màquina de vapor de fusta

Les primeres màquines de vapor amb un cilindre oscil·lant mòbil es van crear al segle XIX i s'utilitzaven per impulsar petits vaixells de vapor. Els seus avantatges inclouen la simplicitat de construcció. Per descomptat, aquelles màquines de vapor no eren de fusta, sinó de metall. Tenien poques peces, no es trencaven i eren barats de produir. Es van fer en una versió horitzontal o vertical perquè no ocupessin gaire espai a la nau. Aquest tipus de màquines de vapor també es van produir com a miniatures de treball. Eren joguines politècniques alimentades amb vapor.

La simplicitat del disseny de la màquina de vapor de cilindre oscil·lant és el seu gran avantatge, i podem tenir la temptació de fer aquest model amb fusta. Sens dubte, volem que el nostre model funcioni i no només quedés quiet. És realitzable. Tanmateix, no el conduirem amb vapor calent, sinó amb aire fred normal, preferiblement d'un compressor domèstic o, per exemple, d'una aspiradora. La fusta és un material interessant i fàcil de treballar, de manera que hi podeu recrear el mecanisme d'una màquina de vapor. Com que, a l'hora de construir el nostre model, vam preveure la part lateral dividida del cilindre, gràcies a això podem veure com funciona el pistó i com es mou el cilindre en relació als forats de cronometratge. Us suggereixo que us poseu a treballar immediatament.

Funcionament de la màquina vapor amb un cilindre oscil·lant. Podem analitzar-los foto 1 sobre una sèrie de fotografies marcades de a a f.

1. El vapor entra al cilindre per l'entrada i empeny el pistó.
2. El pistó fa girar el volant a través de la barra del pistó i la manovella de la biela.
3. El cilindre canvia de posició, a mesura que el pistó es mou, tanca l'entrada i obre la sortida del vapor.
4. El pistó, accionat per la inèrcia del volant d'acceleració, empeny el vapor d'escapament per aquest forat i el cicle comença de nou.
5. El cilindre canvia de posició i s'obre l'entrada.
6. El vapor comprimit torna a passar per l'entrada i empeny el pistó.

Eines: trepant elèctric sobre suport, trepant enganxat a un banc de treball, polidora de cinta, esmoladora vibratòria, dremel amb puntes per a la fusta, serra de calar, màquina encoladora amb cola calenta, matriu M3 amb mandril de rosca, trepant de fusteria de 14 mil·límetres. Utilitzarem un compressor o una aspiradora per conduir el model.

Materials: tauler de pi de 100 per 20 mil·límetres d'ample, corró de 14 mil·límetres de diàmetre, tauler de 20 per 20 mil·límetres, tauler de 30 per 30 mil·límetres, tauler de 60 per 8 mil·límetres, fusta contraxapada de 10 mil·límetres de gruix. Greix de silicona o oli de màquina, un clau amb un diàmetre de 3 mil·límetres i una longitud de 60 mil·límetres, una molla forta, una femella amb una arandela M3. Vernís transparent en llauna d'aerosol per envernissar fusta.

Base de la màquina. Ho farem a partir d'un tauler de 500 per 100 per 20 mil·límetres. Abans de pintar, és bo anivellar totes les irregularitats del tauler i els llocs que queden després de tallar amb paper de vidre.

Suport volant. Ho tallem d'una taula de pi de 150 per 100 per 20 mil·límetres. Necessitem dos elements idèntics. Després d'arrodonir amb una esmoladora de cinta, paper de vidre 40 al llarg de les vores superiors dels arcs i processar amb paper de vidre fi als suports, perforar forats amb un diàmetre de 14 mil·límetres als llocs com es mostra a la fig. foto 2. L'alçada del carro entre la base i l'eix ha de ser més gran que el radi del volant.

Llanta del volant. El retallarem de fusta contraxapada de 10 mil·límetres de gruix. La roda té un diàmetre de 180 mil·límetres. Dibuixa dos cercles idèntics a la fusta contraxapada amb una pinça i retalla-los amb un trencaclosques. En el primer cercle, dibuixeu un cercle amb un diàmetre de 130 mil·límetres coaxialment i retalleu-ne el centre. Aquesta serà la vora del volant, és a dir, la seva vora. Una corona per augmentar la inèrcia d'una roda que gira.

