Ciepło wytwarzane pod kotłem powoduje wrzenie wody, w efekcie powstaje para wodna, która poprzez układ rozrządu doprowadzana jest do cylindra. W cylindrze pracuje tłok, wprawiany w ruch poprzez naprzemienne wpuszczanie będącej pod ciśnieniem pary do przedniej i tylnej części cylindra. Ruch posuwisto zwrotny tłoka przenoszony jest za pośrednictwem korbowodu na wał korbowy i koło zamachowe.
W pewnym uproszczeniu możemy powiedzieć, że ruch „tam i z powrotem” przy pomocy sprytnego rozwiązania mechanicznego zamieniany jest na ruch obrotowy. Konstrukcja ta wykorzystywana jest nie tylko w maszynach parowych ale też w większości silników cieplnych, np. spalinowym silniku benzynowym dwu i czterosuwowym, w silnikach wysokoprężnych Diesla…
ILUSTRACJE: fotografie przemysłowych maszyn parowych, parowozów z XX wieku i historycznych konstrukcji George’a Stephensona lub Richarda Trevithicka.
EKSPONATY POKAZOWE i POMOCE NAUKOWE: modele dydaktyczne maszyn parowych używane i produkowane jako pomoce szkolne. Przekrój silnika parowego oraz działająca maszyna napędzana sprężonym powietrzem (trudne do zdobycia, ale w niektórych placówkach szkolnych pojedyncze sztuki się zachowały).
NARZĘDZIA: piła do drewna, wiertarka stołowa lub ręczna, wiertła śr. 2.4 mm, 3 mm, nożyczki, nóż introligatorski, ołówek, linijka, pistolet do kleju na gorąco (z zapasem kleju), młotek, szczypce uniwersalne, szczypce do gięcia drutu, szczypce do cięcia grubego drutu.
MATERIAŁY:
- płyta CD, 2 szt.
- listwa drewniana 10 x 50 mm, dł. 200 mm
- listwa drewniana 5 x 30 mm, dł. 70 mm, 2 szt.
- drut śr. 2.5 mm, dł. 130 mm
- gwoździe 1.2 x 18, 4 szt.
- krążek drewniany śr. 20 mm, 2 szt.
- piłeczka od tenisa stołowego
- tektura gr. 2.5 mm
- karton ~200 g, format 100 x 250 mm
- tektura gr. 1 mm, format 100 x 145
MONTAŻ:
1. Z listwy drewnianej 10 x 50 mm odciąć podstawę o dł. 200 mm
2. Z listwy drewnianej 5 x 30 mm odciąć dwa wsporniki o dł. 70 mm
3. We wspornikach wywiercić otwory wiertłem o śr. 3 mm w osi symetrii równoległej do dłuższego boku i w odległości 10 mm od krawędzi krótszego boku.
4. Jeden ze wsporników przybić (lub przykleić klejem na gorąco) z boku podstawy w odległości ~15 mm od krawędzi.
5. W obu krążkach o śr. 20 mm wywiercić koncentryczne otwory wiertłem 2.4 mm
6. Po jednym krążku przykleić klejem na gorąco centralnie na każdej z płyt CD.
7. Z drutu o śr. 2.5 mm wygiąć wał korbowy, orientacyjne wymiary zasadniczych części na fotografii.
8. Z tektury o gr. 2.5 mm wyciąć korbowód tłoka.
9. Korbowód przykleić klejem na gorąco do tłoka (piłeczki od tenisa stołowego) a po stronie wolnej wywiercić otwór o śr. 3 mm.
10. Zamontować tłok z korbowodem na wale korbowym.
11. Z tektury gr. 1 mm wyciąć prostokąt o wymiarach 100 x 145 mm.
12. Uformować ostoję cylindra.
13. Z kartonu ~200 g wyciąć prostokąt o wymiarach 100 x 250 mm.
14. Uformować (zwinąć) cylinder o średnicy wewnętrznej większej o około 2 mm od średnicy tłoka.
15. Wkleić przy pomocy kleju na gorąco cylinder w ostoję a cały zespół przymocować do podstawy w odległości 35 mm od wspornika.
16. Wał korbowy z korbowodem włożyć w otwór wspornika wcześniej wsuwając tłok do wnętrza cylindra. Przymocować drugi wspornik (przy pomocy kleju na gorąco lub gwoździ).
17. Końce wału korbowego powinny wystawać na ok. 15 mm z każdej strony, w razie potrzeby – skrócić. Nałożyć koła zamachowe wykonane z płyt CD.
Model maszyny, który wykonaliśmy nie jest klasyczną konstrukcją tego typu wykorzystującą energię cieplną pary wodnej. Posiada jednak wszystkie podstawowe elementy konstrukcyjne (wał korbowy, korbowód, tłok, koło zamachowe) a podczas pracy zamienia ruch posuwisto zwrotny na obrotowy… Natomiast do napędu tłoka poruszającego się w cylindrze wykorzystywane jest zmienne ciśnienie powietrza oraz zjawisko bezwładności obiektu pozostającego w ruchu.
