Из чего сделать золотник и цилиндр паровой машины

Всем привет!

Не дает спокойно жить желание построить свою паровую машину. Вот прикидываю, из чего можно ее построить, хотелось бы использовать по максимуму готовые детали или использовать их в качестве заготовок.

Пока думаю использовать следующие детали:

1. Коленвал от мотоцикла Иж-Планета. Ход поршня будет 85мм.

2. Гильза с поршнем от ГАЗ-3307. Диаметр 92мм. Предполагаю отрезать юбку по маслосъемному кольцу и просверлить по центру донышка поршня отверстие под шток. Гайка штока будет заворачиваться внутри поршня.

3. Шток от амортизатора ВАЗ-2108.

4. Золотник предполагаю сделать с использованием 2-х поршней от цепной пилы 32мм с Алиэкспресса с 2-мя кольцами каждый с отпиленными юбками

и, например, втулок корпуса заднего моста МТЗ с внутренним диаметром 32мм в качестве цилиндров поршеньков золотника. Только вырезать в них окна для перепуска пара и внутри отполировать.

Хочу использовать поршни с кольцами на случай работы с перегретым паром. Не ясен пока вопрос смазки поверхностей в этих цилиндрах.

Какие здесь могут быть подводные камни?

14 минут назад, Limor сказал:

Не ясен пока вопрос смазки поверхностей в этих цилиндрах.

Собственно материалы и детали Вы выбрали классические - поршень, кольца, гильза цилиндра - поэтому смазка напрашивается тоже классическая для паровых машин, то есть цилиндровое масло внутрь цилиндра. Подают или с паром или дозатором через отверстие в стенке. Озаботиться при этом будет нужно системой сепарации воды от масла, если схема замкнутая. Из новых трендов смазки можно попробовать графитовую суспензию применяемую для горячей штамповки. http://voskgp.ru/catalog 

Подводным камнем может стать алюминиевый поршень. Его может заклинить даже со смазкой, так как тепловые условия в паровике жеще чем в ДВС, как это ни странно. Поэтому тепловые зазоры стандартной поршневой пары необходимо увеличить.

А машинка для чего ? Если простая-сельская, то чугун/чугун и смазка водой решают проблему сепаратора.. Только цикл полу влажный подобрать.

Машинка не для чего. Просто интересно сделать, давно чешутся руки. Ну может быть для паровой лодки.

Я вот сейчас думаю, что высота обрезанного поршня от бензопилы в золотнике будет слишком мала, не будет отсечки пара.

Limor, тогда чугун/чугун самое то.

Кольца и гильзы поршневой ГАЗ делают как раз из чугуна.

Судя по тому, что пишут в интернетах, температура донышка поршня в ДВС достигает в пиках 800-1000 градусов, а температура пара при 10 атмосферах - 179 градуса. Перегретого 200-300 градусов. Не думаю, что алюминиевому поршню будет сильно плохо.

Зато масса подвижных частей будет минимальна.

Машинка, как я понял, будет двустороннего действия?

Да, двустороннего.

Там без колец пойдет все. 30-40мм это уже за пару кв будет и котел на такое не мелкий нужен. Плотная подгонка - 3-5 сотых

Набор компонентов вполне работоспособен, но не совсем оптимален. Я продумывал подобную машинку, но на базе коленвала от ПД-10, что практически одно и тоже.

Для машины однократного расширения считается, что оптимальными являются следующие отношения: ход поршня/диаметр цилиндра 1,5-0,9, у Вас получается 0,92, что в пределах нормы, но погранично; диаметр золотника/диаметр цилиндра 0,4-0,5, у Вас 0,348, что маловато, машинка будет несколько задушена. Если цилиндр заменить на цилиндр от ЗАЗ-968 (76мм), от мотоциклов Урал или Днепр (78мм), автомобиля Москвич (82мм), то компоненты, на мой взгляд, будут более сбалансированными.

1 час назад, Limor сказал:

думаю, что высота обрезанного поршня от бензопилы в золотнике будет слишком мала, не будет отсечки пара

А это смотря как располагать обрезанные поршни. Если обрезать почти по отверстию для пальца и расположить этот участок со стороны впуска, то думаю, можно будет добиться и нужной отсечки. Длина втулки какая?