Volant d'inèrcia. El nostre volant té cinc radis. Es crearan de tal manera que dibuixarem cinc triangles a la roda amb vores arrodonides i girats 72 graus en relació amb l'eix de la roda. Comencem dibuixant un cercle amb un diàmetre de 120 mil·límetres sobre paper, seguit d'agulles de teixir de 15 mil·límetres de gruix i cercles a les cantonades dels triangles resultants. Ho podeu veure a foto 3. i 4., on es mostra el disseny de la roda. Posem el paper sobre els cercles retallats i marquem el centre de tots els cercles petits amb una perforadora. Això garantirà la precisió de la perforació. Perforem totes les cantonades dels triangles amb un trepant d'un diàmetre de 14 mil·límetres. Atès que un trepant de fulla pot arruïnar la fusta contraxapada, es recomana que només perforeu la meitat del gruix de la fusta contraxapada, després gireu el material i acabeu de perforar. Un trepant pla d'aquest diàmetre acaba amb un petit eix que sobresurt que ens permetrà localitzar amb precisió el centre del forat perforat a l'altre costat de la fusta contraxapada. Reflexionant sobre la superioritat de les broques cilíndriques de fuster sobre la fusteria plana, tallarem el material innecessari restant del volant amb una serra de calar elèctrica per obtenir agulles de teixir efectives. Dremel compensa qualsevol inexactitud i arrodoneix les vores dels radis. Enganxeu el cercle de la corona amb cola de vicola. Perforem un forat amb un diàmetre de 6 mil·límetres al centre per introduir un cargol M6 al centre, obtenint així un eix de gir aproximat de la roda. Després d'instal·lar el cargol com a eix de la roda al trepant, processem la roda de rotació ràpida, primer amb paper de vidre de gra gruixut i després amb paper de vidre fi. Us aconsello que canvieu el sentit de gir del trepant perquè el cargol de la roda no s'afluixi. La roda ha de tenir vores uniformes i girar uniformement després del processament, sense colpejar el costat. Quan això s'aconsegueix, desmuntem el cargol provisional i fem un forat per a l'eix objectiu amb un diàmetre de 14 mil·límetres.

Biela. El retallarem de fusta contraxapada de 10 mil·límetres de gruix. Per facilitar la feina, suggereixo començar per perforar dos forats de 14 mm separats de 38 mm i després serrar la forma clàssica final, tal com es mostra a foto 5.

Aquí teniu el volant. Està fet d'un eix amb un diàmetre de 14 mil·límetres i una longitud de 190 mil·límetres.

Aquí teniu la biela. Es talla d'un eix amb un diàmetre de 14 mil·límetres i una longitud de 80 mil·límetres.

Cilindre. El retallarem de fusta contraxapada de 10 mil·límetres de gruix. Consta de cinc elements. Dos d'ells mesuren 140 per 60 mil·límetres i són les parets laterals del cilindre. Inferior i superior 140 per 80 mil·límetres. La part inferior del cilindre mesura 60 per 60 i fa 15 mil·límetres de gruix. Aquestes parts es mostren a foto 6. Enganxem la part inferior i els costats del cilindre amb cola trenada. Una de les condicions per al correcte funcionament del model és la perpendicularitat de l'enganxament de les parets i el fons. Perforar els forats per als cargols a la part superior de la coberta del cilindre. Perforem forats amb una broca de 3 mm perquè caiguin al centre del gruix de la paret del cilindre. Perforeu una mica els forats a la coberta amb un trepant de 8 mm perquè els caps dels cargols es puguin amagar.

Pistó. Les seves dimensions són de 60 per 60 per 30 mil·límetres. Al pistó, perforem un forat central cec amb un diàmetre de 14 mil·límetres a una profunditat de 20 mil·límetres. Hi inserirem la barra del pistó.

Vareta del pistó. Està fet d'un eix amb un diàmetre de 14 mil·límetres i una longitud de 320 mil·límetres. La tija del pistó acaba a un costat amb un pistó i a l'altre costat amb un ganxo a l'eix de la manivela de la biela.

Eix de biela. Ho farem a partir d'una barra amb una secció de 30 per 30 i una longitud de 40 mil·límetres. Perforem un forat de 14 mm al bloc i un segon forat cec perpendicular a aquest. Enganxarem l'altre extrem lliure de la barra del pistó en aquest forat. Netegeu l'interior del forat passant i poliu-lo amb paper de vidre fi enrotllat en un tub. L'eix de la biela girarà al forat i volem reduir la fricció en aquest punt. Finalment, el mànec s'arrodoneix i s'acaba amb una llima de fusta o una polidora de cinta.