Do napędu wykorzystujemy nasz układ oddechowy, przykładając usta do cylindra i na zmianę wydmuchując i wciągając powietrze. Zabawka poza wykorzystaniem jej do demonstracji zasady działania silnika parowego może pełnić też funkcje treningową do koordynacji i stabilizacji oddechu. Oprócz wykorzystywania naszego układu oddechowego, można też spróbować zastosować do napędu urządzenia sprężonego powietrza zamkniętego w puszce z dozownikiem. Należy tylko z wyczuciem aplikować strumień skierowując go do wnętrza cylindra modelu, w rytm pracy urządzenia. Po krótkim treningu na powinno się udać.
NARZĘDZIA: piła do drewna, wiertarka stołowa lub ręczna, wiertła śr. 2.4 mm, 3 mm, nożyczki, nóż introligatorski, ołówek, linijka, pistolet do kleju na gorąco (z zapasem kleju), młotek, szczypce uniwersalne, szczypce do gięcia drutu, szczypce do cięcia grubego drutu.
MATERIAŁY:
- płyta CD, 2 szt.
- listwa drewniana 10 x 50 mm, dł. 200 mm
- listwa drewniana 5 x 30 mm, dł. 70 mm, 2 szt.
- drut śr. 2.5 mm, dł. 130 mm
- gwoździe 1.2 x 18, 4 szt.
- krążek drewniany śr. 20 mm, 2 szt.
- piłeczka od tenisa stołowego
- tektura gr. 2.5 mm
- karton ~200 g, format 100 x 250 mm
- tektura gr. 1 mm, format 100 x 145
MONTAŻ:
1. Z listwy drewnianej 10 x 50 mm odciąć podstawę o dł. 200 mm
2. Z listwy drewnianej 5 x 30 mm odciąć dwa wsporniki o dł. 70 mm
3. We wspornikach wywiercić otwory wiertłem o śr. 3 mm w osi symetrii równoległej do dłuższego boku i w odległości 10 mm od krawędzi krótszego boku.
4. Jeden ze wsporników przybić (lub przykleić klejem na gorąco) z boku podstawy w odległości ~15 mm od krawędzi.
5. W obu krążkach o śr. 20 mm wywiercić koncentryczne otwory wiertłem 2.4 mm
6. Po jednym krążku przykleić klejem na gorąco centralnie na każdej z płyt CD.
7. Z drutu o śr. 2.5 mm wygiąć wał korbowy, orientacyjne wymiary zasadniczych części na fotografii.
8. Z tektury o gr. 2.5 mm wyciąć korbowód tłoka.
9. Korbowód przykleić klejem na gorąco do tłoka (piłeczki od tenisa stołowego) a po stronie wolnej wywiercić otwór o śr. 3 mm.
10. Zamontować tłok z korbowodem na wale korbowym.
11. Z tektury gr. 1 mm wyciąć prostokąt o wymiarach 100 x 145 mm.
12. Uformować ostoję cylindra.
13. Z kartonu ~200 g wyciąć prostokąt o wymiarach 100 x 250 mm.
14. Uformować (zwinąć) cylinder o średnicy wewnętrznej większej o około 2 mm od średnicy tłoka.
15. Wkleić przy pomocy kleju na gorąco cylinder w ostoję a cały zespół przymocować do podstawy w odległości 35 mm od wspornika.
16. Wał korbowy z korbowodem włożyć w otwór wspornika wcześniej wsuwając tłok do wnętrza cylindra. Przymocować drugi wspornik (przy pomocy kleju na gorąco lub gwoździ).
17. Końce wału korbowego powinny wystawać na ok. 15 mm z każdej strony, w razie potrzeby – skrócić. Nałożyć koła zamachowe wykonane z płyt CD.
Model maszyny, który wykonaliśmy nie jest klasyczną konstrukcją tego typu wykorzystującą energię cieplną pary wodnej. Posiada jednak wszystkie podstawowe elementy konstrukcyjne (wał korbowy, korbowód, tłok, koło zamachowe) a podczas pracy zamienia ruch posuwisto zwrotny na obrotowy… Natomiast do napędu tłoka poruszającego się w cylindrze wykorzystywane jest zmienne ciśnienie powietrza oraz zjawisko bezwładności obiektu pozostającego w ruchu.
Do napędu wykorzystujemy nasz układ oddechowy, przykładając usta do cylindra i na zmianę wydmuchując i wciągając powietrze. Zabawka poza wykorzystaniem jej do demonstracji zasady działania silnika parowego może pełnić też funkcje treningową do koordynacji i stabilizacji oddechu. Oprócz wykorzystywania naszego układu oddechowego, można też spróbować zastosować do napędu urządzenia sprężonego powietrza zamkniętego w puszce z dozownikiem. Należy tylko z wyczuciem aplikować strumień skierowując go do wnętrza cylindra modelu, w rytm pracy urządzenia. Po krótkim treningu na powinno się udać.