Возможность проведения токарно-фрезерных работ есть?

КДЕ, спасибо за цифры, не знал про эти соотношения. Я выбрал цилиндр от ГАЗ/УАЗ из-за его доступности. Все-таки ЗАЗ, мотоциклы Урал и Днепр и Москвич теперь уже редкость.

Диаметр золотника выбрал тоже по доступности запчастей, хотя надо посмотреть и другие варианты.

Своих токарно-фрезерных станков нет, но при необходимости можно заказать изготовление деталей токарю. Из своего имеется только китайский сверлильный станок, тисы, сварочник и болгарка.

Staska, не хотелось бы заниматься ручной подгонкой или токарными работами, тем более с такой точностью (сотки). Готовая поршневая как раз и позволяет от этого уйти. А котел да, не мелкий нужен.

1 час назад, Limor сказал:

Staska, не хотелось бы заниматься ручной подгонкой или токарными работами, тем более с такой точностью (сотки). Готовая поршневая как раз и позволяет от этого уйти. А котел да, не мелкий нужен.

А я так свой станочный парк и собрал..

1 час назад, Limor сказал:

Я выбрал цилиндр от ГАЗ/УАЗ из-за его доступности. Все-таки ЗАЗ, мотоциклы Урал и Днепр и Москвич теперь уже редкость.

Тут могу посоветовать либо искать б/у (например на разборках/металлоприемках за копейки) либо думать над золотником большего диаметра. Можно конечно и 32мм поставить, работать то будет, но скорее всего с большими или средними отсечками.

4 часа назад, Staska сказал:

тогда чугун/чугун самое то.

Согласен. Золотниковую гильзу тоже желательно бы из чугуна...

1 час назад, Limor сказал:

Из своего имеется только китайский сверлильный станок, тисы, сварочник и болгарка.

Не густо, но и не пусто. Если гильзы чугунные, то либо к ним приваривать паровые каналы, но надо уметь сваривать чугун. Либо, как это делал Романтик, заливать гильзы снаружи алюминием и в них сверлить (фрезеровать) каналы, места креплений и т.д., но для этого придется соорудить печку для плавки алюминия.

КДЕ, я чугунную гильзу трогать не буду. Лучше сделаю две крышки для цилиндра из толстого листового железа со впускными каналами (приваренными трубками) и стяну крышки с цилиндром и прокладками между ними длинными шпильками. В одной из крышек будет отверстие под шток с сальниковой набивкой.

24 минуты назад, КДЕ сказал:

Можно конечно и 32мм поставить, работать то будет, но скорее всего с большими или средними отсечками.

Я тут в теорию по золотникам залез. Не будет обрезанный поршень от пилы работать оптимально. Золотник должен на достаточно большое время полностью перекрывать впускное окно цилиндра. Как раз на то время, пока пар расширяется в цилиндре после отсечки.

11 минут назад, Limor сказал:

Золотник должен на достаточно большое время полностью перекрывать впускное окно цилиндра.

Когда то тоже думал о подобном поршневом золотнике из поршней от газонокосилки, когда ещё не совсем плюнул на такие золотники... Можно попробовать сделать каждый поршенек золотника из двух обрезанных поршней, плотно состыкованных обрезанными юбками между собой, так что у каждого такого поршенька будет 4 поршневых кольца. Тогда длина поршеньков будет достаточной, чтобы обезпечить перекрыши. Если давление, на котором думаете работать не превышает 10-12атм я бы посоветовал плоский золотник. Его сделать легче и получить любые необходимые отсечки.

1 час назад, Limor сказал:

Золотник должен на достаточно большое время полностью перекрывать впускное окно цилиндра. Как раз на то время, пока пар расширяется в цилиндре после отсечки.

Все верно, но чтобы утверждать

1 час назад, Limor сказал:

Не будет обрезанный поршень от пилы работать оптимально.

Надо считать. Многое будет зависеть от размеров парового канала, который должен перекрывать золотник и соответственно размеров золотника. 

1 час назад, Limor сказал:

я чугунную гильзу трогать не буду. Лучше сделаю две крышки для цилиндра из толстого листового железа со впускными каналами (приваренными трубками) и стяну крышки с цилиндром и прокладками между ними длинными шпильками.