Suport de cronometratge. El tallarem d'una taula de pi de 150 per 100 per 20. Després de polir el suport, perforar tres forats als llocs com es mostra a la imatge. El primer forat amb un diàmetre de 3 mm per a l'eix del temps. Els altres dos són l'entrada i la sortida d'aire del cilindre. El punt de perforació dels tres es mostra a foto 7. Quan es canvien les dimensions de les peces de la màquina, els llocs de perforació s'han de trobar empíricament premuntant la màquina i determinant les posicions superior i inferior del cilindre, és a dir, la ubicació del forat perforat al cilindre. El lloc on funcionarà el cronometratge es polia amb una polidora orbital amb paper fi. Ha de ser uniforme i molt suau.

Eix de cronometratge oscil·lant. Despunta l'extrem d'un clau de 60 mm de llarg i arrodoneix-lo amb una llima o esmoladora. Utilitzant una matriu M3, talleu-ne l'extrem d'uns 10 mil·límetres de llarg. Per fer-ho, trieu una molla forta, una femella M3 i una rentadora.

Distribució. Ho farem a partir d'una tira de 140 per 60 per 8 mil·límetres. En aquesta part del model es fan dos forats. El primer fa 3 mil·límetres de diàmetre. Hi posarem un clau, que és l'eix de gir del cilindre. Recordeu perforar aquest forat de manera que el cap del clau quedi completament encastat a la fusta i no sobresurti per sobre de la seva superfície. Aquest és un moment molt important en el nostre treball, que afecta el correcte funcionament del model. El segon forat de 10 mm de diàmetre és l'entrada / sortida d'aire. Depenent de la posició del cilindre en relació amb els forats del suport de temporització, l'aire entrarà al pistó, empenyent-lo i després el pistó l'expulsarà en sentit contrari. Enganxeu el temps amb el clau enganxat que actua com a eix a la superfície del cilindre. L'eix no ha de moure's i ha d'estar perpendicular a la superfície. Finalment, fem un forat al cilindre utilitzant la ubicació del forat a la placa de cronometratge. Totes les irregularitats de la fusta, on estarà en contacte amb el suport de cronometratge, es suavitzen amb una polidora orbital amb paper de vidre fi.

Muntatge de la màquina. Enganxeu a la base els suports de l'eix del volant, vigilant que estiguin en línia i paral·lels al pla de la base. Abans del muntatge complet, pintarem els elements i components de la màquina amb un vernís incolor. Posem la biela a l'eix del volant i l'enganxem exactament perpendicularment. Introduïu l'eix de la biela al segon forat. Els dos eixos han de ser paral·lels entre si. Enganxeu anelles de reforç de fusta al volant. A l'anell exterior, inseriu un cargol de fusta al forat que subjecta el volant a l'eix del volant. A l'altre costat de la base, enganxeu el suport del cilindre. Lubriqueu totes les peces de fusta que es mouran i entren en contacte entre si amb greix de silicona o oli de màquina. La silicona s'ha de polir lleugerament per minimitzar la fricció. D'això dependrà el funcionament correcte de la màquina. El cilindre està muntat al carro de manera que el seu eix sobresurti més enllà del temps. Ho podeu veure a foto 8. Poseu la molla a l'ungla que sobresurt del suport, després la rentadora i fixeu-ho tot amb una femella. El cilindre, pressionat per una molla, s'ha de moure lleugerament sobre el seu eix. Posem el pistó al seu lloc al cilindre i posem l'extrem de la barra del pistó a l'eix de la biela. Posem la tapa del cilindre i la subjectem amb cargols de fusta. Lubriqueu totes les parts cooperants del mecanisme, especialment el cilindre i el pistó, amb oli de màquina. No ens penedim del greix. La roda moguda a mà hauria de girar sense cap resistència notable, i la biela hauria de transferir el moviment al pistó i al cilindre. Foto 9. Introduïu l'extrem de la mànega del compressor a l'entrada i engegueu-lo. Gireu la roda i l'aire comprimit mourà el pistó i el volant començarà a girar. El punt crític del nostre model és el contacte entre la placa de temporització i el seu estator. A menys que la major part de l'aire s'escapi d'aquesta manera, un cotxe dissenyat correctament s'ha de moure amb facilitat, donant molta diversió als entusiastes del bricolatge. La causa del mal funcionament pot ser una molla massa feble. Al cap d'una estona, l'oli s'enfonsa a la fusta i la fricció es fa massa. També explica per què la gent no construïa màquines de vapor amb fusta. Tanmateix, el motor de fusta és molt eficient i el coneixement de com funciona el cilindre oscil·lant en una màquina de vapor tan senzilla es manté durant molt de temps.

màquina de vapor de fusta