Паровые машины
#826
Отправлено 04 марта 2010 - 18:23
#827
Отправлено 04 марта 2010 - 22:20
2 All: Сделаю свой шаг вперёд в нашем с коллегой Xenos WIGHT вернисаже красивых картинок .
Золотник.
Вообще о материалах и всяких допусках-посадках поговорим несколько позже и очень серьёзно. Пока скажу, что золотник будет работать и не развалится от нагрузок, если его изготовить из Д16, бронзы или чугуна. Наружный диаметр его указываю 38 мм (кольца Д-6, "Салют" и др.) без учёта теплового зазора с гильзой. Размер канавок под кольца в каждом случае тоже нужно уточнить по поршню мотора-донора. Обязательно нужно зафиксировать штифтами замки колец, чтобы они не попадали в окна гильзы. Продольные размеры указаны для паровой машины "на 9 атм" - см сообщ. №№ 706, 708, 769.
В теле золотника имеются сквозные отверстия для прохода отработанного пара из нижней полости цилиндра в выхлопной патрубок машины (см сообщ. №768). По возможности, суммарная площадь сечения этих отверстий должна быть максимальной. Чтобы гайка, крепящая золотник на штоке не особо мешала проходу пара, она отодвинута на 8 мм от плоскости выхода отверстий.
Неплох был бы полый золотник, как на локомобиле П-25 (только там он закрытый). В нашем случае, кроме некоторого снижения веса, через такой удобнее пропускать отработанный пар - больше получается сечение для его прохода. Но как такой КОНКРЕТНО сделать надёжным, ещё не думал. Осевое усилие, пытающееся вырвать шток из золотника - до 20 кг. Примерный вид его в сборе - на четвёртой картинке.
Шток изготавливается из стали Ст40, или более прочной, его поверхность, контактирующая с сальником, полируется. Длина штока пока приблизительная.
Продолжу про поршень после перекура...
Сообщение отредактировал kkkisa: 04 марта 2010 - 22:33
#828
Отправлено 04 марта 2010 - 23:30
Материалы, соображения по тепловому зазору и размеру колец те же, что и по золотнику. Для примера, на четвёртой картинке представлен поршень ВАЗ-21083 с размерами канавок под кольца. Мы этих колец будем пихать по два в каждую канавку нашего поршня, причём замки каждой пары нужно фиксировать в противоположных концах поршня. Нужно определиться, какие кольца куда ставить - они разные, и не только по толщине. Толщины поршня должно хватить для нормальной работы при диаметре 82 мм и давлении 14 атм.
Шток - сталь Ст 40. Поршень со штоком соединяются на конусной посадке.
Штоки поршня и золотника имеют буртики диаметром более основного, что влечёт за собой некоторую "лишнюю" токарную работу . Но не хочется делать шток толще, чем того требует прочность, а без буртиков этих и галтелей тоже нельзя.
У меня готовы все крышки блока, но выложу их с описанием, наверное, завтра.
#829
Отправлено 04 марта 2010 - 23:51
#831
Отправлено 05 марта 2010 - 11:56
Ну да, где-то так. А может оптимизация поможет и простой золотник "в люди вывести" и не будем уродоваться с 4-мя деталями на малонадёжных соединениях в ответственном месте...Предлагаю крышки золотника посадить внутрь него под пресс и зафиксировать дополнительно пружинными кольцами....
....а можно и пропаять или завальцевать...впринципе...
Ещё же надо придумать, как фиксировать сам золотник от поворота, чтобы замки колец в окна не попадали - а то кольца на стопорах, а корпус... На всякий случай, даю картинку золотника П-25.
Один из наших коллег скромно в личке выразил недовольство буртиками на штоках и лишним гемором. Я ответил ему, как мог, а потом решил, что вопрос справедливый, может у всех возникнуть, и продублировал сюда:
В таких делах лучше перебдеть, чем недобдеть - меньшего диаметра некуда особо... Брал поршень максимального диаметра и максимальное давление. Резьбовой конец штока получился минимум М14. Сам шток по книгам тоже 14 мм нормально по прочности. Делать его толще - красть полезный объём в нижней полости цилиндра, где итак мощность меньше. Даже если взять шток 14 мм а резьбовой конец 12 мм - ступенька получается 1 мм - маловато. Усилие с поршня на шток может быть больше тонны - получается ок 25 кг/мм2 на буртике - не фонтан. С конусной посадкой спокойнее как-то. Мои выводы подтверждаются тем, что почти все штоки, которые я видел, сделаны с буртиками, конусами или их комбинацией. Встречаются даже встречные конуса на гайках (как на креплении колёс в автомобиле, только конус острый). На паровозах ещё прессовая посадка применяется.... почему нельзя без буртика или сделать цилиндрическую посадку меньшего диаметра с упором в больший диаметр тела штока...