С цилиндром такой вариант пройдет, а как  и где Вы планируете крепить паровые каналы к золотниковой гильзе?

14 часов назад, КДЕ сказал:

но чтобы утверждать

15 часов назад, Limor сказал:

Не будет обрезанный поршень от пилы работать оптимально.

Надо считать. Многое будет зависеть от размеров парового канала, который должен перекрывать золотник и соответственно размеров золотника. 

Там слишком мало расстояние между поршневыми кольцами, чтобы перекрыть впускные окна и обеспечить перекрыши. Лучше тогда сделать поршень золотника из 2 обрезанных поршеньков, как говорит Паровичкофф. Но думаю, что такая конструкция не будет достаточно жесткой и разболтается, если внутри между поршеньками не вставить втулку.

Кажется, действительно проще сделать плоский золотник. Только надо разобраться с теорией, чтобы правильно подсчитать размеры.

Я остановился на другом размере цилиндра - 82мм. В качестве цилиндра думаю подойдет ремонтная гильза ВАЗ 21083. Поршень тоже от ВАЗ, только выбрать без выемок под клапана.

С каким паром планируете работать (давление, температура)?

Какая мощность нужна?

КДЕ, у меня нет пока других целей, кроме как вообще что-то работоспособное построить. Поэтому сильно вперед загадывать не буду, но некие ориентиры в голове все же есть. Думаю лошадиных сил 8-10 достичь было бы не плохо. Котел думаю построить водотрубный атмосфер на 10.

1 час назад, Limor сказал:

лошадиных сил 8-10 достичь было бы не плохо

Это для длительного режима или короткого (насколько короткого)?

Limor, прочитайте вот эту 

Книгу.снимет множество вопросов.в том числе-почему не очень хорош ваш выбор заготовок.

4 часа назад, Limor сказал:

Кажется, действительно проще сделать плоский золотник.

В этом случае Вам придется работать с насыщенным паром, а это значит, что будут большие потери от первичной конденсации. Чтобы их компенсировать придется делать более производительный котел, что в свою очередь приведет и к большему расходу топлива. Разница по расходу пара примерно в полтора раза. С другой стороны бонусом насыщенного пара может быть возможность "сэкономить"  на системе смазки, если не заставлять паровую машину работать с большими оборотами. Особенностью плоского золотника также будет то что с повышением давления его сильнее прижимает к золотниковому зеркалу, что с одной стороны уменьшает утечки, но с другой приводит к увеличению трения, что влечет за собой усиление износа и увеличение потерь мощности на привод золотника.

В 21.12.2020 в 16:38, Limor сказал:

например, втулок корпуса заднего моста МТЗ с внутренним диаметром 32мм в качестве цилиндров поршеньков золотника. Только вырезать в них окна для перепуска пара и внутри отполировать

 Проще взять главный цилиндр сцепления, он чугунный, с фланцем для крепления и крышкой в торце, правильно обработан...

В 21.12.2020 в 16:38, Limor сказал:

. Гильза с поршнем от ГАЗ-3307. Диаметр 92мм. Предполагаю отрезать юбку по маслосъемному кольцу и просверлить по центру донышка поршня отверстие под шток. Гайка штока будет заворачиваться внутри поршня.

Не выйдет, головка поршня ГАЗ-3307 меньше диаметра цилиндра почти на миллиметр, ну если только взять поршень на два ремонтных размера больше, и проточить голову в нужный размер, с углублением канавок под кольца. Проще уже с нуля сделать.

В 21.12.2020 в 17:40, Limor сказал:

Судя по тому, что пишут в интернетах, температура донышка поршня в ДВС достигает в пиках 800-1000 градусов,

Алюминий превращается в жидкость при 650  У самых самых форсированных двс дно поршня нагревается до 320с максимально.

 Хотите сделать паровик из готовых автомобильных деталей? Возьмите воздушный компрессор от ЗИЛа, и просто приделайте к нему золотник.

 И учтите, самое сложное это котёл, так что не рекомендую замахиваться на большие цилиндры, чем скромнее поставите цель, тем больше шансов что доделаете.