если нет ошибок, то это не значит, что мотор исправен и работает правильно.

Диагностическое оборудование, шнурки, для этих моторов стоят копейки. В зависимости от авто, его года, от 500 до 2000 рублей всего. В общем, если нет у вас диагностического шнура, то даже и не пытайтесь, что либо делать. Или шнур покупайте или в сервис сдавайтесь.

Для диагностики нужны вот такие шнуры, их всего два вида, один KKL адаптер, синеньким зовется в простонародье, для авто до 2002 годов. Для авто моложе 2002 нужен чуть более дорогой шнур, он в районе 2000руб VCDS называется.

Раз заговорил про шнуры то напишу какие программы к ним нужны.

Для KKL, синенького, вот такой набор софта.

1. VAG-COM 3.11 RUS (желательно)

2. Вася диагност версия 1.1 (менее желательно)

Для Чтения-записи приборки:

1. VAG EEPROM Programmer

2. VAG K+CAN Commander 2.5

Для чтения иммобилайзера:

1. VAG EEPROM Programmer

Для чтения (обнуления) подушек:

1. VAG EEPROM Programmer

Для прошивки мозгов:

Для шнура VCDS, машины моложе 2002 года.

1. VCDS (желательно)

2. Вася диагност 20.0 (менее желательно)

Все эти программы в свободном доступе :-)))

Ну вот, про шнуры и программы рассказал, можно приступить не посредственно к диагностике.

Первым делом подключаемся к авто и смотрим что к чему, читаем ошибки. Тут и далее я не буду заострять внимание, как работать с программой и какие кнопки нажимать. Там все просто и интуитивно понятно, так же в инете есть огромное количество видюх где это все показано.

Диагностика состоит всегда из двух частей, этапов.

Сначала мы просто считываем ошибки, просто читаем и смотрим, что там явно не нравится мозгу, какие датчики, на что ругается он. Это мы устраняем и переходим ко второму этапу. Он самый интересный и продуктивный. Мы сначала смотрим показания датчиков, смотрим, что они показывают. Смотрим на глаз, ну типа машина холодная, на улице +20 а датчик температуры показывает -3 или +10 или +30. То есть ищем вот такие не соответствия. Их мозг отловить не может, только глазами ловить. Многие диагносты на это задвигают 🙂 Потом переходим к снятию и анализу логов. Сейчас подробно расскажу, как и что.

И так, явные ошибки устранили, теперь надо провести углубленную диагностику.

Начнем с самого начала.

Машина холодная, подключаем диагностику, включаем зажигание, машину не заводим, смотрим датчики.

Нам надо посмотреть, что показывают датчики на холодной, не заведенной машине:

1. Расход воздуха (группа №3 окно 2). Должно быть 0.0.

2. Угол дроссельной заслонки (группа №3 окно 3). Должен быть совсем не большой угол.

3. Температуру охлаждающей жидкости (группа№4 окно 3). Должна быть равна температуре окружающей среды, машина же холодная.

4. Температуру воздуха на впуске (группа №4 окно 4). Должна быть, как и охлаждайка, ну +- в пару градусов.

5. Показание датчика давления на интеркуллере (группа №115 окно 4) Должно быть 1000mbar или чуть выше, в зависимости от погоды (1000 Миллибар = 750.06 Миллиметров ртутного столба) то есть ваше реальное атмосферное давление. Это ОЧЕНЬ важный датчик, выходит из строя редко, хлопот почти не доставляет и по этому на него вообще почти ни кто внимание обращает, а зря 🙂

Выводите группы №3, №4 и №115 и смотрите что там у вас. Все ли соответствует реальности. Если что не так, то меняете датчик или ремонтируете проводку с разъемом.

Вот картинка как это должно выглядеть на исправном авто. Сегодня на улице +6 тепла а давление 768 мм ртут. ст., если синоптики не врут. Все соответствует действительности.

Теперь заводите авто и полностью прогреваете его, желательно прокатится чуток. Отключаете всю нагрузку (фары, габариты, климат, музыку, подогревы). Даете машине поработать на холостых пару минуток.