На штоке золотника, хоть продольные усилия там небольшие (до 20 кг), при максимальном вылете его получается недетское поперечное усилие от шатуна (эксцентриковой тяги) - поэтому 10 мм, причём можно и 11 сделать - там это не вредит, а с каждым мм толщины прочность на изгиб чуть ли не удваивается. . Учитывая направляющее действие грундбуксы и самого золотника, поперечные нагрузки ВНУТРИ механизма малы. Поэтому часть штока, проходящая внутри золотника сделана 8 мм. Отверстие в золотнике для неё 9 мм - это перебор, будет меньше. Буртик на переходе здесь может и лишний, а 8 мм можно уменьшить до 6 мм.
Вобщем, золотниковый механизм, хоть теоретически работоспособен и в таком виде, ещё есть куда оптимизировать
На картинке, напоминаю, золотник локомобиля П-25.
Сообщение отредактировал kkkisa: 05 марта 2010 - 12:34
#832
Отправлено 05 марта 2010 - 14:43
(напоминаю, всё, что я сейчас выкладываю, расчитано на машину с диаметром цилиндра 82 мм и рабочим давлением 9 атм, но оставлена возможность разумной унификации)
Крышка золотника работает под давлением чуть выше атмосферного (при конденсации - под вакуумом), и функция её - накрывать золотниковую полость , да патрубок выпускной держать. Так что толщина и форма её выбрана "по конструктивным соображениям" - чтобы в руках не помять при монтаже . Вплотную крышку подводить к гильзе золотника не стал - зазор этот жрать не просит, зато обеспечивает гарантированное смятие прокладки для герметичности.
Выпуской патрубок условно от фонаря имеет внутреннюю резьбу 3/4 дюйма. Точнее будет известно, когда приступим к паропроводам - как и впускной патрубок в блоке.
Кстати, нам ещё предстоит выбрать способ присоединения внешних паропроводов - бывают фланцевые и с резьбой внутренней или наружной. Где-то муфты накручивают, где-то паяют чего-то... Лично я склоняюсь вообще-то к наружной резьбе и развальцованным концам труб, притягиваемым накидными гайками - как в тормозной системе автомобиля. Но возможны варианты - потом обсудим.
Крышка цилиндра несколько хитрее. Во-первых толщина её и ступенчатая форма обеспечивают прочность при высоком давлении - в принципе, я брал диаметр цилиндра даже 92 мм при 14 атм - кое как хватает. Но вообще, в нашей машине 92 мм и 14 атм требуют более толстых крышек, шпилек 14 мм и фланца, куда эти шпильки вкручиваются - не для того я оставил возможность 92 мм вписать, чтобы 14 атм туда подавать ...
Кроме того, ступенчатая форма крышки внутри цилиндра нужна, чтобы максимально "облизать" поршень, тем самым минимизировав вредное пространство.
В машинах покрупнее оставляют зазор между крышкой и поршнем, или крышкой и гильзой от 3 мм. Я так понимаю, этот зазор даётся на обжатие прокладок и на старость машины, когда разболтанные подшипники могут позволить поршню задеть крышку (посмотрите в литературе устройство подшипников от коренных до крейцкопфного, и всё поймёте). Ввиду мизерности и малозаметности нашей машины я позволил себе уменьшить этот зазор до 2 мм - чтоб сократить вредное пространство. Плюс ещё толщина прокладки - на моих картинках прокладки не обжаты и имеют толщину 1 мм, а на реальной машине будет меньше. Радиальные зазоры между элементами поршня и крышки выбраны 1 мм.
В крышках проходят хитрые фрезерованные каналы для пара. Крови они моей попили изрядо . Вобщем, то, что вы видите на картинках - компромисс между технологией, желаемым путём пара, толщиной крышки и вредным пространством. Продувочный канал уже трогать не буду, а впускной-выпускной может ещё подведу ближе к центру поршня.
