Устройство локомобиля
Устройство локомобиля
Модель локомобиля показана на рис. 1 и 2. Она состоит из котла, установленного на колесах, и паровой машины, укрепленной наверху котла.
Котел локомобиля имеет вид цилиндрического барабана. В передней части котла помещается топка. В настоящих локомобилях от топки внутри котла пропущена батарея железных трубок. Трубки выходят в дымовую коробку, в которую вставлена дымовая труба. Горячие газы, получающиеся от сгорания топлива, проходя по многим трубкам, быстрее нагревают воду.
Рис. 1.
В нашей модели, для более простого изготовления, дымогарные трубки заменены одной трубой, так называемой жаровой. Котел снабжен арматурой — показателем уровня воды в котле (водомерным стеклом) — и предохранительным клапаном, автоматически выпускающим лишний пар из котла. Обычно устанавливается еще показатель давления пара — манометр. В нашем котле можно обойтись и без манометра. Без арматуры котел, особенно большой, представляет опасность, так как, не зная уровня воды, можно перегреть и испортить его; не зная давления, можно так много нагнать пара, что котел разорвет.
Для поддержания определенного уровня воды в котле в больших локомобилях устанавливается насос, подкачивающий свежую воду взамен испарившейся. Иногда вместо насоса ставят особый прибор — инжектор, подающий воду при помощи струи пара.
В нашем котле для наполнения его водой в верхней части, между трубой и машиной, сделано отверстие, закрывающееся пробкой с нарезкой.
Машина, установленная сверху котла, состоит из цилиндра с поршнем и золотником и махового колеса с коленчатым валом.
В больших локомобилях рядом с машиной на котле устанавливается центробежный регулятор. С помощью рычага регулятор действует на заслонку паропровода и, открывая или закрывая ее, автоматически регулирует число оборотов машины.
Цилиндр является самой главной частью машины. Именно в нем происходит переход тепловой энергии в механическую.
В больших машинах цилиндр отливается из чугуна и имеет гладкие полированные внутри стенки. Сбоку цилиндр снабжен особой коробкой, так называемой золотниковой, или парораспределительной. Концы цилиндра закрываются крышками.
Цилиндр по концам соединен узкими паровыми каналами с золотником. Внутри цилиндра ходит поршень.
Поршень должен плотно прилегать к стенкам цилиндра и не пропускать пар. Для лучшего уплотнения поршень обычно снабжается упругими пружинными кольцами. Поршень плотно насаживается на шток — гладкий круглый стержень, проходящий через переднюю крышку цилиндра. Эта крышка снабжена особым приспособлением — сальником. Сальник не выпускает пар из цилиндра. Конец штока соединен с дальнейшей частью двигательного механизма — дышлом, или шатуном, а шатун соединен с пальцем кривошипа вала.
Рис. 2.
При впуске пара в левую часть цилиндра поршень двигается вперед, передавая с помощью шатуна движение коленчатому валу. С валом начинает вращаться насаженный на него маховик. Когда поршень дойдет до конца своего хода, шток, шатун и кривошип станут на одной прямой линии. Это положение называется мертвой точкой. Но по инерции маховик проворачивается дальше и выводит вал из этого положения.
Если в это время пустить пар в правую сторону цилиндра, поршень пойдет обратно, опять толкнет вал, маховик снова выведет его из мертвой точки, и машина заработает все быстрее и быстрее.
Рис. 3.
Выпуск и впуск пара в нашей машине производится золотником, состоящим из неподвижной, припаянной к цилиндру коробки и пластинки золотника, скользящей по коробке.
На рис. 3 показано положение золотника и поршня при различных поворотах кривошипа.
К подвижной пластинке припаяна паровая коробка. Пластинка движется между направляющими стержнями и прижимается плоской пружинкой. Пар из котла поступает снизу к неподвижной коробке и подходит к каналу, просверленному в ней, к пластинке золотника. В этой пластинке имеется прямоугольный прорез, через который пар из котла проходит в паровую коробку золотника при всех положениях его. Из паровой коробки через боковые отверстия золотника пар по очереди поступает в правое или левое отверстие коробки и по ним в цилиндр то с одной, то с другой стороны поршня.
Отработавший пар выталкивается из цилиндра через те же отверстия коробки, через которые впускается. Золотник приводится в действие от эксцентрика, насаженного на вал.
Эксцентрик — это диск с отверстием, просверленным не в центре. Этим отверстием он насажен на вал. При вращении эксцентрик описывает кривую и посредством тяги двигает взад и вперед золотник.
В небольших паровых машинах и в нашей модели пар поступает в цилиндр в течение всего времени движения поршня. Такие машины называются машинами без расширения. В более мощных машинах пар поступает в цилиндр только часть этого времени, после чего впуск свежего пара прекращается, и пар в цилиндре действует на поршень только своим расширением. Эти машины называются машинами с отсечкой и расширением пара.
Они значительно экономнее машин без расширения и расходуют меньше пара при той же мощности, но нам их сделать гораздо труднее.
Выпуск отработавшего пара в небольших машинах и в нашей модели производится прямо в воздух. Такие машины называются машинами без охлаждения. В более мощных машинах пар выпускается в холодильник (конденсатор), где охлаждается холодной водой, сгущается и тем самым создает в нем разрежение. Это тоже используется для увеличения силы машины.
Наша модель локомобиля может привести в действие различные механизмы. Она может служить моделью парового двигателя в физическом кабинете школы.