Опять выводите эти же группы:

1. Расход воздуха (группа №3 окно 2). Должно быть 2.2 – 3.6 гр. при исправном МАФ.

2. Угол дроссельной заслонки (группа №3 окно 3). Должен быть совсем маленьким.

3. Температуру охлаждающей жидкости (группа№4 окно 3). Должна быть 93 -99, что зимой что летом.

4. Температуру воздуха на впуске (группа №4 окно 4). Должна быть какая ни будь реальная 🙂

5. Показание датчика давления на интеркуллере (группа №115 окно 4) Должно быть 1000mbar или чуть выше.

Вот картинка исправного проверенного мотора с новым расходомером.

Если все в порядке то приступаем к самому интересному и информативному, к снятию и анализу логов в движении под нагрузкой. Без этого полная диагностика 1.8т не возможна. К стати, по этому можете косвенно судить о квалификации диагноста. Если вы заказали диагностику, а диагност просто прочитал вам ошибки, не сняв «ходовые логи» под нагрузкой то диагностика считай, не проведена и денег он не заслуживает. Дело в том что только на ходовых испытаниях, под нагрузкой, можно проверить МАФ, турбину, смесь, лямбду и т.д и т.п.

Приступим к логам

Подробно показывать, как именно снимать логии не буду, ибо все знают, да и видюх полно, лучше один раз увидеть. Если кратко, то сначала надо выбрать группы, которые хотите записать, например 3-114-115, нажать кнопочку «Запись», выскочит доп. окно в котором можно задать имя лога, папку, куда он будет записываться. В этом же окошке есть кнопка «Старт», при нажатии лог начинает записываться, когда запись завершена надо нажать «Стоп» а потом «Сделано, закрыть» вот и все.

При снятии логов не суетитесь, не создавайте аварийных ситуаций на дороге, заранее подберите прямой участок. И самое главное не пытайтесь на ходу включить запись и остановить ее, не надо этого 🙂 Спокойно, стоя на обочине, запускаете запись, секунд 30 постоять надо, что б на ХХ логии тоже записались, не торопясь выезжаете на прямую, едете в нужном режиме, не торопясь останавливаетесь и спокойно отключаете запись. Потом налистаете все что надо.

Снимают логи обычно на 3й скорости, на 1000 оборотах нажимают педаль газа в пол и держат до 5500. Если нет места то можно и на 2й скорости но «стандарт» именно на 3й.

Полученные файлы логов рекомендую просматривать программой Dieselpower log viev 0.1.6 beta.

Давайте теперь снимем логи и попробуем их расшифровать.

Для диагностика вам, в основном, нужны вот такие логи – Группы 3-114-115 и 4-20-31.

Для начала снимем логи на исправном авто. 3-114-115 и разберем, что там показывает.

Вот что есть в этих группах:

Группа №3 — Обороты, Воздух посчитанный расходомером, Угол открытия дроссельной заслонки. Думаю, все понятно и не нуждается в описании.

Группа №114 — Очень нужная нам группа, опишу по подробней. В ней показана нагрузка и работа клапана N75.

Про нагрузку, это типа наполнение цилиндров смесью, т.е. на атмосферниках, это не более 100% ну а на турбо моторах больше, так как турбина надувает мотор и смеси больше поступает в отличие от атмосферника, который только за счет насосного эффекта всасывает (наполняет) себя смесью. Смесь, это смесь воздуха и бензина 🙂

Нагрузка мотора в 114 группе занимает 3 окошка (столбца) — Первое это эталонная нагрузка, Второе окошко это скорректированная, расчетная нагрузка, нагрузка, скорректированная на основании информации с датчиков и третье окошко, это фактическая, реальная нагрузка. Реальная нагрузка должна совпадать с расчетной, со вторым окошком, ну +- совсем немного. Если не совпадает, то надо искать что не так и в чем засада. Обычно это или где то дырки или МАФ занижает. Нагрузка должна совпадать только когда нажали педаль и держим. На ХХ не должна совпадать, то есть только на ходовых логах смотрите совпадение.