Между частями крышек, входяшими в соответствующие расточки блока и расточками есть мааленький зазор для удобства монтажа, и небольшие фаски. Так вот, прокладки должны почти натягиваться на крышки в этом месте, чтобы при затяжке шпилек края несколько деформираовались, ложась между фасками - это должно предохранить от выдавливания прокладок давлением пара.
Да, толщина крышек позволяет изготовить их из стали (начиная с Ст3), латуни, чугуна, или Д16.
Сообщение отредактировал kkkisa: 05 марта 2010 - 14:44
#833
Отправлено 05 марта 2010 - 16:50
#834
Отправлено 05 марта 2010 - 22:01
Я уже понял, что от крупных современных спецов нам помощи не ждать . Вдохновляет то, что даже буржуи сами справляются . Огнетрубный, или водотрубный котёл выбрать - пока непонятно. Если честно, не вижу разницы в трудоёмкости изготовления того и другого, по крайней мере, на тех же басурманских фотках. Плюсов и минусов пока вижу (в плотном тумане неведения ) поровну. Мало того, на выпуклый глаз, без цифр, в плотно набитом дымогарными трубами вертикальном котле водяной объём не кажется бОльшим, чем в похожем по размеру водотрубном. Давление, исполнение, производительность - всё только цифры покажут..... А КПД - нам лопатой в час больше или меньше - толком роли не играет .
Люблю книги 1930-х - они хороши именно тем, что не перегружены сверх необходимого минимума спецзнаниями, и понятны часто даже неспециалисту. Время такое было - промышленность рождалась из ниоткуда, нужно было быстро подготовить сотни тысяч специалистов - не только работяг, но и разработчиков, технологов, инженеров а приглашать их было неоткуда. Башковитые крестьяне и деревенские мастеровые по тем книгам учились, потом занимали свои места на производстве. И ведь получилось - ТРИ РАЗА промышленность строить пришлось - перед войной, в эвакуации и после войны... Поэтому и приятно читать те книги, что всё очень понятно - три поколения спецов на них выросло, и мы, спустя 70-80 лет можем по-быстрому добыть там базовые знания по областям техники, в которых пробел в образовании .
#835
Отправлено 05 марта 2010 - 22:59
Через них проходят штоки, так что предусматриваем в крышках бронзовые втулки-грундбуксы и сальниковые уплотнения. Нажимной стакан сальника представляет собой простую цилиндрическую втулку, которая поджимается накидным колпачком. Диаметр отверстий в стакане и колпачке несколько больше диаметра штока, чтобы не изнашивать его - смазка сюда не доходит. Идея сделать этот узел в виде двух фланцев на шпильках не понравилась - возможен перекос из-за неравномерной затяжки, а так же сложно выточить фланец заодно с крышкой. Нажимной стакан, который вкручивается внутрь не понравился тем, что он при подтяжке обязательно будет прокручивать материал уплотнения.
Не придумал толком, как законтрить накидной колпачок - контргайкой, так к ней добраться сложно будет из-за деталей станины или стоек. М. б. неполная резьба? Ключ для подтяжки сальников приблизительно изображён на картинке.
Материал набивки - хоть классический асбестовый шнур, пропитанный салом, хоть фторопласт. Очевидно, фторопласт неплохо использовать в виде набора тонких разрезных колец.
#836
Отправлено 05 марта 2010 - 23:17
Если в Вашем ДВС поршни регулярно встречаются с клапанами, то мне Вас жаль, а Вашего моториста надо пожизненно посадить в ицик с гвоздями, ибо такое может происходить ТОЛЬКО ПРИ НЕИСПРАВНОМ МЕХАНИЗМЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЛИ ПРИ ЕГО НЕПРАВИЛЬНОЙ НАСТРОЙКЕ. Кстати при этом двигатель совсем работать не будет.
"На речке, на речке, на том бережочке..." - придётся лезть в эцих, видимо. Регулярно не то чтобы, но пару раз было (второй, с поршнем - не у меня). У меня просто шарахнуло по клапану, он согнулся и за следующие километров двадцать-тридцать раздолбил седло до замены головы. ГРМ в полном порядке, зазор в клапанах выставлен, проворачиваться нечему (шестерни, не цепи или ремни). Скорее всего, со смазкой были проблемы - вот клапан в направляющей и прихватило, а поршень ждать не заставил. Насчёт "двигатель совсем работать не будет" - ну это смотря какой двигатель. Двигатель, о котором речь, работает и тянет даже при отсутствии одного из двух цилиндров (отломили в аварии) - остатки поршня сняли, ломом шатун выпрямили - и поехали, километров на сорок хватило (сразу Киплинг вспоминается). О таких мелочах, как залегшие кольца и крошащийся поршень, даже и говорить не стоит. А ведь это ДВС с его оборотами и кучей капризных механизЬмов. Что уж говорить о паровой машине - прекрасно её потянет и один цилиндр (в смысле - половина одного на двойном действии). Будет пар сифонить, конечно, мощность упадёт, заметят - но седло уже будет испоганено (и направляющая клапана с определенной долей вероятности). А уж если два цилиндра - и вовсе заметят разве что случайно.
Так что клапан внутрь - не наш метод. Хотя вот какой вариант есть - если оси клапана и поршня будут параллельны (чего, как мы знаем, в ДВС не наблюдается), то прихваченный клапан ударивший поршень просто вернёт на законное место, ибо изгибающий момент отсутствует.
#837
Отправлено 05 марта 2010 - 23:38
Компас показывает массу этой сборки 24,5 кг - если блок и гильзы чугунные, поршень и золотник бронзовый, остальное - сталь.
Если блок отлит из силумина, а поршень, золотник и крышки выточены из Д16, масса получается 11,2 кг.
#839
Отправлено 06 марта 2010 - 00:23
Немцы сами в Австралии заказывают Если долго бродить по ссылкам, например начиная с этого сайта, можно нарваться на нескольких производителей.... Но не напрямую в их "Links", а серфингуя по ссылкам - мне попадались какие-то.Всем привет! Кто знает где продают Немецкие паровые машины на катер, дайте ссылку на продавца плиз!
Ещё в личку написал, кто на форуме может поинтересоваться.
Сообщение отредактировал kkkisa: 06 марта 2010 - 00:29
#842
Отправлено 06 марта 2010 - 14:48
2 Xenos WIGHT: Мотоцикл "Днепр", "Урал"? Или их предок?
"Урал", родимый - "Днепр" с одним цилиндром далеко не уедет, ибо шатунные подшипники скольжения. Кстати, по этой причине не хочется использовать нигде подшипники скольжения, ибо добавляется весьма капризная и чувствительная система смазки под давлением. Опять же, я имею в виду "самопал", который можно изготовить самостоятельно на минимально сложном оборудовании - так что сварка взрывом, клёпка газом и сборка трезвым отпадают по определению.
Далее - специфика использования двигателя. Если на мотоцикле и автомобиле двигатель (либо приборы контроля) постоянно на глазах, то для судовых и стационарных ситуация иная. Их могут надолго оставить без надзора, а при высокой отказоустойчивости (как у паровых машин) двигатель до остановки успеет изуродовать себя до такой степени, что проще будет говорить не о ремонте, а о замене (опять вспоминаю Киплинга). Контроль электроникой, как я уже говорил - не наш метод.
Думал насчет кранового золотника. Несомненный плюс - его можно выполнить целиком на крышке цилиндра. То есть в случае, если идея покажет свою недолговечность либо несостоятельность - менять придётся всего лишь крышку. Но, как мне кажется, эффективность такого золотника в значительной степени зависит от оборотов.
Вот сейчас пойду, поздравлю женщин - и засяду рисовать свою схему.
#843
Отправлено 06 марта 2010 - 15:04
Ну и всё вместе, что пока есть.
Компас показывает массу этой сборки 24,5 кг - если блок и гильзы чугунные, поршень и золотник бронзовый, остальное - сталь.
Если блок отлит из силумина, а поршень, золотник и крышки выточены из Д16, масса получается 11,2 кг.
Ей-же богу, как есть паровозный цилиндр!
А вот шпильки, вкрученные в отливку, имхо - не есть по фэн-шую. Резьба же имеет свойство обрываться (особенно в силумине), а единственный способ ремонта - рассверливание до большего диаметра. Ещё шпильки имеют неприятное свойство ломаться точно по кромке отливки, а высверливание, особенно на малых диаметрах, ослабляет резьбу. То есть количество ремонтов ограничено изначально. А ведь отливка - едва ли не самая сложная деталь и рисковать ей из-за шпилек...
#844
Отправлено 06 марта 2010 - 15:33
..... не хочется использовать нигде подшипники скольжения, ибо добавляется весьма капризная и чувствительная система смазки под давлением....