Клапан N75 это клапан управления турбиной, точнее управляет он вастгейтом турбины, регулирует степень открытия вастгейта. При диагностике надо четко представлять, как это работает и что N75 делает.

Думаю, все знают, что турбина крутится (берет энергию) от выхлопных газов, они ее крутят. Вастгейт это клапан, который направляет отработанные выхлопные газы мимо турбинной части турбонагнетателя, в обход лопаток, для ограничения оборотов ротора турбокомпрессора, а, следовательно, этим мы можем регулировать максимальное давление, создаваемого компрессорной частью. Его, вастгейт, еще «Калиткой» называют 🙂 То есть если вастгейт закрыт, то все выхлопные газы идут через крыльчатку и турбина крутится на все сто, и турбина нагнетает воздух по максиму, максимум зависит от размеров крыльчаток. Если же вастгейт полностью открыт, то большая часть выхлопных газов идет в обход крыльчатки и турбина еле крутится и практически не накачивает воздух в цилиндры. Клапан N75 как раз и регулирует угол открытия вастгейта, калитки, управляет производительностью турбины. Если на логах видите что N75 0% то это значит что вастгейт открыт, ЭБУ не хочет что б турбина «дула», а если 100% то вастгейт закрыт, ЭБУ хочет что б турбина дула на все деньги 🙂 Обычно N75 в каком то промежуточном положении, зависит от режима мотора, под 100% он подскакивает только когда надо резко раскрутить турбину ну и в самом конце, если не хватает производительности турбины на затюненных моторах.

По показаниям N75 можно косвенно судить о состоянии самой турбины, ее механической части, если на штатной прошивке показания всегда вверху, около 80%, все остальное исправно и нет дырок, то турбина, скорее всего, уже сильно «устала».

В группе 115 нас интересуют окошки (столбцы) 3 и 4, с ними все просто, в третьем окне (столбце) показывает давление наддува которое хочет мозг а в четвертом окошке (столбце) показывает сколько реально давления надула турбина. Так как турбина это механическое устройство то оно имеет инерцию. По этому она надувает с маленьким опозданием, это нормально 🙂

Что б было совсем понято, то вот вам картинка этого вастгейта, этой «калитки».

Теперь посмотрим лог 3-114-115 сняты на холостых.

Что мы видим. Видим что все хорошо, обороты ХХ в норме, воздух в норме, педаль газа в норме, нагрузка пока не интересует, N75 в норме, точнее 0% так как мы стоим на холостых и турбине не надо дуть, запрос давления тоже в норме и фактическое давление тоже в норме.

Теперь посмотрим это же, но под нагрузкой. На 3я передачи педаль в пол.

Что мы видим? Видим что все хорошо. По подробней посмотрим.

Сначала воздух. Воздуха у нас в пике 141г.с это 170 л.с. Вы же знаете какой у вас мотор и какая прошивка, на сколько лошадей, должно соответствовать. На пример для AWT это 120г.с. – 150л.с. без катализатора чуток больше. Лошади условно и примерно по расходу воздуха считаются. Надо воздух разделить на 0.8, вот и все. В данном случае 141/0.8= 176,25л.с.

Далее смотрим угол открытия дроссельной заслонки, так как педаль у нас электронная и ей управляет мозг то он, при некоторых поломках, может ее не открывать на 100% хотя вы и нажали педаль полностью. В данном логе все в порядке, дз открыта полностью.

Теперь смотрим нагрузку, эталон, расчетную и фактическую, должна фактическая быть очень близкой к расчетной. У нас все ок, во всем диапазоне разгона.

Смотрим как клапан N75 у нас работал. Видим что в начале, когда педаль топнули, мозг резко дал команду почти закрыть калитку. 93.3% для того что б турбина резко и быстро раскрутилась. Как только давление наддува дошло до запрашиваемого давления (на 2080 оборотах) N75 скинулся до 60% и далее ниже, что б приоткрыть калитку, ограничить наддув и далее сильно уже не поднимался. Все отлично, так и должно быть.

Ну и давление наддува смотрим, запрос и фактический. Все что мозг попросил, турбина нам выдала, ну с маленьким опозданием, так как инерцию никто не отменял. Давление мы смотрим в паре с работой N75, видим что мозг дал команду резко раскрутится и надуть, турбина резко раскрутилась и надулась 🙂 В общем то, что надо 🙂

С мотором все в порядке, все отлично.

А теперь давайте посмотрим те же логи 3-114-115 но на не исправном моторе 🙂

Что мы видим? В первую очередь смотрим воздух, 125г.с.(156л.с.) маловато, мотор, как я знаю, должен быть на 190+ л.с. а значит воздуха ну ни как не меньше 150+г.с. Косяк.

Смотрим угол открытия дроссельной заслонки, все ОК.

Смотрим нагрузку, эталон, расчетную и фактическую. Видим косяк, фактическая нагрузка реально меньше, стабильно меньше во всем диапазоне.

Смотрим как клапан N75 у нас работал, работал он хорошо и не напряжно.

Смотрим давление наддува, запрос и фактический. Все отлично, турбина дует, запрос и факт совпадает, турбина легко справляется, мы же параллельно смотрим еще и на N75, как он там бедняга старается, а старается он всего на 50%, великолепно!

И что мы видим на основании этого лога? Мы видим, что турбина и управление турбины работает отлично, но вот воздуха мало, реально сильно мало, мотор крутится на оборотах 5720, давление в коллекторе 1600 а воздуха всего 125гр.с., это как? Ну и нагрузка (наполнение) сильно отстает от расчетного. Это не порядок, это поломка. И вот такую поломку вы без логов ни увидите, ни как. Хотя машина едет вроде не плохо, но сломана и смесь не правильная и топлива кушает по более и динамика по хуже, вот на это сервисмены многие внимание не обращают, солнышки…

Что это может быть? Тут два варианта, Первый вариант это уставший расходомер (МАФ), он занижает показания воздуха, и второй вариант это дырка, но дырка не в напорной магистрали после турбины, а во входящей, где разряжение, часть воздуха мотор сосет в обход расходомера. Помните я выше на рисунке, разными цветами выделял, не забываем тормоза, оттуда тоже не хило может подсасывать при определенных условиях, тоже выше писал про это.

В данном случае оказалось с «дырками» все в порядке, был уставший расходомер и занижал не плохо так 🙂

Внизу сделал коллаж типа. Верхняя строчка с исправного мотора, который мы выше рассматривали, а нижняя с этого сломанного мотора. Исправный мотор и лошадок по меньше имел и давление наддува по меньше, а в итоге воздуха показывал больше и нагрузка в норме.

Вот такая логика поиска не исправности по 3-114-115 группам.

Теперь рассмотрим группы 4-20-31 Тоже очень нужные и информативные. Прошу обратить внимание, что эти группы скорее контрольные, то есть мы сначала ремонтируем машину на основании показаний групп 3-114-115 а потом смотрим что у нас в 4-20-31.

В группе №4 нас интересует только последнее окошко, температура воздуха на впуске, она зависит от чистоты интеркуллера, не только внешней, но и внутренней, от погоды и от нагрузки на авто.

В группе №20 нас интересуют все окошки. Они показывают детонацию по цилиндрам, точнее показывает ретард – отклонение УОЗ вследствии детонации, распознаваемой ЭБУ. То есть когда мозг начинает слышать детонацию он начинает бороться с ней, двигая УОЗ в позднюю сторону до тех пор, пока не избавится от нее, максимальный угол 12 градусов. Детонация это плохо, очень плохо. На исправном моторе детонация должна быть по нулям, ну может немного проскакивать до 1.5 ну до 2 изредка. В общем, в идеале 0. Обычно детонация на этих моторах от не правильной смеси, высокой температуры на впуске и от низко октанового бензина. В общем если она есть то надо авто ремонтировать.

Группа №31 это показания первой лямбды, которая широкополосная, шести контактная, по ней мотор смесь регулирует. Первое окошко это реальная смесь, ее показывает лямбда зонд, а второе окошко, это смесь, какую хочет мозг. То есть мозг, что то хочет там, смотрит, что там по факту и с помощью форсунок регулирует. Чем значение меньше, тем смесь богаче. Вот по этому ОЧЕНЬ важно, что б лямбда была исправна.

В 31 группе смотрите, что б мозг нормально регулировал смесь. Что б смесь фактическая шла за запросом. Если не идет или большой раскид между окошками то значит, что-то не то, надо найти и починить. Смесь может быть или бедная или богатая. Бедная смесь бывает из за подсоса воздуха в обход МАФа, из за самого МАФа, когда он не правильно воздух считает, из за забитых топливных форсунок, из за низкого давления топлива. Богатая смесь бывает из за дыр в напорной магистрали после турбины, из за текущих форсунок, из за повышенного давления топлива, когда регулятор давления вышел из строя. Так же на смесь влияют показания датчика температуры.

Теперь посмотрим логи 4-20-31 под нагрузкой, вот вам, к примеру, мой лог, прошивка заряжена на лошади, 223л.с.

Что мы видим, а видим, что температура на впуске в норме, детона практически нет, ну проскакивает немножко совсем, но это издержки чип тюнинга 🙂 Смесь в норме. Машина исправна.

А теперь покажу два лога 4-20-31 не исправных машин.

Четко видно запредельный детон и очень высокую температуру на впуске. Дело было в дыре по воздуху и грязном интеркуллере. В дыре в основном, ее было видно в 3-114-115.

Тут видим опять высокую температуру на впуске и сильный детон. Дело было в занижающем МАФике, в грязном интеркуллере и в отсутствующем воздуховоде интеркуллера.

Думаю логика расшифровки 4-20-31 вам понятна 🙂

Теперь посмотрим группу №32, с нее логи снимать не надо.

В идеале должно быть 0, но приятней когда маленький минус…

1 окошко – Аддитив — величина по корректировке смеси в режимах холостого хода.

2 окошко – Мультипликатив – величина по корректировке смеси под нагрузкой.

Это НАКОПИТЕЛЬНЫЕ величины. Это значит, что ЭБУ оценивает состояние смеси за последнее энное количество времени и пробега и дает корректировку. При сбросе ошибок адаптация сбрасывается и требуется проехать около 50 км для накопления статистики. Положительные цифры говорят об обедненной смеси, отрицательные о богатой. В общем сильно не заморачивайтесь если из допуска не выходят 🙂 Если будут выходить из допуска вы все это более конкретно увидите в 3-114-115 и в 4-20-31 🙂

Так, про начальную компьютерную диагностику рассказал.

Теперь немного, поверхностно, расскажу как проверять всякие датчики на авто, как руками проверять. Почему поверхностно? Да потому, что про каждый в отдельности можно долго писать, а эта статья изначально про диагностику 🙂

Начнем про всякие датчики.

Самое основное, что не любят данные моторы, это все возможные дыры по воздуху. Отлавливаются они очень просто, надо провести опрессовку.

Так же надо посмотреть не слетела ли адаптация дроссельной заслонки.

Проверить по быстрому МАФ. С помощью обычного тестера. Надо подключить маф к машине, разъем накинуть, маф на место не ставить. Подключить к нему тестер. Закутать МАФ в пакет, что б движения воздуха ВООБЩЕ не было. Завести авто, так как питание все появится только на заведенной. Посмотреть сколько он покажет вольт на выходе. Замер провести держа маф горизонтально и вертикально. Для оценки состояния мафа этого достаточно. Ну потом можно по диагностики шнурком посмотреть сколько грамм будет показывать но это очень и очень не точный метод оценки мафа, я про шнурок.

Вот нарисовал как тестер подключить. Должно быть 0.95 ну плюс минус пяток соток.

Большинство датчиком можно проверить просто тестером. Замерить сопротивление, проверить приходящие напряжение, посмотреть светодиодом на 12в. как сигнал мигает.

Вот распиновка датчиков, значения напряжения и сопротивления и где мигать должно

На этом пока все, думаю эта статья помогла вам немного разобраться в устройстве этих моторов, составить представление о системах и о начальной диагностике.