Почти везде закрытые необслуживаемые промышленные подшипники качения.
...так что сварка взрывом, клёпка газом и сборка трезвым ....
Пацталооом!
..... Их могут надолго оставить без надзора......
Наши - не, наши не оставят. Понту от ПМ, если её спрятать где-то ? Она посреди катера должна гордо возвышаться ! Да и рассматриваемые варианты машины всё-таки требуют присутствия рядом. Не то что требуют, но... и главный паровой кран желателен рядом с капитаном и машиной, и рычаг "отсечки"-реверса, и продувочные краны, и смазочные устройства.... Максимум "спрятанности" - вот:
А как - байонетом ?...А вот шпильки, вкрученные в отливку, имхо - не есть по фэн-шую.
#845
Отправлено 06 марта 2010 - 17:00
#846
Отправлено 06 марта 2010 - 17:52
Для зевак - да. А для себя? Лишить любимого человека (себя ) приятного соседства с пыхтящим чудом? Не лучше ли тогда ДВС типа Л6-Л12? Тот тоже всеяден, и топором его не сломаешь, и ремонтируется проволокой и гвоздями....И паропроводов взрывающихся нет.Может пароходной трубы с дымком будет достаточно для зевак на берегу....-ну это так-ИМХО.
Чего ему прорывать, тому паропроводу? Мало ли какая гадость может случиться - пешеходы, вон, под машины попадают. Так что - на улицу не выходить?!
Решительно не понимаю спрятанной ПМ. Я бы тогда точно Л-12 выбрал - нравится.
Сообщение отредактировал kkkisa: 06 марта 2010 - 17:56
#847
Отправлено 06 марта 2010 - 23:31
А как - байонетом ?
Немного увеличить диаметр фланцев - и болтами с гайками. Или сквозными шпильками через обе крышки. Оборвалась резьба - заменил болт/гайку/шпильку. Кстати, утром, когда работать ехал, обратил внимание на трубчатую опору мостового крана, скрученную из частей как раз болтами на фланцах. По сравнению с диаметром опоры болты и фланцы небольшие. А уж нагрузки там...
#848
Отправлено 06 марта 2010 - 23:45
#849
Отправлено 07 марта 2010 - 11:35
И что же Вам, уважаемый не нравятся стандартные на сегодняшний день решения? То клапаны у Вас поршень гнет обязательно, то шпильки вдруг рваться будут. Вот уж сколько вожусь с железом, а всего два раза шпильки рвались да и то из-за косых рук тех кто на них гайки неправильные накрутил
Работа такая. В которой употребление слова "маловероятно" должно быть сведено до минимума, в идеале - заменено словом "невозможно в принципе". Думаю, это неплохая практика и в данном случае. Например, в случае с клапанами - конечно, случай удара по клапану крайне маловероятен, но в принципе возможен. Уже много раз убеждался, что такие вот случайности неслучайно происходят в самый неподходящий момент - например, когда до ближайшего слесаря/токаря/etc километров двести. А вот удар поршнем по золотнику невозможен в принципе. Обрыв шпильки, пусть даже и маловероятный (да хоть бы и просто срыв резьбы) может превратиться в мировую катастрофу, когда под рукой нет необходимого инструмента. Не возить же с собой постоянно сверла, метчики, дрель и (в любом случае) запасные шпильки и гайки. Не проще ли обойтись только запасными шпильками и гайками?
Насчет же стандартных (именно на СЕГОДНЯШНИЙ день) решений - да, каюсь, не нравятся. Ибо в большинстве случаев они рассчитаны не на ремонт, а на замену узла в целом (уже приводил пример про вентилятор и блок питания). А если и рассчитаны на ремонт, то силами профессионалов с применением специального оборудования (вспомнилась фраза из книги к Фольксвагену - "Чтобы снять вот это, возьмите инструмент №396..."). И первое, и второе помогают делать гораздо бОльшие деньги, чем проектирование под высокую ремонтопригодность. Кстати, если всё же находится решение, позволяющее полностью обходиться своими силами, для снятия денег используется третий метод - тотальное лицензирование и сертификация (в нашем случае вспоминаем Котлонадзор). Так что стандартные решения скорее супротив нас, нежели с нами...
#850
Отправлено 09 марта 2010 - 13:17
Ответить
Количество пользователей, читающих эту тему: 0
0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей