А. АБРАМОВ і П.ХАЄБНІКОВ
А. АБРАМОВ І П. ХЛЄБНІКОЙ
САМОРОБНІ ЕЛЕКТРИЧНІ І ПАРОВІ ДВИГУНИ
ВИДАВНИЦТВО цк ЛКСМУ молодь» КИЇВ 1949
8с£
САМОРОБНІ ЕЛЕКТРОМОТОРИ 1 ТРАНСФОРМАТОР
ВИЗНАЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕКТРОМАГНІТІВ
Понад сто років тому вчені помітили, що коли вставити в котушку ізольованого мідного дроту залізний прут, то він стає потужним магнітом, якщо по дроту йде струм. Ви знаєте, напевно, що коли доторкнутись яким-небудь магнітом до стальної голки, вона теж стає магнітом. І після того, як відведете магніт від голки, вона не втрачає магнітних властивостей. А залізо поводить себе інакше. Коли відняти магніт від цвяха, він «розмагнічується». Залізний прут діє як магніт тільки той час, доки по дроту котушки йде струм.
Це було відкриття величезної важливості. Хіба можна уявити собі сучасну промисловість без електромагнітів? Це так само неможливо, як уявити собі наше життя без електричних лампочок.
Один професор того часу писав: «Дивуєшся, як чуду, коли бачиш, що в ту мить, коли дріт замикає гальванічне коло і струм починає йти, якір з тягарем на вісім фунтів і більше притягується навіть з відстані і відпадає в ту мить, як коло розмикається».
'Притяганню восьми фунтів дивувались колись! А що сказати про теперішні електромагніти, які притягують з не-чуваною силою? Про магніти, які тримають тисячі кілограмів!
Спробуйте зробити собі невеликий електромагніт. Робота його здивує вас не менше.
Роздобудьте старий залізний болт завдовжки приблизно 10 см і діаметром 10 мм. Намотайте на нього на довжині 5—6 см мідну ізольовану дротину діаметром 0,4—0,5 мм. Мотати треба щільно, виток до витка, спочатку один ряд,
З
на нього другий, зверху третій, доки
,|	не намотаєте 200—250 витків. Піде
І	на це приблизно 10 м дроту.
Кінці обмотки очистіть від ізоляції ЦІ	* приєднайте до пластинок кишенько
ІИ	і	вої батарейки. Випробуйте, яку вагу
Ц||	|	може вдержати ваш саморобний
і	електромагніт (мал. 1). Ви здивує-
ДГ	тесь, зваживши тягар, який тримає
|І	ваш електромагніт. Правда, недовго
111 І	працює батарейка: струм в обмотці
К ЯІ і І	електромагніта для неї надто велике
й | ||Р	навантаження. Маючи електромагніт
। батарейку, ви зможете проробити безліч дуже цікавих дослідів.
Мал. і. Дослід 3 елек- Все-таки дивна річ: як тільки по тромагнітом. дротині проходить струм, болт стає магнітом і до нього підскакують із столу легкі залізні і стальні предмети. Значить, щось відбувається навколо магніта. Звичайно, щось відбувається, і неважко навіть побачити, що саме.
Напиляйте побільше залізних опилків і просійте їх через густе сито. Покладіть на стіл звичайний підковоподібний магніт, накрийте його аркушем щільного білого паперу і посипте папір опилками. Нічого особливого не помічаєте? Постукайте по паперу пальцем, щоб опилкам легше було пересуватись по ньому, і ви побачите, що опилки утворять якісь ясно помітні ланцюжки. Тут не може бути ніякого сумніву: тонкі ланцюжки опилків з’єднали полюси магніта. І навколо магніта опилки розмістились у певному порядку, Причому густіше біля полюсів, а чим далі, тим менш густо (мал. 2). Фізики назвали простір навколо магніта магнітним полем, а лінії, по яких розміщуються опилки, — силовими лініями магнітного поля.
З допомогою залізних опилків ви можете побачити, що відбувається з магнітним полем, коли до полюсів магніта наближається залізний предмет. Підкладіть під папір до полюсів магніта невеличкий залізний ключик, постукайте по паперу, — і ви побачите, що опилки швидко перебудуються в нову фігуру. Вони згустяться навколо ключика, загнуться до нього: магніт притягує (мал. 3).
А спробуйте покласти перед полюсами підкови невеликий намагнічений стрижень і постукайте по паперу. Якщо
4
Мал. 2. Магнітне поле підковоподібного магніта.
Мал. 3. Магніт притягує ключик.
коло північного полюса підковоподібного магніта буде північний полюс стрижня, ланцюжки опилків дуже цікаво перебудуються. Від північного полюса підковоподібного магніта лінії поля загнуться, обійдуть північний полюс стрижня і підуть до його південного полюса. Вони «не хочуть» з’єднуватися з північним полюсом стрижня. Зате до цього полюса стрижня підуть майже прямі лінії від південного полюса підкови (мал. 4). Різнойменні полюси
притягуються один до одного, а однойменні відштовхують-
ся. Не будь тертя, стрижень повернувся б.
Але чи йдуть лінії поля навколо магніта в усі сторони? Можете перевірити. Укріпіть магніт на столі полюсами догори. Покрийте полюси аркушем паперу, насипте опилків і постукайте по паперу. Знов
опилки утворюють ланцюжки і покажуть розміщення силових ліній поля. Значить, і вздовж і впоперек навколо магніта йдуть лінії поля, значить, напевно, йдуть вони в усі сторони. Це теж можна перевірити. Укріпіть магніт над столом на підставці полюсами вниз. Виріжте з цупкого паперу маленьку лопаточку, наберіть нею трохи опилків і піднесіть до полюсів магніта. Опилки підскочать і
Мал. 4. Магніт намагається повернути стрижень.
пристануть до магніта. Піднесіть Ще кілька порцій опилків, і на полюсах магніта повисне «бесідка»,
5
Мал. 5. «Бесідка» | з опилків.
тільки «дахом» униз (мал. 5).
Ланцюжки опилків у цій «бесідці» розмістяться так само, як розміщувалися раніше, — уздовж і впоперек магніта, тільки зараз вони йдуть в усі сторони навколо полюсів.
Для цього досліду потрібен сильний магніт.
Користуючись властивістю електромагніта розмагнічуватись, як тільки вимикається струм, можна дістати безперервне обертання залізного стрижня навколо полюсів — зробити електромотор.
МОТОР З ДВОХ ГВИНТІВ З ПРОСТИМ ЯКОРЕМ
Візьміть великий залізний шуруп, намотайте на нього 300 витків ізольованого мідного дроту діаметром 0,2—0,25 мм і вкрутіть в деревинку. Виріжте з жерсті з-під
консервної банки десяток смужок, проколіть усі їх посе-
Мал. 6. Перший дослід обертання якоря.
редині і надіньте на в’язальну спи* цю. Щоб смужки не розходились віялом, обтягніть кінці теж жерстяними смужками. Вийде яктр
Спицю-вісь з якорем поставте біля шурупа (мал. 6) так, щоб якір проходив над ним по можливості ближче. Тепер, якщо в обмотку пустити струм, гвинт намагнітиться і притягне якір. У цей момент струм треба вимкнути, але якір не зупиниться: він з розгону проскочить далі, бо гвинт розмагнітився і більше не притягує якоря. Коли якір буде наближатись до гвинта другим кінцем, знов ввімкніть струм. Електромагніт знов сіпне до себе якір, але ви знов вимкніть струм, якір знов проскочить над
6-
гвинтом і буде обертатись весь час, доки ви будете вмикати і вимикати струм.
Звичайно, вмикати струм руками незручно. Та й який не мотор, коли треба весь час коло нього стояти і доторкуватись до нього дротиною! Треба так придумати, щоб струм сам пере
Мал. 7. Найпростіший електромотор.
ривався, коли це треба. І тримати вісь пальцями не годиться. Треба влаштувати рамку у вигляді букви П, в якій стояла б вісь.
Так можна зробити мотор. Але краще зробити його сильнішим: добавити ще один гвинт з обмоткою. Тоді при ввімкненні струму гвинти-електромагніти будуть тягти якір одразу за обидва кінці. При цьому краще поставити не два окремі гвинти, а сполучити їх унизу жерстяними смужками, щоб вийшов підковоподібний електромагніт.
Наш мотор (мал. 7) можна швидко зробити.
З товстої фанери або дощечки завтовшки 0,5 см випи* ляйте основу мотора — кружок діаметром 8 см.
Підберіть два шурупи завдовжки по 4 см з плоскими
головками.
Шурупи краще взяти товсті, діаметром приблизно 4—6 см. Якщо роздобудете довші, доведеться тільки подовжити стояки рамки, в якій тримається вісь. Палички-стояки повинні бути на 1, 5 см вищі кінців гвинтів, вкручених у дощечку. їх треба добре укріпити. Видовбайте в основі два отвори, промажте всередині клеєм і забийте палички (мал. 8).
З жерсті виріжте смужку завдовжки 9 см і завширшки менше сантиметра (7—8 мм). Це буде перекладина для осі, або, як її називають, «підшипник». Загніть смужку
Мал. 8. Виготовлення підшипника.
можна знімати.
однаково з обох кінців. Вона повинна щільно входити між паличками.
Виріжте з жерсті ще дві смужки завширшки 1 см і завдовжки 4—5 см. Вставте підшипник на місце і обтягніть заготовленими смужками кінці паличок. На малюнку 8 показано, як це треба зробити. Там видно, що кінці смужки підшипника загинаються вгору і не дають розмотуватись тим смужкам, які прикріплюють його до паличок. При такій будові а це дуже важливо.
Для осі підберіть в’язальну спицю або цупку дротину. Можете взяти обрізок велосипедної спиці, але в’язальна зручніша: у неї гострий кінець. Точно в центрі підшипника пробийте цвяхом або шилом отвір, в який вставлятиметься вісь. Отвір повинен бути таким, щоб вісь у ньому оберталася легко, але не хиталась.
У всякому моторі е дві частини: одна нерухома, її називають статер, друга обертається — ротор. У нашому моторі статор — це дощечка з паличками, підшипником і електромагнітом, а ротор — вісь із смужками і переривником струму.
Смужки ротора виріжте з жерсті. їх повинно бути десять штук. Довжина смужки — 4,5 см, ширина—1,5 ом. У центрі кожної смужки пробийте отвір по товщині ОСІ. Коли проб’єте, з одного боку вийде гладенько, а з другого боку, біля країв отвору, утворяться зазубрини — задирки. їх треба зняти. Покладіть смужку на кусок заліза задирками догори і розплющіть їх молотком. Смужка стане гладенькою, але отзір зменшиться. Тоді знов пробийте його цвяхом і знов розплющіть. Повторіть це кілька разів. Задирок не буде, отвір стане таким, що смужка туго надінеться на вісь. Складіть всі їх на осі і тугіше обтягніть кінці ниткою, дротиною або вузенькими смужками жерсті.
Можна братись до найважчої частини мотора і — до електромагніта.
я
Насамперед намітьте на дощечці-основі місця гвинтів. Головки гвинтів по-винні бути якраз під кінцями смужок ротора (мал. 9). Коли намітили місця гвинтів, наріжте з жерсті десять смужок завширшки 1,5 см і завдовжки 5 см. У цих гмужках треба зробити вирізи по кінцях так, щоб в них туго проходили гвинти Глибину вирізів підрахуйте самі. Подивіться на малюнок 9, як лежать ці смужки, і тоді все буде зрозуміло.
Відмітьте на гвинтах, скільки залишається місця для обмотки, викрутіть гвинти і обклейте їх одним-двома шарами паперу. Обклеювати треба тільки там, де буде обмотка.
Якщо виявиться, що гвинти потрібної вам довжини тонкі, доведеться до обклеювання папером обмотати їх жерстяними стрічками до товщини 6—8 мм.
Виріжте з картону чотири кружечки діаметром па 1,5 см, проріжте в них отвори, надіньте на гвинти й приклейте. Вийдуть котушки, на які зручно намотувати дріт.
Дріт для електротехнічних приладів буває різних діаметрів, з різних матеріалів, але найчастіше виготовляється з міді. Він має такі позначення: ПБО, ПБД, ПШО, ПШДГ ПЕ, ПЕБО. Ці позначення легко розшифрувати. Буква П завжди означає — дріт (проволока); буква Б вказує, що дріт ізольований (обмотаний) бавовняною ниткою, а буква Ш — шовковою ниткою. Якщо стсїгь буква О, значить один ряд ниток в ізоляції, якщо буква Д — два ряди ниток, один на одному. Буква Е означає, що дріт вкритий емаллю — емальований. Марка ПБД — це дріт ізольований бавовняними нитками в два ряди. Така комбінація, як ПЕБО, означає: дріт емальований, зверху ізольований ба
9
вісь правильно оберталась.
Мал. 10. «Лавочка» прив’язується двома смужками жерсті.
вовняною ниткою в один ряд. Так легко розібрати будь-яке позначення.
Для обмотки електромагнітів однаково, який сорт дроту взяти, аби тільки він був ізольований і не товщий 0,3 мм; можна взяти 0,2 мм або 0,25 мм. Діаметр дроту вважається без ізоляції.
На кожен гвинт треба намотати по 250—300 витків дроту, акуратно, виток до витка. Кінець обмотки зав’яжіть ниткою, інакше дріт розмотається.
Обмотані гвинти можна вкрутити в основу, але спочатку треба ще зробити маленький пристрій, для того щоб
Виріжте з жерсті смужку завширшки 1,5 см і завдовжки 4 см. Зігніть її в «лавочку» і прив’яжіть смужками жерсті або дротиною до пластинок електромагніта (мал. 10). У центрі «лавочки» проробіть отвір по діаметру осі і поставте всі частини на місця.
Вкрутіть гвинти і -відрегулюйте положення смужок ротора на осі. Вони
повинні проходити на відстані 1—2 мм від головок гвинтів.
Чим менша буде відстань між смужками ротора і головками гвинтів, тим сильніше тягтиме електромагніт, тим краще, значить, буде працювати мотор. Але дуже близько підводити ротор теж не можна: у момент ввімкнення струму електромагніт так. дуже притягує смужки, що вони вигинаються і зачіпають за головки гвинтів.
Коли після кількох дослідів підберете найкращу відстань між смужками і електромагнітом, закріпіть якір на осі. Очистіть від ізоляції кусок дзвінкового дроту і намотайте на вісь над смужками. Намотайте стільки, щоб вісь можна було трохи підняти.
Залишається тільки виготовити переривник струму. Як його зробити, видно на малюнку 11. Це просто дротяна рамка, прикручена до осі.
Власне переривник складається з двох частин: рамки на осі і пружинки,укріпленої в стояку підшипника.
10
Мал. 11. Під якорем прикручується дротяна рамка переривника.
Поставте ротор на місце і в одному із стояків, якраз проти рамки переривника, просвердліть шилом отвір. Шило краще брати не кругле, а гранчасте — воно дуже добре свердлить. Скрутіть з дротини пружинку, вставте в отвір стояка і закріпіть сірничком. Зрозуміло, що рамка і пружинка виготовляються з дроту без ізоляції.
Той кінець пружинки, який входить всередину ротора, треба вигнути так, щоб він торкався рамки тільки тоді, коли треба ввімкнути струм. Поставте смужки ротора точно між гвинтами (мал. 12, зліва). У цьому положенні пружинка повинна доторкуватись до рамки. Коли смужки перебувають якраз над гвинтами, рамка проходить, не торкаючись пружинки (мал. 12, справа). Постарайтесь вигнути пружинку дуже точно — від цього залежить, добре чи погано працюватиме мотор.
Коли все добре відрегулюєте, можна почати випробовування. Спочатку спробуйте, як працює мотор з одним
Мал. 12 Ліворуч — пружинка торкається рамки, праворуч — відійшла від неї.
Н
ввімкненим гвинтом» а потім додайте другий — одразу важко правильно приєднати обидва.
Нам треба дістати з’єднання обмотки гвинта з рамкою переривника, але до нього чи до осі приєднати дротину не можна: адже вони обертаються. Можна зробити інакше. Якщо вісь стоїть на смужках електромагніта статора
Мал. 13. Приєднання батарейки * торкається «лавочки», до мотора.	досить приєднати до них
провід, і струм попаде в рамку. Очистіть від ізоляції один кінець обмотки гвинта і щільно вставте у щілину між смужками електромагніта.
Другий кінець обмотки, теж без ізоляції, приєднайте до якої-небудь пластинки батарейки кишенькового ліхтарика. До того кінця пружинки переривника, який виходить з зовнішнього боку стояка, прикрутіть кусок дротини і приєднайте її другим кінцем до другої пластинки батарейки (мал. 13).
Поверніть рукою вісь, і ротор повинен одразу швидко закрутитись. Якщо він не йде, уважно перевірте, чи все правильно зроблено: чи правильно стоїть рамка на осі» чи немає де-небудь обриву дротини. Мотор обов’язково пови-
нен працювати.
Коли налагодите і підрегулюєте пружинку, можете ввімкнути обмотку другого гвинта. Той провід, який ішов від обмотки першого гвинта до смужок електромагніта біля «лавочки», від'єднайте і прикрутіть до одного з кінців обмотки другого гвинта. Другий кінець обмотки першого гвинта так і залиште приєднаним до пластинки батарейки. Вільний кінець обмотки другого гвинта приєднайте до пластинок статора коло «лавочки» (мал. 14, зліва). Ящцо мотор став далеко краще працювати, значить обмотка другого гвинта ввімкнена правильно. Якщо зовсім перестав працювати, це не страшно, треба тільки змінити приєднання кінців обмотки. Той провід обмотки другого гвинта, що
12
йшов до пластинок статора, прикрутіть до провода обмотки першого гвинта, а той, який був прикручений до цього про-йода, приєднайте до пластинок статора — мотор одразу загуде (мал. 14, справа). Змажте вісь мастилом у тих місцях, де вона треться, і мотор піде ще краще.
Замість батарейки можете пускати мотор від сітки міського струму — він буде краще працювати. Але, звичайно, прямо в сітку вмикати не можна: дріт розжариться, на ньому обвуглиться ізоляція, потім він зовсім розтопиться, можуть перегоріти запобіжники в квартирі, буде багато неприємностей. Треба знизити напругу. Є спеціальні трансформатори для дзвінків. Вони так і звуться «дзвінкові». Ці трансформатори знижують напругу міської сітки з 120 вольтів до 3, 5 і 8 вольтів.
З обох боків цих трансформаторів випущені гвинти. Там, де два гвинти, треба приєднати шнур з вилкою на кінці. Вилка вмикається в штепсель, і тоді з другого боку, де виступають три гвинти, можна приєднувати мотор.
На малюнку 15 показано, як вмикати трансформатор, між якими гвинтами у нього 3, 5 і 8 вольтів і як мотор приєднується на 8 вольтів. Там, де виступають три гвинти, напруга така невелика, що до гвинтів трансформатора і інших оголених місць можна спокійно доторкуватись: струм не «вдарить». Звичайно, до гвинтів, до яких підведена напруга в 120 вольтів, торкатись ні в якому разі не можна.
Якщо не знайдете дзвінкового трансформатора, можете
Мал. 14. Два способи вмикання обмотки другого гвинта.
13
Мал. 15. Вмикання електромотора від трансформатора «Гном».
взяти ті, які ставлять до випростувачів радіоприймачів для розжарення ниток ламп, або зробити собі спеціальний, як описано в цій книзі. Він працюватиме ще краще.
Наш перший мотор вийшов слабеньким. Це тому, що струм по обмотках електромагніта тече не весь час: чверть оберту ротор ввімкнений, чверть оберту вимкнений, потім знов чверть оберту, щоб ввімкнути, чверть оберту, щоб вимкнути. Він працює тільки двома поштовхами протягом одного оберту. Цієї хиби неважко позбутись.
14
МОТОР З ДВОХ ГВИНТІВ З ОБМОТКОЮ НА ЯКОРІ
При будуванні мотора можна використати визначну властивість магнітів притягуватись різнойменними полюсами і відштовхуватись — однойменними. Спробуйте звес-
ти однойменними полюсами два підковоподібні магніти, накладіть на них аркуш паперу і з допомогою залізних опилків подивіться на силові лінії магнітного поля. Ви побачите, як розходяться одна від одної лінії поля однойменних полюсів (мал. 16). Тепер зведіть магніти різнойменними полюсами і
Мал. 16. Однойменні полюси магнітів відштовхуються один від одного.
подивіться, як тягнуться
лінії поля від полюса до полюса.
Другий мотор можете зробити майже так, як перший, треба тільки добавити обмотку на смужки ротора. Цей
мотор показано на малюнку 17.
У першому моторі у нас тільки електромагніт статора тяг до себе смужки, а тут і вони ще намагнічуються струмом і через це далеко мильніше притягуються магнітом статора. Виходить далеко краще.
Другий мотор повинен так працювати: струм проходить по обмотках підковоподібного електромагніта статора і по обмотці електромаг
Мал. 17. Мотор з обмоткою на якорі.
і 5
ніта ротора; ротор намагнічується так, що, скажімо, найближчий до нас полюс його (мал. 18, угорі) стає північним, далекий — південним, а в цей час правий полюс магніта статора теж стає північним, а лівий — південним.
Вийде дуже добре: лівий, південний полюс статора відштовхне далекий, теж південний полюс ротора і потягне до себе найближчий, північний полюс; а правий полюс статора, навпаки, потягне до себе далекий полюс ротора і відштовхне близький. Значить, усі чотири полюси разом примусять ротор швидко повернутись. У той момент, коли полюси ротора стануть над гвинтами, треба вмить перемагнітити ротор (мал. 18, усередині).
Річ у тому, що головки гвинтів стають північними або південними полюсами залежно від того, в яку сторону тече струм по обмотках гвинтів. Якщо подивитись на полюс магніта зверху і якщо при цьому струм тече в напрямі
Мал. 18. Три положення якоря над гвинтами.
Мал. 19. Полюси електро магніта перемагнічуються при зміні напряму струму.
16
обертання годинникової стрілки (мал. 19, угорі), то цей полюс завжди стає південним, а якщо струм іде проти годинникової стрілки, полюс стає північним. Через це полюси підковоподібних магнітів завжди обмотуються в різні сторони. Але можна, не змінюючи напряму обмотки, намагнітити полюси навпаки: північний зробити південним, а південний — північним. Це дуже просто: треба поміняти приєднання кінців обмотки до батарейки (мал. 19, унизу).
Так от, якщо в той момент, коли полюси ротора стануть над полюсами статора, перемкнути кінці обмотки ротора, він перемагнітиться. Однойменні полюси ротора і статора стануть разом, знов почнуть відштовхуватись один від одного, і обертання ротора не припиниться (мал. 18, унизу). Ротор буде продовжувати рухатися в той самий бік, а не піде назад, бо він встиг трохи розігнатись, і кінці його обов’язково проскочать над гвинтами далі. Якщо кожен раз, коли полюси ротора проходитимуть над гвинтами, перемагнічувати їх, мотор працюватиме.
Приблизно так само був збудований найперший у світі електромотор, винайдений російським вченим Якобі. Понад сто років тому, у листопаді 1834 року, він збудував мотор, показаний на малюнку 20. Тільки вісь ротора була не вертикальною, як у нас, а горизонтальною, і магнітів було не два, а вісім — по чотири підковоподібних на статорі і на роторі. Свій мотор Якобі встановив у 1838 році на великій десятивесловій шлюпці і — теж вперше в історії — поплив з електричним двигуном по річці Неві. Дванадцять пасажирів розмістилось у шлюпці. Батарея в 320 елементів давала струм мотору.
Наша конструкція хоч далеко простіша, але працює добре. Можете виготовити цей мотор так само, як і перший. Добавити треба
Мал. 20. Старовинний малюнок мотора Якобі.
2 А. Абрамов і П. Хлебніков
17
тільки обмотку на якір, зробити другий
підшипник, вже не переривник, а так званий колектор, і пру-жинки-щітки. Адже тут треба не переривати струм, а перемикати кінці обмоток
якоря. Це й робить Мал. 21. Конструкція підшипника. колектор, а як — далі розберетесь.
У цьому моторі струм ввімкнений без перерв, весь час. Завдяки цьому мотор виходить далеко сильніший проти першого, а тому перекладина-підшипник повинна бути міцнішою. Вона може бути жерстяною, але, щоб не гнулась, зробіть, як на краях відер: підкладіть З боків дротину завтовшки приблизно 2 мм і загніть жерсть (мал. 21). Дротина закладається у вигляді двох П, які сходяться «ніжками». При цьому зручно надівати підшипник: витяг-
ніть трохи дротину, надіньте на стояки і втисніть назад — дротина зайде в канавки стояків, і підшипник буде міцно встановлений.
Довжину обмотки якоря розрахуйте так, щоб вона вмістилась між котушками статора. Не забудьте спочатку обклеїти якір папером, потім приклейте з обох боків картонні «щоки» і лише тоді обмотуйте. «Щоки» поставте так, щоб вони вільно проходили між котушками статора, і тоді будете певні, що не намотаєте далі, ніж треба. Кінці якоря обтягніть смужками жерсті.
Дріт потрібен діаметром 0,3 мм. Обмотувати почніть
з середини, від того місця, де проходить вісь. Намотайте акуратно, виток до витка, один ряд дроту до «щоки»; не розриваючи дроту, намотайте зверху другий ряд в тому ж напрямі назад до середини; потім третій ряд і назад четвертий (мал. 22).
Мал. 22. Обмотка якоря.
18
Не обриваючи дроту, у тому ж напрямі обмотайте другу половину якоря і зав’яжіть кінець, щоб обмотка не розійшлась.
На кожну половину якоря повинно лягти по 120—
130 витків (усього близько 12 м провода на всю обмотку).
На гвинти статора намотайте по 200 витків такого ж
дроту.
Для колектора треба виготовити правильний циліндрик з отвором у центрі точно по товщині осі. Ми перепробували багато способів: брали кусочок олівця і виштовхували з нього графіт, пробували вистругати паличку, просвердлити отвір для осі, — все погано виходить. Легко зробити правильну паличку на токарському верстаті, а без нього — ніяк. Найкраще виходить циліндрик з... паперу.
Наріжте з старого рисунка кілька смужок завширшки 2 см. Приготуйте рідкий столярний клей або добрий конторський і намотайте папір на вісь, весь час змазуючи його клеєм. Старайтесь мотати щільно, а про краї не думайте — нехай вийдуть нерівними, потім обріжете. Коли кінчиться одна стрічка, другу не накладайте на кінець першої, а приклейте встик, інакше вийде горбик. Намотайте циліндрик діаметром приблизно 1 см, обірвіть стрічку, обв’яжіть циліндрик ниткою і покладіть висохнути. Коли він висохне, обріжте гострим ножем з обох кінців. Довжина циліндрика повинна дорівнювати 1 см.
На циліндрику треба зробити дві обкладки. Добре, якщо дістанете для них тонку латунь. Спробуйте роздобути кусочок старої, так званої бергманівської трубки, в якій часто вмішають проводку до електромоторів або освітлювальну проводку. У крайньому разі можете взяти
кусочок жерсті.
Виміряйте ниткою довжину кола циліндрика, поділіть пополам і виріжте дві обкладки завширшки трохи менше від підрахованої. Довжина обкладки має бути така ж, як і довжина циліндрика. Обкладки схожі на лопату (мал. 23, зліва); до їх ручок приєднаються потім проводи.
Готові обкладки повинні
ЩІЛЬНО прилягати до цилінд- Мал. 23. Виготовлення колектора.
19
Мал. 24. Пружина клема (вгорі — розгортка, нижче — готова клема) і щітка.
рика. Зігніть їх і прив’яжіть ниткою з клеєм до циліндрика точно одну проти одної. Між обкладками повинні залишитись вузенькі щілинки. Якщо де-небудь обкладки колектора торкаються одна одної, мотор зовсім не буде працювати, а приєднана батарейка зіпсується.
От і готовий колектор. Надіньте його на
вісь і прикрутіть до ручок очищені від ізоляції кінці обмотки якоря (однаково, який кінець до якої ручки).
Тепер ви можете скласти весь мотор і виготовити щітки. їх найкраще робити так, як показано на рис. 24, унизу. Вони прості і пружинять добре.
Зігніть їх з мідного
дроту діаметром приблизно 1 мм.
Для зручного приєднання до мотора проводів зробіть за рисунком 24 (угорі) пружинисті клеми. їх конструкція зрозуміла з малюнків. Найкраще, коли дістанете пружинисту латунь; можна використати жерсть.
Залишається тепер правильно встановити колектор і приєднати кінці обмоток статора.
Завдання ко-
лектора пере- Мал. 25. При обертанні якоря колектор микати струм в	перемикає струм.
20
обмотці якоря. До обкладок колектора приєднані кінці обмотки якоря, а до щіток підводиться струм. На малюнку 25 видно, шо виходить при обертанні. Як тільки якір стає над гвинтами, щітки переходять з однієї обкладки на другу (мал. 25, унизу зліва). Значить, напрям струму в обмотці якоря змінюється і він перемагнічується. Ясно, що колектор повинен бути встановлений так, щоб саме тоді, коли якір стане над гвинтами, щітки перейшли на другі обкладки. Тут треба дуже уважно все зробити: невелика неправильність в установленні колектора дуже погіршує роботу мотора.
Кінці щіток приєднуються до клем. Вони просто затис-нуті під ними. До клем же приєднуються і кінці обмоток статора. Можете спочатку- випробувати роботу мотора, ввімкнувши обмотку одного гвинта, а потім другого, як робили в першому моторі. Можете одразу з’єднати обмотки обох гвинтів, розрахувавши, щоб напрям струму в обмотках був різний (мал. 26).
Якщо обидва гвинти обмотані в один і той самий бік, їх легко вмикати. Початий обмоток обох гвйнтів приєднайте до клем, а кінці обмоток з’єднайте між собою. Можете навпаки: кінці обмоток приєднати до клем, а початий — між собою. Це однаково.
Коли все зробите, перевірте; не поспішайте — поспішаючи легко помилитись. Примкніть батарейку, і ротор зразу сам зрушить з місця і піде все швидше і швидше. Цим мотором можете приводити в рух саморобні меха-
Мал. 26. Ліворуч — ввімкнена обмотка одного гвинта, праворуч — ввімкнено обидві обмотки.
21
нізми. Ввімкніть його від доброго, сильного трансформатора або від трьох-чотирьох великих елементів, і він рухатиме різні моделі, зроблені з «конструктора».
Мотор такого самого типу можна зробити інакше.
ЩЕ ОДИН МОТОР З ВЕРТИКАЛЬНОЮ ВІССЮ
Подивіться на будь-якудиашину, на будь-яку інженерну споруду — автомобіль, міст, літак — або навіть ,на такі прості речі, як відро, чайник, ложку. Багато частин їх дуже цікаво зроблено. Ви скажете: «Звичайно, у літаку, автомобілі є багато цікавих частин, а де ж їм бути в ложці або чайникуН І там вони є, тільки їх не помічають;
При виготовленні всякої речі перед інженером стоїть завдання зробити ії по можливості простіше, але мгйною і легкою. Міцність і легкість завжяи «воюють» між собрю. Зробити, скажімо, ложку товстою — вийде вона-мінною, але важкою- багато мета ту піде на неї: зробити*її тонкою — важитиме вона небагато, але зате гнутись буде легко.
Здається, ці два завдання ніяк не можна розв’язати одночасно, але техніки завжди стараються зро-___	бити все, що можна. А можна багато чого зро-ХУйх бити.
Подивіться на тонку Мал. 27Ї Ручка ложки профільована, алюмінійову ложку (мал.
27) ; бачите, уздовж ручки її йде канавка; ручка зроблена опуклою ніби для того, щоб здаватись товстою. Насправді це зовсім не для того. Якщо зробити ручку ложки не опуклою, а плоскою, ложка нікуди не буде годитись. Захочете ви нею набрати густого варення з банки — вона вигнеться дугою; захочете їсти пудинг такою ложкою, намучитесь; тільки цукор у чаї розмішаєте нею та кисіль рідкий з’їсте. Ні, скажете ви, не потрібна мені гака иожі а дайте міцнішу. А з тієї самої кількості атюмічію можна зробити міцну ложку: треба тільки прогнути уздовж ручки канавку, зробити її опуклою. Виявляється, зігнутий, як кажуть інженери, профільований, маїеріал при одній і тій самій вазі далеко міцніший від плоского.
22
Мал. 28. Різні профілі заліза.
У наших перших моторах підшипники укріплені між дерев’яними стовпчиками. Це зроблено тому, що жерстяні стояки не витримали б — швидко зігнулись. Якщо зробити стояки металевими, треба брати залізо завтовшки не менше 2 мм. А чи не можна все-таки зробити стояки жерстяними? З профільованої жерсті?
У будівництві вживають залізо різних профілів, де який вигідніше. Є залізні штаби (балки), зігнуті у вигляді букви Г — це кутове залізо. Є зігнуті у вигляді букви П — це швелерне. У вигляді букви Т — таврове. Якщо два Т складені разом ось так: — це двотаврове залізо. Є залізо, профільоване у вигляді латинської букви 2; його так і називають — зетове залізо. Кожен знає профіль рейки, труби або хвилястого заліза (мал. 28). Який профіль краще вибрати для стояків цашого мотора? Найзручніший швелер.
Та вже коли стояки з жерсті, то тоді, звичайно, і гвинти для електромагніта не треба застосовувати — треба
»
Мал. 29. Мотор з жерстяним статором і профільованим стояком.
зробити сердечник його жерстяним. Адже це дуже зручно: взяти пачку смужок жерсті, зігнути її в «підкову», і сердечник магніта готовий. Тут не треба шукати гвинти потрібних розмірів: мотор можна зробити зовсім невеликим (мал. 29).
Виріжте з жерсті десять змужок завдовжки по 15 см і завширшки 1,5 см. Зігніть їх у лещатах у букву П так, щоб перекладина вийшла завдовжки 4 см. Щоб смужки не розсипались, обтягніть жерстю полюси по всій довжині (мал. ЗО). Відріжте виступаючі кінці
і рівно обточіть напильником.
Якір виготовляється так само, як і в перших моторах. Тільки довжина його залежить від того, на якій відстані
один від одного будуть полюси
Мал. ЗО. Установлення сердечника електромагніта на дошці.
підковоподібного магніта статора. Якщо зробили їх на відстані 4 см один від одного — 5 см ззовні, — довжина смужок якоря повинна теж дорівнювати 5 см.
Колектор, щітки і клеми такі самі, як у другому моторі. Так само, як і в перших моторах, тут потрібен нижній підшипник для осі. Він теж вигинається у вигляді «лавочки» і двома жерстяними смужками прикріплюється до дерев’яної основи мотора. Дощечка основи — 7,5 х 7,5 см.
24
Мал. 31. Виготовлення профільованого стояка.
Коли відрегулюєте висоту кріплення якоря на осі, зробіть П-подібну арку для верхнього підшипника. Виріжте з жерсті смужку завдовжки 21 см і завширшки 2 см. Відігніть по довжині з обох боків півсантиметрові краї. Вийшов довгий швелер (мал. 31). У середині швелера відміряйте 7-сантиметрову частину; проріжте в цих місцях краї швелера і зігніть його в букву П. Знизу надріжте кінці по згинах на 0,5 см і розігніть лапки, якими стояк стане на основу мотора. Спробуйте, якою міцною вийшла наша жерстяна конструкція! І гарною, і простою, і дуже міцною.
Коли хочете, щоб цей мотор був сильніший за другий, зробіть обмотку проводом діаметром в 0,4 мм. Ізоляція може бути яка завгодно.
На якір намотайте чотири ряди дроту — по 80 виткіц на кожну сторону, а на електромагніт — по три ряди на кожен полюс, по 120 витків. Ввімкнення обмоток таке саме, як і в другому моторі.
Коли обмотка буде закінчена, пробийте швелерний стояк верхнього підшипника. Але треба ще подбати про те, щоб мотор працював в усіх положеннях. Зараз ротор може пересуватись у підшипниках, і якщо підняти вісь, обмотка ротора буде зачіпати за краї швелера.
25
Перш ніж остаточно прибивати стояк до основи, накрутіть на вісь над обмоткою якоря кілька витків дроту без ізоляції. Кількість витків треба розрахувати так, щоб дріт не спирався в швелер, а давав можливість трохи піднімати вісь, як зроблено в нас у першому моторі (мал. 11).
Усім, здається, гарний цей мотор, але ось через його потужність досить швидко розробляються отвори жерстяних підшипників. Вісь починає хитатись, і мотор доводиться «здавати в ремонт».
Якщо ви вмієте паяти, можете зробити добрі підшипники з обрізків дзвінкового дроту. їх дуже легко зробити: намотайте на вісь п’ять-шість витків дзвінкового мідного дроту діаметром 0,8 мм, розширте отвори підшипників у жерсті і вставте в них ці мідні вкладні; залишається трохи припаяти їх на місці, і все готове (мал. 32).
При цьому виходить подвійна вигода: підшипник зношується повільно, і в міді дуже легко обертається стальна вісь.
Найкраще впаювати підшипники в складений вже мотор. Але тоді може заодно припаятись і вісь. Цю перешкоду легко обійти: натріть вісь графітом чорного олівця, і можете спокійно паяти. Олово в цих місцях не пристане. У таких підшипниках добре тримається мастило, і мотор добре працює без перебоїв.
Раз уже паяєте, торкніться паяльником ще в чотирьох місцях — у згинах швелера (місця паянь показані стрілками на малюнку 32). Він теж трохи розхитується при роботі.
Тепер усе. До жодної деталі не доведеться робити зауважень.
26
ПРОСТИЙ МОТОР З ГОРИЗОНТАЛЬНОЮ ВІССЮ
Усім подобається наш третій мотор, але мало схожий він на справжній. Майже всі справжні мотори мають горизонтальну вісь, а наші —вертикальну. І якір у справжніх моторах завжди міститься всередині статора, а в нас
обертається окремо, над ним.
Мотор з горизонтальною віссю і якорем всередині статора зробити неважко. При такій конструкції магніти статора дужче діють на ротор.
Цей перший мотор з горизонтальною віссю зробимо простіше (мал. 33). Він дуже схожий на другий мотор. Приблизно такі ж гвинти і двополюсний якір з колектором, тільки трохи змінені форми електромагнітів: там магніт статора був підковоподібним, а тут він замкнений зверху. Така конструкція працює, як два підковоподібні
Мал. 33. Перший мотор з горизонтальною віссю.
магніти, складені однойменними полюсами (мал. 34).
Для виготовлення цього мотора роздобудьте два товстих гвинти. Тільки знайдіть гвинти покоротше, а то мотор вийде надто високим. Не знайдете товстих гвинтів, можете туго обтягти тонкі гвинти смужками жерсті. Намотайте жерсть до діаметра 6—7 мм.
Насамперед зробіть якір. Виріжте з жерсті дві смужки А завдовжки по 6,5 см і завширшки 1,5 см (мал. 35). Зігніть їх, як показано на малюнку. Там розміри проставлені в міліметрах. На кінці смужок треба надіти жерстяні обійми Б, вирізані відповідно до розмірів, показаних на тому самому малюнку. Цю заготовку якоря надіньте на вісь (в’язальну спицю) і обтягніть жерстяними смужками
5 5
Мал. 34. Так намагнічується електромагніт статора.
N N
Мал. 36. Перевірка якоря на контрольному верстатику.
Мал. 35. Деталі і конструкція двополюсного якоря.
у два шари. Два шари потрібні для збільшення маси заліза якоря. Обійми Б вигніть так, щоб вони утворили частини круга.
Зразу після виготовлення якір не виходить досить точний. Щоб перевірити його, зробіть спеціальний контрольний верстатик, показаний на малюнку 36.
Готовий, укріплений на осі якір кладеться у вийми двох стояків верстатика, а вістря зігнутої дротини — показника станка — підводиться до одного з полюсів якоря. При обертанні якоря під вістрям показника одразу видно, який кінець вийшов довший, який коротший. Довший кінець^ вкорочується легкими ударами молотка; при цьому якір треба тримати в руці. Пересуваючи якір на верстатику праворуч і ліворуч, можна перевірити точність виготовлення в будь-якій точці.
Колектор зробіть такий самий, як для другого мотора, і надіньте його на вісь якоря. Обмотується якір проводом 0,3 мм — по 100 витків на кожній стороні, у три ряди, так, як показано на малюнку 22.
Для статора виріжте десять смужок жерсті завдовжки по 10 см і завширшки 2,5 см. Складіть їх по п’ять штук і обтягніть кінці смужками жерсті завширшки 2,5 см. Середини заготовлених пачок зігніть точно по обіймах якоря, їх форму видно на малюнку 33. Між цими пачками — полюсами статора — повинен вміститись якір. Значить, треба старанно розрахувати висоту котушок і зробити їх міцнішими. У зробленому нами моторі висота котушок вийшла рівною 3 см. «Щоки» котушок ми зробили з то
28
ненької авіаційної фанери, а гільзи котушок скрутили з паперу. Котушки повинні щільно сидіти на гвинтах. Найпростіше обгорнути гвинти смужками паперу, заклеїти, зняти, а потім до цих паперових гільз приклеїти «щоки», і котушки готові. На кожну котушку намотайте по чотири ряди дроту діаметром 0,4 мм — по 150 витків, — і можете
складати мотор.
Обидві пачки жерстяних смужок статора вигнуті назовні. Це заважає встановити нижні смужки прямо на дощечці-основі. Виріжте з дошки завтовшки 1 см два квадратики 2,5 х 2,5 см і просвердліть в них отвори відповідно до товщини гвинтів. Гвинти пропустіть крізь пачку верхніх смужок, надіньте котушки, потім нижні смужки, заготовлені дерев’яні квадратики і вкрутіть гвинти в основу. Розмір дощечки основи — 7,5 х 9 см.
По встановленому статору можна розрахувати потрібну висоту стояків для підшипників осі ротора.
Стояки і підшипники можна зробити кількома способами. Звичайно, не годиться підставляти деревинки або вигинати стояки для товстого заліза, коли ми вміємо користуватись профільованою жерстю.
Виготовляючи цей мотор, не обов’язково вміти паяти. Правда, у нашому моторі до жерстяних стояків припаяні дротяні підшипники. Але можна зробити так, як показано на малюнку 37, зліва: просто загнути краї кусочків жерсті, вирізаних за формою високої трапеції, і в жерсті зробити отвори. Стояк виходить профільованим, як швелер; він досить міцний, але отвір швидко розробляється.
На малюнку 37, праворуч, показано жерстяний профільований стояк з дротяним підшипником; такий стояк встановлений на зробленому нами моторі. Розміри стояків ми не зазначаємо, бо вони залежать від того, на
якій висоті буде вісь ротора. їх неважко розрахувати самому.
Той стояк, який стане з боку колектора, присуньте до нього щільно і в цьому положенні прибийте його до основи. Для зменшення тертя прокладіть між ко-
Мал. 37. Дві конструкції підшипників.
29
X лектором і підшипником дві тоненькі мідні шайбочки.
Перш ніж встановлювати другий стояк, накрутіть на вісь якоря десять-дванадцять витків дзвінкового дроту і встановіть стояк щільно до них. Так само ми робили в попередніх моторах, щоб вісь яко-Мал. 38. Щітки. ря не їздила з одного боку в другий.
Залишається зробити щітки, клеми і з’єднати обмотки.
Щітки вигинають з мідного дроту діаметром 1 мм (мал. 38). Вони дуже схожі на щітки другого і третього моторів, тільки інакше встановлені, бо вісь мотора лежить горизонтально.
Пружинка внизу дуже полегшує регулювати натиск.
Двома гвинтиками пригвинтіть щітки до основи по обидва боки якоря. Не забудьте підкласти під гвинти очищені від ізоляції кінці проводів для з’єднань. З того боку, де встановлені колектор і щітки, пригвинтіть в кутах основи дві пружинні клеми (мал. 24) і можете випробовувати мотор.
Проводи від щіток приєднайте до клем, а котушки ста- , тора вмикайте по одній. Спочатку з’єднайте всі, як показано на малюнку 39, — кінці однієї (будь-якої) котушки Ідуть до тих самих клем, що й проводи від щіток. До цих
ЗО
же клем підведіть проводи від трансформатора або батареї. Якщо колектор встановлено правильно, ротор повинен одразу ж закрутитись.
А як повинен бути встановлений колектор? Звичайно, так, щоб в той момент, коли полюси якоря стоять вертикально, щітки переходили б з однієї обкладки на другу (мал. 40).
Коли мотор пішов, ввімкніть другу котушку статора. Один з кінців першої котушки зніміть з клеми і прикрутіть до ньсго будь-який кінець другої котушки. Вільний кінець другої котушки приєд-
Мал. 40. Момент перемикання струму колектором.
найте до тієї самої клеми, до якої раніше був приєднаний кінець першої котушки (мал. 41). Ввімкніть струм. Якщо=
ротор одразу швидко закрутиться, значить котушка ввімкнена правильно. Якщо він не обертається і підштовхування не допомагає, поміняйте приєднання кінців другої котушки.
Обмотки якоря і статора з’єднують послідовно і паралельно. Обмотки цього мотора з’єднані паралельно: до проводів від щіток, а значить до кінців обмотки якоря, приєднані кінці обмотки статора (мал. 42, вгорі). А можна
Мал. 41. Ввімкнення обмоток обох гвинтів.
31
Ритор
Мал. 42. Схеми паралельного (вгорі) і послідовного ввімкнення обмоток.
з’єднати інакше: до однієї клеми підвести провід від однієї щітки, від другої щітки — до обмотки статора, а другий кінець обмотки статора — до другої клеми (мал. 42, внизу). Це— послідовне з’єднання.
Електромотори з паралельним з’єднанням обмоток називають шунтовими моторами, а з послідовним — серієсними. Ротори шунт-моторів на холостому ходу обертаються завжди з певною швидкістю, а ротори серієсних моторів так розганяються без навантаження, що іноді мотори, як говорять техніки, «розносить». Іноді на полюсах статора роблять дві обмотки і з’єднують одну послідовно, другу паралельно з обмоткою якоря. Такі мотори з мішаним з’єднанням називають компаундними моторами.
Нам для моделей найчастіше підходять серієс-мотори але, коли обмотки зроблені тонкими проводами, краще вмикати їх паралельно.
МОТОР З ТРИПОЛЮСНИМ ЯКОРЕМ І ПОВОРОТНИМИ ЩІТКАМИ
Четвертий мотор* давав велику швидкість обертання, але він був слабким,, бо при двополюсному якорі полюси якоря далеко відходять від полюсів статора, а на великій відстані магніт дуже погано притягує. Можна збільшити число полюсів якоря до трьох і збудувати новий, п’ятий мотор, в якому заодно і конструкцію статора теж змінити (мал. 43). Замість гвинтів з жерстяними з’єднаннями весь статор зробимо цілком з жерсті. Для поліпшення регулювання мотора щітки колектора зробимо так, щоб вони повертались.
Порівняно з четвертим мотором це має ще одну пере-
32
Мал. 43. Мотор з триполюсним якорем.
вагу: верхня частина статора всувається в нижню, і завдя-ки цьому її можна точно підсунути до полюсів якоря.
Виготовляти цей мотор починайте з якоря. Він дуже схожий на якір четвертого мотора і також весь цілком виготовляється з жерсті.
Конструкцію якоря ви бачите на малюнку 44. Три жерстяні смужки А вигинають у У-подібні частини і обтискують смужками Б. Щоб збільшити масу заліза якоря, між сусідніми сторонами У-подібних частин за* кладають по п’ять-шість прямокутників В. Ці прямокутники можна всунути після того, як якір обтиснутий смужками Б. Три жерстяні смужки Г вигинають так, як показано на малюнку, насувають на розігнуті в різні сторони кінці частин А і затискують на них. Виготовлення якоря забирає зовсім небагато часу.
У центрі якоря утворюється маленький трикутний отвір. У нього всувається товста в’язальна спиця або обрізок велосипедної. З обох боків повинні виступати кінці завдовжки по 3,5 — 4 см. Якір припаюють до спиці.
Полюси якоря повинні бути строго однакової довжини, а дуги полюсних насадок (частини Г) повинні утворити частини одного кола.
Поставте якір на контрольний верстатик (мал. 36), перевірте довжину полюсів і якомога старанніше вивірте, його.
З А. Абрамов 1 П. Хлєбніков
Мал. 44. Деталі і конструкція триполюсного якоря.
Якщо на цьому якорі три полюси, значить І колектор повинен мати три обкладки. Він виготовляється таким самим способом, як і колектори попередніх моторів (мал. 45). Готовий колектор надіньте на вісь і починайте обмотувати якір. Провід потрібен діаметром 0,3 мм.
Перед обмотуванням обгорніть якір одним-двома шарами парафінованого паперу. Схема обмотки показана на малюнку 46.
На кожний сердечник якоря треба намотати по 150 витків, по 8 м провода. Найзручніше зробити це так. Забийте в стіл два цвяхи на відстані 1 м або 0,5 м один від
34
одного. На одному з цвяхів закріпіть кінець провода і натягніть його між цвяхами вісім раз, якщо віДстань між ними 1 м, і шістнадцять раз, якщо відстань 0,5 ле. Не знімаючи провода з цвяхів, перемотайте його на один з сердечників акуратно, виток до
Мал. 45. Виготовлення колектора.
витка.
Так само заготовте 8 м провода, щоб обмотати другий сердечник. Якщо перший сердечник почали обмотувати від осі, другий треба починати так само і в той же бік. Так само обмотується і третій сердечник.
Усі кінці й початки сусідніх обмоток з’єднуються і прикручуються до найближчих обкладок колектора. Колектор має бути розміщений так, щоб щілини між його обкладками прийшлися між полюсами якоря.
Обмотаний якір з колектором перевірте ще раз на кон-
Мал. 46. Схема обмотки якоря.
35
Мал. 47. Конструкція статора.
трольному верстатику, підправте його і беріться до виготовлення статора. Конструкцію статора подано на малюнку 47. Там видно (праворуч унизу), що верхня частина трохи довша за нижню І міститься з зовнішнього її боку.
Котушки статора повинні бути дуже міцними, інакше при рсуванні верхньої частини статора вони будуть ушкоджені. Найкраще зробити їх жерстяними. Обгорніть ті
частини статора, де будуть котушки, смужками жерсті, обклейте жерсть папером і зніміть обійми, розібравши статор. На зняті обійми приклейте картонні «щоки» і можете обмотувати.
Мал. 48. Готовий статор.
На кожну котушку намотайте по 150 витків, по 10 м провода діаметром 0,4 мм. Спробуйте вставити обидві частини статора в котушки і приміряйте, як входить між ними якір. Готовий статор поставте на дві дощечки і притягніть до основи двома жерстяними П-подібними смуж-
36
ками (мал. 48). Розмір дощечки-основи — 7,5 х 9 см.
Один стояк підшипника і самий підшипник зробіть так, як для четвертого мотора (мал. 37, справа). Це підшипник для тієї сторони якоря, де немає колектора. Стояк підшипни-
. ка другої сторони треба Мал 49 Конструкція щіткотримача зробити трохи інакше, але	і щіток.
спочатку виготовте поворотні щітки.
Треба дістати штепсельне гніздо від радіоприймача або від штепселя звичайної освітлювальної проводки, кусочок фібри або іншого ізоляційного матеріалу завтовшки 1,5—2 мм, два контакти від вимикача, кусочок мідного дроту діаметром 1,5—2мм і кусочок мідного дроту діаметром 1 мм.
На малюнку 49 показані деталі щіток. Виріжте з фібри смужку завдовжки 32 мм і завширшки 10 мм. Закругліть її кінці і просвердліть три отвори, один у центрі, по зовнішньому діаметру різі гнізда, і два на кінцях, по зовнішньому діаметрі різі контактів. У ці отвори вставте контакти і міцно притягніть гайками, Кінці контактів, які виступають за гайки, спиляйте напилком, але залиште трохи різі, щоб можна було ще підкласти проводи для з’єднань.
Відріжте два кусочки двоміліметрового дроту завдовжки по 1,5 см і до їх кінців припаяйте кінці міліметрових дротин. Ці дротинки скрутіть на товстому цвяху в спіралі по 3—4 витки і залиште вільними прямі кінці завдовжки по 2—3 см.
Такі щітки дуже добре пружинять, а в контактах їх можна повертати, збільшуючи або зменшуючи натиск. Увесь щіткотримач з щітками може повертатись на гнізді і, коли знайдено найвигідніше положення, закріплюється на місці другою гайкою гнізда.
Тепер зрозуміло, що стояк другого підшипника повинен мати отвір відповідно до зовнішнього діаметра різі гнізда. Цей стояк можна зробити так, як для четвертого мотора (мал. 37, зліва), тільки ширшим. У стояк з боку загнутих країв вставте гніздо, надіньте шайбу і затягніть
37
гайкою.. Потім надіньте другу шайбу, щіткотримач, третю шайбу і накрутіть другу гайку (мал. 49).
В отворі гнізда вісь якоря буде хитатись. Треба вставити в гніздо дротяний підшипник. Скрутіть на осі спіраль з міліметрового мідного дроту, витків у 6—7, і закладіть її всередину гнізда. Якщо спіраль-підшипник вискакуватиме, обгорніть її шаром тонкого паперу і всуньте з невеликим зусиллям. Якщо спіраль зайде надто туго і стиснеться, вісь не буде обертатись досить легко.
Стояк із щіткотримачем можна пригвинтити маленькими гвинтиками до дощечки основи. Краще одразу встановити обидва стояки з підшипниками і одразу пригвинтити їх, інакше важко буде домогтися .правильного обертання ротора.
Пригвинтіть до дощечки дві пружинні клеми і з’єднайте всі обмотки так, як у четвертому моторі (мал. 41). Від контактів щіткотримача проведіть гнучкі проводи, скручені спіралями, щоб вони не заважали повертати щітки.
З’єднання краще зробити за схемою «послідовно» (мал. 42, внизу), щоб мотор працював і від батарейки кишенькового ліхтарика.
Пробувати найкраще при досить великій напрузі— 8—12 вольтів, від трансформатора. Перевірте, чи торкаються щітки обкладок колектора, чи не натискують надто сильно. Мотор повинен одразу запрацювати.
Повертаючи щіткотримач, знайдіть таке положення щіток, при якому найшвидше обертається ротор. Ви побачите, що є таке положення щіток, при якому якір зовсім зупиняється, а потім після дальшого невеликого повороту щіток починає обертатись в другий бік.
Так без перимикаяь, лише поворотом щіток, можна дістати обертання в потрібному напрямі і регулювати швидкість обертання якоря.
Коли відрегулюєте роботу мотора при напрузі 8—12 вольтів, зменшіть подавану напругу і підберіть положення верхньої частини статора. Постарайтесь присунути її якомога ближче до якоря. Потужність мотора дуже різко зростає від найменшого наближення. Тільки не захоплюйтесь, не присувайте надто близько: якір при обертанні буде зачіпати за статор, і при цьому мотор втратить потужність.
Буває, що після регулювання на невеликій напрузі —
38
4—6 вольтів — при ввімкненні на 8—12 вольтів якір зачіпає за статор.
Це буває тоді, коли підшипники зроблені не точно по осі і якір хитається в них. Якщо ви розраховуєте користуватись мотором при великій напрузі, то доведеться трохи підняти верхню частину статора.
МОТОР З КІЛЬЦЕВИМ СТАТОРОМ
Статори всіх заводських електромоторів виготовляються у вигляді кілець. Це найвигідніше,. бо якорі цих моторів мають форму циліндра, а циліндр найекономніше оточити кільцем.
Зробити кільцевий статор саморобного мотора досить важко, а ще важче вмістити в нього якір так, щоб кінці якоря прийшлися на невеликій відстані від полюсів статора.
Коли ми конструювали наш шостий електромотор (мал. 50), ми прагнули розв’язати ці дві задачі і добитись простоти виготовлення всіх частин. Наш статор і всі інші залізні частини мотора зроблені з жерсті з-під консервних банок, а для полегшення складання і регулювання ми зробили «башмаки» полюсів статора висувними.
Це дає можливість легко скласти мотор, а потім, всуваючи і висуваючи «башмаки», добитись дуже точного регу-
Мал. 50. Мотор з кільцевим статором. Ліворуч — вигляд з боку щіток, праворуч — з боку здійманої кришки.
39
лювання, як у п’ятому моторі, пересуванням верхньо! частини статора.
Звичайно, щітки в цьому моторі поворотні. Одна стінка мотора, так звана «кришка», зроблена здійманою. Завдяки цьому мотор легко розбирається для ремонту.
За зовнішнім виглядом шостий електромотор вийшов дуже схожим на заводський; його зручно' встановити на будь-яку модель, і навіть при маленьких розмірах він дає велику потужність.
Щоб зробити цей мотор, треба обов’язково вміти паяти; зате при доброму виготовленні він непогано працює навіть від однієї батарейки кишенькового ліхтарика. Ще краше працює мотор від трансформатора, який знижує напругу міської сітки до 4—8—12 вольтів. Більш як 12 вольтів давати не можна, бо дуже нагріватиметься обмотка.
Нам важливо, щоб трансформатор давав струм достатньої сили. Дуже часто саморобні мотори погано працюють саме через недостатню силу струму. Наприклад, від 8-воль-тового дзвінкового трансформатора «Гном» мотор не розвиває певної потужності. Обмотки «Гнома» зроблені з дуже тонкого дроту, і через це «Гном» не дає потрібного струму.
Добре працює мотор від саморобного трансформатора, описаного в цій книзі.
Якір і колектор цього мотора виготовляються так само, як для п’ятого мотора (мал: 44 і 45), але перш ніж обмотувати якір, краще зробити статор і тоді обмотати всі одразу.
Для виготовлення статора треба випиляти з товстої фанери спеціальний шаблон, показаний на малюнку 51. На цьому шаблоні складіть вирізані з жерсті частини Д (мал. 52). Кожна чверть кола
Мал. 51. Шаблон для внготовлен- Статора складається ня статора.	З трьох частин Д. Ко-
40
Мал. 52. Конструкція кільця статора.
ли закладете їх у шаблон, між загнутими кінцями залишаться вільні місця. Забийте їх поки що скалочками,
у ці щілини всунуться потім «башмаки». Закріплені в шаблоні частини Д обгорніть трьома-чотирма жерстяними стрічками завширшки 25 мм встик, як показано на ма-люнку поряд з фото. Усе це міцно зав’яжіть ві-
рьовочкою або дротинкою, вирівняйте краї і пропаяйте шви. Тепер статор можна зняти з шаблона.
Полюси статора обтягніть жерстяними смужками Е за розмірами на малюнку 53. Обтисніть спочатку не до кінця — зробіть це після виготовлення ви-
сувних «башмаків».
Мал. 53. Готове кільце статора.
41
Мал. 54. Виготовлення «башмаків».
Деталі І розміри «башмаків» подано на малюнку 54. Частина 3 виготовляється із смужки таких же розмірів, як і деталь Г якоря (мал. 44). Спосіб виготовлення «башмаків» видно на малюнку 54. У хвости «башмаків» набиваються жерстяні прямокутники; хвости повинні туго входити в щілини між загнутими кінцями кільця статора. На малюнку 55 показано, готове кільце статора із всунутими «башмаками» і полюсами, обтиснутими смужками Е.
На малюнку 56 дано загальний вигляд готового ста
Мал. 55. Кільце статора із всунутими сбашмаками».
тора з передньою (здійманою) і задньою кришками, вушка^ ми И для укріплення мотора і тримачами К для встановлення штепсельної дошки.
Ми припаяли зверху статора дротяне кільце, як у справжніх важких моторах.
Для пригвинчування передньої кришки зсередини статора припаяйте між полюсами чотири болтики від «конструктора». Навпроти них, з другого боку статора, припаяйте дротини нерухомої задньої кришки. Передню кришку можна зробити тепер, а
42
Мал. 56. Статор без обмотки.
вадню поки шо тільки заготуйте, зігніть, а поставите її на місце, коли остаточно складатимете мотор.
Для виготовлення кришок треба дістати обрізок заліза або латуні міліметрової товщини і мідну дротину діаметром 2—2.5 мм. З заліза або латуні виріжте два квадратики 18 х 18 мм і пробийте у кутах отвори відповідно до товщини дротини. Для задньої кришки відріжте чотири куски дроту завдовжки по 65 мм, а для передньої — по 45 мм. Кінці дротин вставте в отвори квадратиків, загніть,, розплющіть і припаяйте. Це місце має бути дуже міцним.
На малюнку 57 видно, як повинні бути зігнуті дротини передньої кришки. Кінці дротин скрутіть в петлю і припасуйте їх так, щоб вони всі щільно надівались на болтики
43
статора. Центр квадратика кришки повинен прийтися по можливості точно на середній (осьовій) лінії кільця статора.
Щіткотримач і щітки зробіть за описом п’ятого мотора (мал. 49).
Для укріплення гнізда щіткотримача в задній кришці просвердліть у центрі квадратика кришки відповідний отвір. У цей отвір закладіть гніздо і міцно затягніть першою гайкою. Потім на гніздо поверх гайки надіньте механічну шайбу, щіткотримач, другу шайбу
і нагвинтіть другу гайку.
Мал. 57. Форма дротин На малюнку 58 видно, що щІт-передньої кришки. кн Тр0ХИ зМінені порівняно із щітками п’ятого мотора. Цей мотор споживає більше струму, ніж п’ятий, і поверхня дротяних щіток стає недостатньою, їх треба зробити плоскими, з тонкої латуні, що добре пружинить. Якщо скористуєтеся латунню берг-
манівських трубок, зробіть щітки з двох смужок кожну, як ресори. Спаяти смужки треба тільки в одному місці — там, де вони припаяні до дротини, вставленої в контакт щіткотримача. При такій конструкції щіток дуже вдало
поєднується велика поверхня стикання з колектором і плавний натиск.
Чотири дротини, які йдуть від квадратика задньої кришки, зігніть так, щоб вони не заважали повертати щіткотримач. Надайте цим дротинам форми, яку добре видно на малюнку готового мотора (мал. 60), вставте якір у статор і приміряйте кришку.
Розрахуйте так, щоб тоді, коли полюси якоря перебувають на одному рівні з полюсами статора, а між ко-
Мал. 58. Установлення щіткотримача. лектором і якорем
44
залишений проміжок в 5—6 мм, гніздо щіткотримача трохи спиралось • в колектор. У такому положенні припаяйте дротини задньої кришки до статора і зробіть останню з механічних робіт — підшипники.
Підшипники цього мотора, як і всіх інших, — дротяні спіралі. У задній кришці підшипник міститься всередині гнізда, як у п’ятому моторі. Коли відрегулюєте задній підшипник, можна поставити передній. Дротяну спіраль вставте в отвір передньої кришки, але зразу не припаюйте. Спочатку добийтеся того, щоб якір легко обертався у складеному моторі з незакріпленим переднім підшипником, і тоді лише припаяйте його.
Знімати кришку І припаювати підшипник не можна: він може трохи зсунутися з місця і зіпсувати регулювання; а якщо паяти його із вставленою віссю, можна припаяти і вісь. Щоб цього не сталось, зробіть так, як у третьому моторі: добре натріть вісь графітом чорного олівця. Підшипник буде припаяний у найвигіднішому положенні.
Залишається усунути одну хибу: якір може пересуватись у підшипниках уздовж осі і виходити з магнітного поля статора. Правда, біля задньої кришки колектор спирається в гніздо, але зсунутись до передньої кришки йому ніщо не перешкоджає. Треба поставити упор. Роздобудьте ще один контакт від вимикача або від патрона електричної лампочки. Різь контакта відпиляйте всю, вона не потрібна, досить залишити циліндрик з гвинтом. Цей циліндрик надіньте на вісь між якорем і передньою кришкою. Гвинтом затисніть упорний циліндрик коло квадрата передньої кришки (мал. 57).
Щоб зменшити тертя гнізда об папір колектора, надіньте на вісь між ними дві маленькі мідні шайбочки. Оце й усе.
Старанно витріть усі місця паянь, змажте підшипники машинним маслом і прокрутіть якір рукою, щоб вісь «притерлась» у підшипниках. Коли доб’єтеся легкого і плавного обертання якоря, можете розібрати мотор і взятись до обмотування. Не забудьте запам’ятати положення передньої здійманої кришки, щоб ставити її завжди однаково.
Якір цього мотора обмотується так само, як і для п’ятого (мал. 46). Обмотування статора трохи складніше. Провід потрібен діаметром 0,4 мм, в якій завгодно ізоляції. Оскільки обмотувати полюси статора дуже незручно, заготовте окремі котушечки.
45
При виготовленні мотора обтискачі Е і «башмаки» виходять не зовсім однакові. Щоб при»складанні не сплутати, що куди припасовано, зробіть на всіх частинах позначки, витягніть «башмаки» і обережно зсуньте обтискачі Е.
Спеціальних котушок робити не треба. Провід можна намотувати прямо на обтискачі. Але щоб він не сповзав, зробіть «щоки». Виріжте з тонкого щільного картону вісім прямокутників ЗО х 20 мм. Ці прямокутники надінуться на обтискачі; у центрах їх треба накреслити вузенькі прямо-кутнички відповідно до товщини і ширини обтискачів; розрізати і зігнути, як показано на малюнку 59, ліворуч. Це й будуть «щоки» котушок.
Обтискачі обгорніть одним-двома шарами паперу і на кінці їх надіньте на клею заготовлені «щоки». Добре промажте клеєм усі котушки і, коли вони висохнуть, можете обмотувати. На кожну котушку треба намотати по 110—120 витків провода, виток до витка. Зробіть це так, як і при обмотуванні якоря; заготовте 6-метрові куски дроту на двох цвяхах.
Кінці обмоток зав’яжіть нитками і на
діньте обтискачІ-котушки на «свої» полюси. Всуньте їх до кінця, щоб «щоки» котушок, які прилягають до кільця статора, зігнулись по колу, І тоді вставте в кожен полюс статора «свій» «башмак».
«Башмаки» всуньте теж до кінця — відрегулюєте потім, при випробовуванні мотора.
Схема з’єднання обмоток статора показана на малюнку 60.
Буквами П там позначені початки обмоток, буквами К — кінці. При такому ввімкненні одна половина статора (два полюси) намагнічується при проходженні струму, скажімо, як південні полюси, а друга половина — як пів? нічні.
Статор виходить, як два підковоподібні магніти, складені однойменними полюсами. Після кількох проб ми зна-46
Мал. 59. Котушка статора.
Мал.
60.
з єднання
Схема обмоток статора.
кусочка
ізоляційного матеріалу
йшли, що так мотор працює найкраще. Але пам’ятайте, що з’єднання за схемою малюнка 60 дає гарні результати тільки тоді, коли обмотки всіх котушок статора зроблені в один бік. Коли з’єднаєте всі котушки, знов складіть мотор і проведіть останні вмикання: приєднайте щітки і підведіть проводи до штепсельної дошки.
Цю дошку виріжте з
завтовшки 2 чм. У прямокутнику 20 х 15 мм просвердліть два отвори діаметром 4 мм. З тоненької латуні вигніть дві трубочки, закладіть їх у ці отвори, надріжте кінці, що виступають з обох боків, і розправте, як пелюстки квітів. Утвориться два гнізда, в які входять ніжки від цоколів старих, перегорілих радіоламп.
З одного боку підкладіть під пелюстки гнізд очищені від ізоляції кінці гнучких проводів і вставте штепсельну дошку в тримачі. К на статорі мотора (мал. 56).
Один з кінців обмотки статора, однаково якої (просто найближчої), приєднайте до виводу одного гнізда, а другий кінець виведіть гнучким проводом і підтисніть під найближчий контакт щіткотримача (мал. 61). Від другого контакта щіткотримача проведіть гнучкий провід до вільного гнізда штепсельної дошки. Вийшов серієс-мотор. Можете пробувати його роботу.
До проводів від трансформатора або батареї елементів приєднайте ніжки від цоколя якої-небудь старої, зіпсованої радіолампи і вставте їх у гніздо штепсельної дошки.
Цей мотор теж краще спочатку випробувати і відрегулювати при великій напрузі. Коли мотор як слід запрацює, зменшіть напругу, підберіть потрібний натиск щіток і положення «башмаків» статора. Кожний «башмак» легко висунути, вставивши між ним і котушкою кінці ножиць.
Зближуючи ножиці, ніби розрізаючи ними, ви зумієте висунути «башмак». Дивіться тільки, не присуньте «баш-маки» надто близько до полюсів якоря — зіпсуєте справу.
47
Мал. 61. Схема серіесного ввімкнення мотора з кільцевим статором.
Наш мотор зроблено дуже старанно, тому він добре працює навіть від однієї батарейки кишенькового ліхтаря, а при напрузі у 8 вольтів — від трансформатора; завдяки тому, що обмотки з’єднані послідовно, ротор обертається з такою великою швидкістю, що весь мотор гуде.
МОТОР З П’ЯТИПОЛЮСНИМ ЯКОРЕМ
Дуже добре працює шостий мотор, але в нього є одна істотна хиба: іноді якір зупиняється в такому положенні, що потім сам не зрушає з місця. Так невдало розміщую-
48
гься полюси якоря, що магнітне поле статора не може повернути його. Досить ледве-ледве зрушити якір, і він починає обертатись, але сам з місця не зрушує.
Якщо мотор встановлено на яку-небудь модель, йому ще важче рушати з місця, бо доводиться починати роботу з навантаженням. І зовсім незручно підштовхувати модель, щоб вона пішла. Правда, це буває досить рідко, але добрий мотор повинен завжди працювати без перебоїв. Такі випадки бува-
Мал. 62. П’ятиполюсний мотор з боку передньої кришки.
ють з усіма моторами з триполюсними якорями, і усунути цю хибу можна, тільки збільшивши число полюсів якоря. Але робити чотири полюси невигідно: і в такому моторі можуть бути «мертві точки». Треба зробити п’ятиполюсний якір, і тоді можна бути впевненим, що завжди при ввімк
ненні струму мотор почне працювати.
За зовнішнім виглядом наш п’ятиполюсний мотор (мал. 62 і 63) майже нічим не відрізняється від триполюс-
ного (мал. 50). Те, що замість квадратиків у серединах кришок зроблені кружки, зовсім неістотно; це кожен може робити як хоче, а от якір у ньому стоїть інший, це одразу помітно. Середина мотора заповнена далеко більше, ніж у триполюсному моторі.
П’ятиполюсний якір (мал. 64) можна зробити так само, як триполюсний, тільки взяти не три, а п’ять У-подібних частин.
Розміри основних деталей п’ятиполюсного якоря дано на малюнку 65; розміри деталей Б і В такі самі, як і для триполюсного якоря (мал. 44).
Мал. 63. П’ятиполюсний мотор з боку колектора,
4 А. Абрамов І П. Хлєбніков
І тут, для того щоб збільшити масу заліза якоря, між сусідніми сторонами У-по-дібних деталей до обтискування смужками Б закладається по 5—6 прямокутників В, а після обтискування забивають ще по одному прямокутнику.
Перед обмотуванням сердечники якоря треба обгор-
Мал. 64. П’ятиполюсний	кути одним-двома шарами
якір.	парафінованого паперу і в
кутки біля осі вклеїти дерев’яні трикутнички. Схема обмотки така сама, як і в триполюсного якоря (мал. 66). Якщо для живлення мотора у вас є добрий трансформатор, акумулятори або великі сухі елементи, можете зробити обмотку проводом діаметром 0,5 мм в будь-якій ізоляції. Тоді на кожен полюс якоря намотайте по 80 витків, акуратно, виток до витка. Усі п’ять сердечників треба обмотати строго однаково. Кінці й початки сусідніх обмоток з’єднуються і припаюються до найближчих обкладок колектора.
Зрозуміло, що колектор цього мотора повинен мати п’ять обкладок.
Обмотки статора зробіть таким же проводом, яким
Ма. 65. Основні деталі і
конструкція п’ятиполюсного якоря.
50
обмотували якір, — діаметром 0,5 мм. На кожну котушку полюса статора треба намотати 130 витків дроту, щільно, виток до витка.
Цей мотор розрахований на роботу при напрузі в 4—5 вольтів постійного струму або 6 вольтів змінного (від трансформатора), але він добре працює і при 2—3 вольтах. Напругу ми вважаємо на моторі, а не на джерелі струму. Якщо ввімкну-
Мал. 66 Схема обмотки якоря.
ти мотор від трьох і елементів,
які дають без навантаження напругу близько 4,5 вольта,
вони, як говориться, «сядуть» під навантаженням, і напруга на моторі буде тільки трохи перевищувати 3 вольти. Так само «сідає» і напруга трансформатора, через це напругу завжди треба брати з запасом.
Якщо джерело струму у вас недосить потужне, намотайте на кожен полюс якоря по 100 витків дроту діаметром 0,35—0,4 мм: Схема з’єднання обмоток статора також залежить від того, який струм ви можете брати від джерела. Для найбільшого струму всі котушки з’єднуються паралельно (мал. 67, справа), для найменшого (коли Якір обмотується проводом діаметром 0,4 мм) — послідовно (мал. 67, зліва). Середню величину струму матимемо при послідовно-паралельному з’єднанні (мал. 67, всередині).
Мал. 67. Три схеми обмотки статора.
51
Мал. 68. Розібраний мотор. Ліворуч — якір, усередині — статор, праворуч — передня кришка.
Буквами П на малюнку 67 позначені початки обмоток, буквами К — кінці. Не забудьте, що з’єднання за схемами малюнка 67 дають добрі результати тільки тоді, коли об-моткй всіх котушок статора зроблені в один бік.
На малюнку 68 усі деталі могора показані перед остаточним складанням. Коли складете мотор і почнете випробовувати, протріть колектор під час роботи графітом м’якого чорного олівця. Таке графітове змащування колектора значно поліпшує роботу мотора, і слід час від часу змазувати всі мотори, які ви збудуєте.
Потужність мотора з п’ятиполюсним якорем і потужність мотора з триполюсним якорем і кільцевим статором можна значно збільшити, зовсім не змінюючи конструкції. Для цього досить тільки збільшити довжину мотора. Звичайно, збільшення довжини дротяних кришок нічого не дасть — треба збільшити довжину статора, а значить, і якоря. У нас довжина статорів в обох моторах дорівнює 25 мм; можна збільшити її до 35—40 мм. Тоді ширину смужок Д треба взяти не 25 мм, як зазначено на малюнку 52, а 35—40 мм. Ширина вузької частини цих смужок буде не 16 мм, а 26—31 мм, що примусить збільшити довжину обтискачів Е (мал. 53) і розміри деталей «башма-ків» (мал. 54).
52
Так само треба збільшити на 10—15 мм і ширину заготовок деталей А, В і Г, з яких складається якір (мал. 44), якщо виготовляється триполюсний якір, і мал. 65 — для п’ятиполюсного якоря). Відповідно збільшується довжина обтискачів Б (мал. 44).
Кількість витків дроту і діаметр його на якорі і статорі залишаються без змін. Такі подовжені мотори особливо добре працюють при збільшенні напруги до 12—14 вольтів.
Якщо ви встановили мотор на яку-небудь модель, може виникнути потреба пустити її заднім ходом. У трьох останніх моторах це можна здійснити поворотом щіток, але незручно забиратись для цього в модель до мотора, та й регулювання мотора порушується. Можна робити інакше: змінювати напрям струму в обмотці якоря, не змінюючи його в обмотці полюсів статора.
На малюнку 69 дано схему з’єднань для прямого і зворотного ходу мотора. На цій схемі видно, що для зміни напряму обертання ротора досить поміняти місцями приєднання проводів від щіток. Практично це здійснюється звичайно так: виводять окремо два проводи обмоток статора і два проводи від щіток; ці проводи приєднують до дошки перемикання прямого і зворотного ходу, на якій є
Мал. 69. Ліворуч схема зміни напряму обертання якоря, праворуч — найпростіша конструкція перемикача.
53
Мал. 70. Схема перемикання двополюсним рубильником.
кач або Інший який-небудь пристрій.
Можете встромити в деревинку чотири кнопки, укріпити над ними чотири плоскі пружини (обрізки пружин від великого годинника) і, натискуючи то одну, то
другу пару пружин, діставати прямий і зворотний хід мотора (мал. 69, справа).
На малюнку 70 дано схему з’єднань з перемиканням двополюсним рубильником. Проводи від джерела струму і від обмотки статора приєднуються до ножів рубильника, проводи від якоря — до затискачів. На схемі стрілками показано ножі, кружками — затискачі.
Зовсім неважко придумати пристрій, який автоматично перемикає мотор, коли модель доходить до кінця лінії.
ЯКІР нової конструкції
Якір — звичайно найскладніша для виготовлення частина мотора. Для наших моторів ми виготовляли якорі із смужок жерсті, але в таких якорях кількість заліза недостатня, і через це мотори працюють гірше. Якорі багатьох справжніх машин складаються із штампованих кружечків з гільзами, але юному техніку така справа не під силу. Як же бути?
Ми спробуємо зробити якір так, як його ще ніколи не робили: порожній залізний якір набитий обрізками залізного дроту, цвяхами, залізними опилками. Спробували і дістали чудовий результат: мотор працює прекрасно. Якір такої конструкції легко виготовити будь-якого діаметра,, будь-якої довжини, будь-якої форми. Форма нашого якоря — так звана двох-Т-подібна (мал. 71).
До двох дуже старанно вирізаних «щік» припаюють два півкруги. Потім впаюють П-подібну частину. Виходить не закрита ще коробочка якоря. У цю коробочку набивають обрізків м’якого залізного дроту по довжині якоря і заливають яким-небудь лаком. Потім якір треба добре потряс-
54
Мал. 71. Набивний якір.
ти, щоб дріт ліг щільно. Коли будуть заповнені всі кутки, можна закінчити коробочку, припаявши другу П-подібну частину.
Якщо все зробити акуратно, якір працюватиме так добре, що мало хто догадається, як його виготовлено. Створюється цілковите враження масивної точеної деталі.
Готовий якір вкривають лаком, вирізи обклеюють папером і обмотують мідним емальованим дротом діаметром 0,5—0,6 мм. З кожного боку осі намотують по 100 витків — усього, значить, 200 витків.
За таким самим способом можна виготовити якір з будь-якою кількістю полюсів.
На вісь надівають два кружечки — «щоки» відповідного діаметра з вирізами за кількістю полюсів (на малюнку 72 показана триполюсна «щола»). По ширині якоря вирізають смужки з жерсті такої довжини, щоб з неї можна було скрутити трубку, яка дорівнює діаметру «щік». Аку
55
ратно насуньте трубку на «щоки», обкрутивши зверху якою-небудь дротиною або ниткою, щоб краї циліндра щільно прилягали до «щік». Місця з'єднання як слід припаяйте. Залишається прорізати ножицями циліндр у місцях пазів. Потім наріжте вузьких смужок жерсті по довжині якоря, а шириною — по довжині кромки паза. Смужку згинають відповідно до форми паза, закладають у нього і пропаюють. Для того щоб потім можна було набити якір залізом, один паз не закривайте. Тепер набийте якір обрізками м’якого залізного дроту, залийте лаком, закладіть останню пластинку в паз і пропаяйте.
Залишається тільки відбалансувати якір. Для цього покладіть його кінцями осей на ребра двох ножів, тримаючи їх в одній руці, або на контрольний верстатик, поданий на малюнку 36.
Якщо одна сторона якоря буде переважувати, обережно просвердліть у «щічці» протилежної сторони невеликий отвір і забийте в нього кілька кусочків дроту. Після того як якір зрівноважиться, отвір запаяйте.
Мал. 72. Послідовність виготовлення триполюсного набивного якоря.
№
САМОРОБНИЙ ТРАНСФОРМАТОР
Понад сто років тому вчений Майкл Фарадей сконструював прилад для дослідів з індукцією електричних струмів. Фарадей виявив явище, яке тепер називається електромагнітною індукцією.
З м’якого круглого пруткового заліза Фарадей скрутив кільце (мал. 73) і намотав на нього дві котушки А і В. Мідний дріт котушок був добре ізольований. До кінців котушки В був прилучений гальванометр. У той момент, коли проводи батареї елемен-тів торкнулись кінців котуш-ки А, стрілка гальванометра В|І ]І|| на мить різко відхилилась. Ц	А
При розмиканні кола батареї стрілка гальванометра, яка	—-——
була заспокоїлася, знов різко хитнулась. Вона відхилялась Мал. 73. Кільце Фарадея, тільки в моменти вмикання і вимикання струму.
Проте відкриття Фарадея не мало практичного значення. Тоді ще не був відомий змінний струм, який тепер нам постачає міська сітка. І прилад Фарадея не був тим апаратом, який здатний перетворювати напругу і силу змінного струму.
Уперше індукційний апарат для практичного застосування в електротехніці сконструював російський винахідник Павло Миколайович Яблочков у 1876 році. Трансформатор Яблочкова дозволив змінювати напругу й силу струму.
Трансформатор — замкнений сердечник, на який надіто* дві або кілька обмоток, намотаних поряд або одна поверх одної. Струм міської сітки безперервно змінюється. Значить, якщо ми підводимо змінний струм до кінців першої (первинної) обмотки, то на кінцях другої й решти (вторинних) дістанемо струм іншої напруги.
Спробуйте проробити один цікавий дослід. Тут ми будемо мати справу з незамкненим сердечником. Сердечниками такого типу користувався в своєму трансформаторі другий російський винахідник Іван Пилипович Усагін.
67
оиріжте з жерсті 50—60 смужок завдовжки по 90 мм і завширшки 20 мм. Складіть їх разом і туго обгорніть папером. На цю пачку смужок приклейте зверху паперу дві картонні «щоки» на відстані 60 мм одна від одної. Намотайте на смужки 1500 витків мідного ізольованого дроту діаметром 0,2 мм. Кінці обмотки виведіть товстими проводами для вмикання в освітлювальну сітку.
Зробіть ще одну котушку в 150 витків провода діаметром 0,5—0,6 мм. Отвір у цій котушці повинен бути таким, щоб вона легко надівалась на сердечник першої котушки тонкого провода.
До кінців другої котушки приєднайте лампочку кишенькового ліхтарика, а першу котушку ввімкніть в освітлювальну сітку (мал. 74). Тільки не тримайте довго цю котушку ввімкненою в сітку: вона дуже нагрівається, і дріт може перегоріти.
Якщо піднести котушку з лампочкою до котушки, ввімкненої в сітку, помітите цікаве явище: волосок лампочки почне розжарюватись і нарешті засяє білим світлом. Це — індукція. Змінний струм першої котушки збудив змінний магнітний потік, який створив змінний струм у другій котушці. Це — трансформатор. Так ми можемо трансформувати — перетворювати — змінний струм залежно від того, скільки витків намотано на котушки. Якщо на другій котушці менше витків, ніж на першій, напруга на її кінцях буде у стільки разів менша, у скільки разів менше витків на ній.
У нас на першій котушці 1500 витків, а на другій 150 — у десять раз менше. Значить, якщо до першої котушки підведено напругу в 120 вольтів, на кінцях другої буде в десять раз менше — усього 12 вольтів.
Мал. 74. Дослід з лампочкою
58
Але так можна розраховувати тільки в тому випадку, якщо первинна і вторинна обмотки намотані дуже близько одна до одної і якщо товщина дроту та сама. Частина енергії втрачається ще з деяких інших причин, і тому в нашому досліді у вторинній обмотці буде значно менше 12 вольтів.
Виготовляючи трансформатор, можна зробити другу котушку з більшим числом витків, ніж у першій; тоді напруга на її кінцях буде більша. Якщо на другу котушку намотати 6000 витків, вона дасть напругу в 480 вольтів.
Ось який чудовий прилад трансформатор!
А навіщо потрібні трансформатори?
Річ у тому, що при проходженні по проводах струму вони нагріваються. І чим тонший провід, тим легше струмові його нагріти. Але чим вища напруга (вольти) і чим менша сила струму (ампери), тим менше нагріваються проводи. Від міської електростанції розходиться сітка проводів по місту. Щоб не втрачати даремно багато електричної енергії, треба або робити проводи дуже товстими, а це дорого, або передавати енергію на високій напрузі, а це небезпечно для життя людей. Крім того, дуже високу напругу важко використати для розжарювання ниток електричних лампочок та для приведення в рух електромоторів. Тут і прийшли на допомогу трансформатори.
Електричні станції дають струм високої напруги (кілька тисяч вольтів) у всі кінці міста. У різних місцях міста стоять трансформатори і перетворюють високу напругу у зручну для використання низьку напругу. Від трансформаторів ідуть не дуже довгі проводи. Струм по них тече порівняно невеликий, і енергії втрачається небагато. І економно і зручно.
Трансформований вже струм, яким ми користуємося вдома, можна ще скільки завгодно разів трансформувати.
Нам для наших електромоторів потрібна напруга в 4—8—12 вольтів. її неважко добути з допомогою саморобного трансформатора (мал. 75).
Сердечник трансформатора зробіть з жерсті або дахового заліза. Заготовте 80 смужок жерсті завдовжки по 28 см і завширшки 2,5 см. На дерев’яному бруску склейте міцну котушку з внутрішнім отвором 2,5 х 2,5 см і довжиною 7 см. На цю котушку намотайте 800 витків провода діаметром 0,25 мм. До цієї обмотки ми підведемо міську напругу, через це ізоляція її має бути дуже доброю, най-
59
Мал. 75.
краще подвійною, марки ПБД або ПШД. Кінці обмотки виведіть через «щоки» котушки освітлювальним шнуром.
На цю первинну обмотку намотайте вторинну. Нам треба дістати на-
Саморобний трансформатор. пругу в 4—-8 12 вольтів. Значить, якщо напруга місь-120 вольтів, витків вторинної обмотки побути в 30, 15 і 10 раз менше, ніж первинної, —
КОЇ СІТКИ ВИННО
27, 54 і 80 витків. Якщо напруга міської сітки 220 вольтів, краще, не змінюючи числа витків вторинної обмотки, збільшити вдвоє кількість витків первинної: намотати не 800, а 1600 витків проводом 0,2 мм, при цьому небагато збільшивши розміри котушки.
Але, виготовляючи трансформатор, при розрахунку вторинної обмотки треба врахувати, що замість спеціального трансформаторного заліза ми застосовуємо жерсть з-під консервних банок, не дуже акуратно робимо обмотки і в результаті не дістаємо розрахункової величини напруги. Через це краще збільшити кількість витків у вторинній обмотці і намотати 37, 75 і 112 витків. Звичайно, не треба мотати окремо 37, 75 і 112 витків, досить намотати всього 112 витків і зробити відводи від 37-го і 75-го витків. Тоді, якщо мотор приєднаємо до першої частини обмотки, а решту залишимо вільною, ми дістанемо на
60
ньому напругу в 4 вольти; якщо ввімкнемо до відводу 75-го витка, дістанемо 8 вольтів; ввімкнення цієї вторинної котушки дасть нам 12 вольтів (мал. 76).
Ця обмотка повинна дати великий струм низької напруги. Тонкий провід при проходженні по ньому великого струму нагрівається, через це вторинну обмотку треба намотати проводом діаметром не менше 0,8 мм; найкраще взяти провід діаметром 1,2 мм.
Коли будете мотати
Мал. 77. Конструкція сердечника.
первинну обмотку, через кожні
кілька рядків прокладайте стрічку парафінованого паперу на всю ширину котушки. Це поліпшить ізоляцію. Усю первинну обмотку обгорніть двома-трьома шарами паперу і вже зверху неї намотуйте вторинну.
У готову котушку вставте заготовлені жерстяні або залізні смужки —стільки, скільки вдасться загнати. Котушка повинна бути туго набита. Половину смужок загніть на правий бік, половину на лівий. Щоб у місці з’єднання не
утворилось потовщення, зводьте смужки встик, але стики робіть у різних місцях (мал. 77). Зайвини смужок зрізайте.
Добре стисніть смужки і в кількох місцях туго перев’яжіть міцною ниткою або ізоляційною стрічкою. Якщо смужки не будуть щільно притиснуті одна до одної, під час роботи трансформатора вони будуть дрижати й гудіти. Для кращої роботи трансформатора корисно спочатку відпалити (нагріти до червоного, а потім повільно остудити) смужки сердечника, а потім вкрити їх лаком або обклеїти цигарковим папером з одного боку.
Готовий трансформатор укріпіть на дошці, проводи вторинної обмотки підведіть до трьох клем з написами: «4—8—12 вольтів», а кінці первинної виведіть освітлювальним шнуром з вилкою на кінці.
Під час роботи трансформатор трохи нагрівається. Не
61
звертайте на це уваги — однаково трансформатор добре працює. Звичайно, якщо трансформатор так дуже нагрівається, що ізоляція обмоток починає диміти, це погано. Значить, де-небудь пошкоджена ізоляція проводів. Доведеться розібрати трансформатор, старанно оглянути ізоляцію і знову намотати.
Якщо все зробите акуратно, зможете безпечно користуватись міською сіткою, не боячись того, що перегорять пробки і квартира залишиться без світла. Трансформатор — прекрасний апарат для живлення саморобних електромоторів і для проведення багатьох електротехнічних дослідів.
САМОРОБНІ ПАРОВІ МАШИНИ 1 КОТЛИ
ОДНОЦИЛІНДРОВІ ПАРОВІ МАШИНИ
Сто вісімдесят п’ять років тому видатний російський механік Іван Іванович Ползунов створив першу в Росії парову машину.
Ползунов працював у Барнаульському гірничому управлінні. У ті часи в гірничій справі застосовувались, замість двигуна громіздкі водяні колеса. Заводи доводилось будувати коло води. Думка створити новий простий і зручний двигун не давала спокою Ползунову. Після невсипущої праці, переборюючи упертість чиновних бюрократів, він створив свою машину.
Двигун складався з парового котЛа з двома циліндрами. Пара рухала поршні циліндрів, і рух їх передавався ланцюгами й шківами повітродувним міхам.
При випробовуванні машини замість міхів на ланцюгах були почеплені важкі колоди. Під котлом був розведений вогонь. Коли вода закипіла, з шумом почали рухатись поршні, і величезні колоди почали повільно підніматись та опускатись.
Ползунов помер за кілька днів до пуску своєї машини на заводі. А машина працювала, вона подавала повітря в плавильну піч і за кілька місяців цілком повернула свою вартість, яку царські чиновники вважали надто високою.
Спробуймо зробити модель парової машини. Почнемо з найпростішої конструкції. У нашої машини буде один циліндр.
У сучасних парових машинах пара впускається в циліндр то з одного, то з другого боку поршня. Це машини подвійної дії. Зробити таку модель дуже важко, бо стрижень (шток) поршня проходить крізь одну з кришок ци-
63
ліндра і треба все так точне виготовити, щоб навколо штока не було щілин, які пропускають пару.
У наших моделях парових машин пара впускається тільки з одного боку поршня. Така спрощена одноциліндрова машина може прекрасно рухати різні моделі.
Котел (мал. 78) для неї можна зробити з двох .консервних банок. Запаяти отвір банки важко, і це погано ви-
Мал. 78. Простий котел з консервної банки.
ходить. Краще зробіть так: від однієї банки відріжте закатаний обідок з того боку, де вона відкрита, від другої такої самої банки відріжте дно, залишивши бортик завширшки приблизно 1 см.
Вставте дно з бортиком в банку з відрізаним обідком, добре пропаяйте навколо, — і міцний котел буде готовий.
На кришці його треба зробити два отвори: один, що загвинчується пробкою, — для наливання води, другий —•
для подавання пари в машину.
Водоналивний отвір (мал. 79, а) найкраще загвинчувати гніздом від радіоприймача або від старого штепселя. До кришки котла припаяйте гайку гнізда. У головку гнізда впаяйте дротяне кільце: ним буде зручно загвинчувати гніздо. Коли будете впаювати кільце, запаяйте зовсім отвір.
На гніздо надіньте свинцеву шайбу завтовшки 2—3 мм; її можна зробити з пломби, розплющеної молотком. Часто ставлять шкіряні або гумові шайби, але вони працюють далеко гірше за свинцеві. Свинцева цілком щільно закриває отвір і служить дуже довго. її тільки треба кілька разів добре пригвинтити гніздом, тоді свинець щільно приляже до гайки.
Мал. 79. Пробка водоналивного отвору (зліва) і сухопарник.
64
Якщо в котел просто впаяти трубку для відведення пари, в неї піде «мокра» пара: вода в котлі дуже клекоче, бризки влітають в трубку і попадають в циліндр. Вода швидко витрачається, і машина під час роботи бризкає. Краще зробити інакше: влаштувати сухопарник, як в усіх справжніх котлах.
Спаяйте з жерсті маленький Циліндр (мал. 79, б) діаметром 25 мм і висотою ЗО мм. Циліндр має бути міцним. Його кришку треба не просто прикласти і припаяти, а зробити інакше: вирізати кружечок діаметром на 6 мм більше проти діаметра циліндра, надрізати його навколо на 3 мм, загнути кінці і надіти на циліндр. Тепер, якщо припаяти кришку, пара її не зірве. Збоку під Кришкою впаяйте в циліндр жерстяну трубку діаметром 7—8 мм і довжиною 60—70 мм. Циліндр теж надріжте кругом, розправте «пелюстки» і припаяйте його до кришки котла. У котлі під циліндром повинен бути отвір. Через цей отвір пара і бризки води попадуть у сухопарник, але в трубку їм ніяк не попасти: по ній піде тільки «суха» пара. Замість того щоб спаювати циліндр, можете припаяти до котла наперсток і вивести трубку з нього.
На цьому котлі запобіжний клапан робити не треба: якщо отвір для впускання пари в машину завжди відкритий, котел і так не вибухне.
Нагрівати котел можна різними Способами: можна просто ставити на примус або навіть на кухонну плиту, якщо машина повинна приводити в рух стаціонарні — ДЄ-небудь постійно встановлені — моделі; якщо ж машина ставиться, наприклад, на модель пароплава, доведеться зробити спиртівку (мал. 80); її можна зробити так само, як і котел.
Від однієї консервної банки відріжте дно з бортиком в ЗО мм, а від другої — з бортиком в 10 мм. Широкий бортик надріжте в шести-семи місцях і трохи розігніть, щоб можна було вставити друге дно.
Мал. 80. Спиртівка з консервної банки.
б А. Абрамов 1 П. ^єбніков
к
Мал. 81. Простий ко тел із спиртівкою.
У цьому дні проткніть три отвори діаметром 6—7 мм і вставте в них жерстяні трубки. У трубки закладіть вату, і спиртівка готова. Спаювати частини спиртівки не треба — вона і так добре працює.
До дна котла припаяйте три ніжки з товстого дроту (мал. 81). Налийте в котел води, в спиртівку трохи спирту і випробуйте, чи не пропускає де-небудь котел.
Якщо все в порядку, можете братись до виготовлення машини.
Загальний вигляд нашої машини показано на малюнках 82 і 83, а схеми дії її — на малюнку 84. Це машина з золотниковим розподілом пари, але золотник не коробчастий, як у багатьох справжніх машинах, а поршневий. Його зробити далеко простіше, а працює він не гірше.
Пара з котла подаєіься в трубку золотника / (мал. 84). У цій трубці ходить поршеньок 2, насаджений на шток 3. У тому положенні золотника, яке показане на лівому рисунку, пара проходить по коротенькій трубочці 4, в циліндр 5 і штовхає поршень 6. Шатун 7 поршня штовхає кривошип 8 вала 9. На вал насаджене махове колесо 10. Вал з колесом повертається, і другий кривошип // штовхає тягу 12. Тяга повертає трикутник 13, який штовхає шток 3 поршенька золотника.
Якби не було махового колеса, машина зупинилася б. Але важке махове колесо розганяється від різкого поштовху шатуна, повертається з інерції далі і, передавши рух штока золотника, пересуває його праворуч, закриваючи цим подачу пари в циліндр. Але й тепер машина не зупиняється. Маховик примушує золотник пересуватись ще більше праворуч і відкрити вихід пари з циліндра (правий малюнок). Здається, тепер машина обов’язково повинна зупинитись. Ні, маховик все ще обертає вал, криво-* шип 8 пересуває поршень вниз, кривошип // тягне тягу 12, повертається трикутник 13, і поршеньок 2 золотника йде ліворуч. Тут пара з котла знов попадає в циліндр і знов штовхає поршень. Махове колесо ще дужче розганяється,
66.
Мал. 82. Одноциліндрова парова машина.
і машина працює без перерви. Важке махове колесо пом’якшує поштовхи поршня і примушує вал крутитись досить плавно.
Найважливіше при виготовленні машини — дуже точно зробити всі частини. Якщо погано зроблено колінчастий вал, наприклад, золотник буде несвоєчасно впускати і випускати пару з циліндра, машина ледве-ледве працюватиме.
Цилінд’р машини (мал. 85, а) зробіть із старого патрона від револьвера «наган». Капсуль вибийте цвяхом зсередини. Патрон всередині добре вичистіть найдрібні-шою наждачною шкіркою. Кінець патрона трохи розширте: він звичайно звужується для кулі. Якщо не знайдете патрона, підшукайте мідну трубку з внутрішнім діаметром 8 мм і відріжте від неї 37-міліметровий кусок. Спаювати циліндр з жерсті не можна: він виходить нерівний, із швом
67
по всій довжині, І поршень погано ходить у ньому.
Трубку для золотника найкраще підшукати готову. її діаметр повинен бути 4 мм, а довжина — ЗО мм. її можна спа-йти самому з кусочка жерсті завдовжки ЗО мм і завширшки 13 мм. Акуратно скрутіть жерсть на цвяху і спаяйте встик
Мал. 83. Одноциліндрова парова ^ма‘" 85, б)-.
машина.	У середині трубки
пропиляйте круглим напилком отвір діаметром 3 мм. Цей отвір не обов’язково повинен бути точно круглим: однаково він Закриється сполучною трубкою. Діаметр сполучної трубки — 4 мм, а довжина її — 5—6 мм. Випиляйте в ній півкруг, щоб вона точно прихо-дилась до трубки золотника.
Спочатку припаяйте сполучну трубку до циліндра, потім прив’яжіть тонкою дротинкою трубку золотника і повільно припаюйте її вузьким паяльником. Якщо розтопиться олово у місці з’єднання з циліндром, це не страшно: дротина не дасть трубці відскочити.
Коли припаяєте, перевірте, чи не затекло олово всередину золотникової трубки, і якщо воно туди попало, обережно вишкребіть шкіркою, накрученою на цвях.
Поршень циліндра (мал. 85, в) складіть на тонкому цвяху завдовжки 10—12 мм. Спочатку приготуйте дві жерстяні шайбочки діаметром 7 мм, смужку жерсті завдовжки 10 мм і завширшки 3 мм і дерев’яний циліндрик діаметром 6 мм. Цей циліндрик треба зробити дуже точно.
Виріжте з дошки кубик із стороною 8 мм\ волокнини дерева повинні йти по висоті кубика. Проткніть його посередині шилом такої самої товщини, як і цвяшок, заготовлений для складання. Коли проткнете, обережно обрізайте кубик навколо доти, доки не зробите з нього цилінд-
68
Мал. 84. Угорі — схема роботи одноциліндрової машини (вигляд збоку), унизу — вигляд машини зверху: 1 — трубка золотеика, 2 — поршеньок золотника, 3 — шток золотника, 4 — сполучна трубочка, 5 — циліндр машини, 6 — поршень, 7 — шатун поршня, 8 — кривошип вала, 9 — вал, 10 — махове колесо, 11 — другий кривошип» 12 — тяга трикутника, 13 — трикутник.
рик потрібного діаметра. Тепер можете скласти поршень. Надіньте одну шайбу на цвяшок др головки, потім надіньте циліндрик і другу шайбу.* У заготовленій жерстяній смужці проткніть три отвори: один у центрі і два по краях. Середнім отвором надіньте її на цвях після другої шайби і припаяйте. Виступаючий кінець цвяха відкусіть гострогубцями і загніть кінці смужки вгору. Вийшов П-подіб-ний хомутик для приєднання шатуна.
Шатун (мал. 85, а), вигніть з залізного дроту зав-
69
Мал. 85. Деталі машини.
товшки 1,5 мм. Довжину дротини розрахуйте так, щоб, коли загнете обидва її кінці петельками, між центрами петельок відстань дорівнював 50 мм.
Один кінець шатуна вставте в хомутик поршня; крізь дірочки хомутика протягніть кусочок дроту і злегка припаяйте його до хомутика. Шатун повинен зовсім вільно повертатись на осі. Другий кінець шатуна надінеться при складанні на кривошип 8 вала.
Поршеньок (малі 85, (?) золотника складається одразу
ТО
на штоці. Відріжте кусочок півтораміліметрового дроту завдовжки 25 мм. На кінець дротини надіньте дві жерстяні шайбочки діаметром 3 мм і припаяйте їх до штока на відстані 3 мм одна від одної. Між шайбочками намотайте шарами вату, просочену машинним маслом. Намотайте стільки вати, щоб поршеньок досить тую ходив у трубці золотника; потім, коли він трохи попрацює, піде легше. На відстані 17 мм від другої шайбочки загніть шток під прямим кутом, залиште кінець завдовжки 3 мм. а зайвий дріт відріжте. Місцем згину шток з’єднається з трикутником 13.
Трикутник (мал. 85, е) передає рух штока золотника під прямим кутом до тяги. Це прямокутний трикутник, вирізаний з жерсті. Сторони його, що утворюють прямий кут, мають довжину: менша 24 мм, а більша — 33 мм. У кутах зробіть три отвори; між отворами в правому кугі і на короткій стороні — 19 мм, а на довгій — 28 мм.
Тяга трикутника (мал. 85, ж) вигинається з такого ж дроту, як і шатун поршня. З одного боку її загинають петлею, яка надінеться на кривошип // вала, а з другого боку просто вигинають під прямим кутом, як шток золотникового поршенька. Зробіть її завдовжки 75 мм, вважаючи від центра петельки на одному кінці, але загинати другий кінець не поспішайте: це зробите при складанні машини.
Тепер приступимо до виливання махового колеса. Це зовсім неважко зробити самому. Колеса справжніх машин виливають з чавуну або сталі, але нам доведеться вилити з свинцю, бо чавун і сталь топляться тільки при дуже високій температурі. Форму для виливання можна зробити дерев’яну.
Випиляйте з 5-міліметрової фанери п’ять частин форми, показаної на малюнку 85, з). Прибийте їх до якої-небудь дощечки, щоб утворилась така заглибина, якою повинен бути маховик. У центр забийте цвях такої самої товщини, як і вал машини. Розведіть у воді дрібно розтерту крейду або зубний порошок, долайте дуже небагато клею і замажте цією крейдяною замазкою всі щілини форми.
У коробочці з-під вакси розтопіть пломбу або обрізки свинцевого телефонного кабеля. Налийте розтопленого свинцю трохи вище за краї форми. Коли свинець затвердне, витрусіть маховик. Цвяшок, що засів у ньому, покру
71
тіть плоскогубцями і висмикніть. Обпиляйте маховик напилком і можете надівати на вал.
Колінчастий вал вигинають з 2-міліметрового дроту (мал. 85, и). Добре підходить для нього велосипедна спиця. Довжина вала між кривошипами — 36 мм. Довжина кривошипів по 10 мм, а висота колін (плечі кривошипів) різна: для шатуна поршня — 8 мм, а для тяги золотника — 4 мм. Спочатку вигніть кривошип золотника, потім надіньте на вал маховика і тоді вигинайте другий кривошип. Поверніть їх один до одного так, щоб вони утворили прямий кут. Маховик припаяйте до вала біля золотникового кри-
вошипа.
Найбільша швидкість, яку може розвинути машина, залежить від величини так званого ходу поршня: чим більшу відстань проходить поршень у циліндрі, тим тихохідні-ша машина. При дуже маленькому плечі кривошипа поршень швидко ходить вперед і назад, а при великому плечі поршень проходить більшу відстань і йде повільніше. Але зате при великому ході поршня сила машини більша: адже плече кривошипа у відношенні до вала є важелем. Чим більший важіль-кривощип, тим легше шатуну поршня повертати його, значить, а тим більшою силою шатун обертає вал.
Для цієї ма-шини ми вибрали Г~ яП хід, вдо ДОРІВНЮ€ »•—•	16 мм. Так повин-
•— -*'~Ий8Га=^===;	н_	но бути при висо-
Ц	ті плеча 8 мм (мал.
Ц	86). Це якраз до-
Мал. 86. Схема	величини ходу	брий хід прршня.
поршня.	Машина виходить
сильною і такою швидкохідною, що на вал її можна надіти весловий гвинт якої-небудь плаваючої моделі, і він обертатиметься з достатньою швидкістю.
Кривошип золотника так розрахований, що хід пор-шенвка дорівнює приблизно 5 мм. Діаметр отвору, що йде в сполучну трубку, — 3 мм. Значить, поршеньок проходить його на І мм праворуч і ліворуч. Тут взято маленький запас на випадок недосить точного виготовлення всіх деталей. Це так званий розрахунковий хід. У машині він вихо-
72
Мал. 87. Розгортка опор.
дить трохи менший, бо петелька тяги трохи хитається на кривошипі і загнуті кінці тяги і штока поршенька трохи хитаються в отворах трикутника.	/
Тепер можна скласти машину. Звичайно в саморобних ^машинах всі частини прибивають до деревинок, але краще зробити всі опори з жерсті. На малюнку 87 дано рисунки жерстяних фігур, з яких вигинають опори головного вала А, додаткового вала шківа Б, трикутника В і циліндра Г. Опори обох валів зроблені за формою трапеції. Опора трикутника — тригранна призма з кришкою у вигляді чверті круга. Так треба зробити для того, щоб трикутник ковзав по кришці опори і не вигинався вниз. Униз його
штовхає тяга золотника.
Опори циліндра найпростіші. Вони вигнуті за формою букви /7, або, як кажуть техніки, мають переріз швелерного заліза. Усі опори прибивають цвяхами до дощечки завдовжки 120 мм, завширшки 90 мм і завтовшки 10— 12 мм. Дощечку обов’язково треба пропарафінуватй, інакше від гарячої пари й води вона набрякає, вигинається і порушує регулювання машини. Добре нагрійте дощечку і потріть її кусочком парафіну або стеорину від свічки. Парафін розтопиться і зайде в усі щілини.
Перш ніж прибивати опори до дощечки, до них треба припаяти всі частини машини. Де припаяти швелерні опори циліндра, видно на малюнку 88, а. У кут кришки тригранної опори трикутника впаяйте цвях вістрям вгору (мал. 88, б) і Вали, звичайно, не треба припаювати до опор, треба припаяти підшипники.
Найкраще зробити підшипники з мідного дзвінкового дроту діаметром 0,8 мм або 1 мм. Обкрутіть кусочок дро-
тини навколо вала чоти-ри-п’ять раз, і підшипник готовий (мал. 88, в). Він дуже добре держить мастило в заглибинах між витками дроту і так просто виготовляється, що простіше вже й придумати не можна. Добрий він ще й тим, ЩО КОЛИ отвір його збільшиться від роботи і вал почне хитатись, підшипник легко замінити, не
Мал. 88. Готові опори.
74
розбираючи машини: відпаяти його з опори, розкрутити дріт, накрутити новий кусочок, припаяти — і все. Іакі підшипники дуже зручно ставити на всі моделі.
Перш ніж накручувати на вал підшипники, надіньте коло маховика жерстяну шайбочку, а коло згину вала —два дротяні кільця, ійакше згин вала буде заскакувати в підшипники. Одне кільце, найближче до згину вала, припаяйте. Накрутіть на вал підшипники і можете припаювати їх. Тут завдання—так припаяти підшипники до опор, щоб не спаяти їх одночасно з валом. Натріть вал графітом чорного олівця, трохи ^змажте опори паяльною рідиною, розсуньте підшипники на їх місця і припаяйте. До вала, вкритого графітом, олово не пристане.
Коли припаяєте обидва підшипники, поверніть вал кілька разів в один і другий бік, щоб він пішов вільно. Олово швидко стирається, і вал, який спершу туго обертається, скоро піде легко.
Можете поки що не укріплювати додатковий вал із шківом, а скласти і випробувати машину. Поставте на дощечку опору з головним валом. Кривошип золотника повинен бути зверху або знизу, а кривошип шатуна точно горизонтально. Надіньте на великий кривошип шатун поршня і поставте на дощечку циліндр з припаяними опорами. На менший кривошип надіньте тягу золотника, поставте опору трикутника, надіньте трикутник на вісь і з’єднайте з ним загнутий кінець штока поршенька.
Усі опори треба розмістити так, щоб шатун поршня прийшовся посередині пальця кривошипа і точно під прямим кутом до нього. Поршеньок золотника пересуньте в центр трубки (у цьому положенні він затуляє отвір сполучної трубки), опору трикутника поставте так, щоб довга сторона його була точно паралельна валу машини. У цьому положенні тяга золотника повинна стати під прямим кутом до вала машини, трохи ближче до плеча кривошипа, ніж до кінця його (мал. 89). Коли правильно встановите всі частини машини, маленькими цвяшками прибийте опори до дощечки.
Не забудьте, що повинно залишитись місце для встановлення опори з додатковим валом, який видно на малюнках 82 і 83.
По обидві сторони петельок шатуна і тяги надіньте кільця, скручені з мідного дроту. Такі самі кільця надіньте на загнуті кінці тяги штока поршенька (під трикутником)
75
Мал. 89. Схема складання одноциліндрової машини-
і зверху на вісь трикутника. Тепер можете відрегулювати машину.
Зніміть петельку шатуна поршня з кривошипа і всуньте поршень приблизно до середини циліндра. На паровпускний отвір (трубка золотника) надіньте гумову трубку, другий кінець гумової трубки візьміть в рот і різко подміть. Якщо поршень вилетить з циліндра, значить отвір у сполучну трубку не був затулений поршеньком золотника. Пересуньте поршеньок трохи праворуч і знов різко подміть. Проробіть це кілька разів, доти, доки поршень не перестане вискакувати з циліндра.
Тепер е цілковита впевненість у тому, що поршеньок золотника затуляє отвір у сполучну трубку. Відведіть поршеньок трохи назад, щоб знов ледве відтулився отвір. Перевірте це, подувши в трубку, і закінчуйте складання.
Надіньте шатун поршня на кривошип, поставте цей кривошип горизонтально (кривошип золотникової тяги стане вертикально) і в цьому положенні загніть кінець тяги золотника під прямим кутом, точно над отвором трикутника. Зайвий кінець тяги відкусіть і надіньте на неї під трикутником дротяне кільпе. Ще краще надіти на тягу н на шток золотника по два кільця з обох боків трикутника; ці кільця не дадуть згинам тяги і штока заскакувати в отвори трикутника.
Можете пробувати роботу машини. Налийте в котел води, у спиртівку спирту, запаліть і дайте воді закипіти. Усі тертьові частини машини змажте мастилом. З допомогою гумової трубки сполучіть трубку котла з трубкою зо-
76
лотника і поверніть маховик.	л
Машина повинна одразу за-	иДІ
працювати. Зараз же після складання вона йде повільно,	®віт
із зупинками, бо туго руха-ються поршні, але дуже
скоро вал розвиває повну Мал. 90. Додатковий вал. швидкість.
Якщо машина не пішла, зніміть трубку паропровода і, обертаючи маховик, перевірте, чи правильно працює золотник. Перевірте правильність його роботи при обертанні маховика в різні сторони. Можливо, уся справа лише в тому, що при першому пусканні ви штовхнули маховик не в той бік. Дуже рідко буває, що машина відмовляється працювати. Правда, тут може бути ще одна обставина: котел дає мало пари. Спробуйте затиснути плоскогубцями на одну-дві хвилини гумову трубку, яка йде від котла до машини, і зібрати пар у котлі, потім відпустіть плоскогубці і одночасно підштовхніть маховик. Якщо всі частини
зроблено правильно, машина обов’язково піде.
Коли перевірите роботу машини, можете зробити додатковий вал (мал. 90). Його вигинають з двоміліметро-вого дроту і роблять окремо, бо інакше важко з’єднати його з валом. Так золотниковий кривошип обертає загнутий кінець додаткового вала, і якщо навіть цей вал неточно збігається з валом машини, кривошип непомітно пересувається в загнутій частині, і зовсім не гальмує. Дуже вигідно робити саме таке «нежорстке» з’єд-
нання.
Діаметр шківа можете взяти приблизно 15—20 мм, а коли ставите машину на модель гвинтового пароплава, зробіть додаткову вісь довгою і просто на кінець її припаяйте весловий гвинт.
При пусканні пари ця машина не завжди починає сама працювати. Звичайно, якщо вал стоїть у такому положенні, як показано на правій частині малюнка 84, і пара зовсім не попадає в циліндр, машина не може піти. Але навіть якщо вал стоїть у такому положенні, як ви бачите в лівій частині малюнка 84, все рівно треба штовхнути вал. У такому положенні хоч пара й тисне на поршень, але шатун поршня прямо спирається в кривошип і не може зрушити його. Таке положення називається мертвою точкою. Досить
77
трохи повернути вал, і шатун сам зможе штовхнути кривошип.
Під час роботи машини махове колесо виводить вал з мертвих точок. Можете запам’ятати, в якому положенні вала впускається пара в циліндр, і тоді, якщо встановите
його заздалегідь, Мал. 91. Вертикальна одноциліндрова	як тільки пустите
машина.	пару, машина від-
разу запрацює без підштовхувань.
На описаному найпростішому котлі немає крана-вен-тиля. Замість вентиля можна просто затискувати плоскогубцями гумову трубку паропроводу. Дуже добре йде машина. якщо затиснути ненадовго трубку, а потім одразу відкрити її, як ми робили, випробовуючи машину. Пара з великою силою штовхає поршень, вал машини момен
Мал. 92. Розріз вертикальної
машини.
тально зривається з місця і йде повним ходом.
Буває, що в моделі немає місця для встановлення горизонтальної парової машини. Тоді можна зробити її вертикальною. І справжні парові машини часта роблять такими.
На малюнках 91 і 92 показано загальний вигляд і розріз одноциліндрової вертикальної паровот машини, складеної
78
майже з тих самих частин, що й горизонтальна; змінено тільки фігуру колінчастого валу і інакше зроблено опори всіх частин. Додатковий вал для шківа зовсім не потрібний, бо один кінець вала не має кривошипа, і шків можна насадити зразу на вал машини.
На малюнку 93, а подано рисунок жерстяної фігури. Дві
79
такі частини спаюються разом і утворюють опору циліндра. Трикутник укріплюють на жерстяних кронштейнах, припаяних до циліндра. Розміри кронштейна подано на малюнку 93, б. Верхні кромки кронштейна загнуті. Це зроблено для того, щоб надати їм більшої «цупкості».
Вісь трикутника, який пересуває поршеньок золотника, повинна бути припаяна не до опор-кронштейнів, а до самого трикутника. Між ним і кронштейнами треба закласти дротяні кільця.
Усю машину складають на пропарафінованій дерев’яній дощечці завдовжки 105 мм і завширшки 90 мм, з трьома вирізами для маховика і кривошипів вала (мал. 93,в). Три підшипники вала (дротяні спіралі) припаюють до смужок жерсті 10X15 мм, які прибивають до дощечки. Розміри вала подано на малюнку 92. З зовнішніх боків крайніх підшипників на вал припаюють дротяні кільця; вони не дають йому хитатись з одного боку в другий. Такі самі кільця треба припаяти по обидві сторони петельок шатуна і золотникової тяги.
ЖАРОТРУБНІ І ВОДОТРУБНІ КОТЛИ
З часу винайдення першої парової машини багато винахідників удосконалювало її, а на котел ніхто не звертав уваги. Як був він «каструлею», так «каструлею» і залишався. Але коли -винахідники паровоза поставили котел на колеса, перед ними постало інше завдання.
Машина витрачала багато пари, і в звичайних установках доводилось робити великий котел. Він виходив дуже важкий і переобтяжував паровоз, а при маленькому котлі машина паровоза не могла довго працювати. Спочатку доводилось «наганяти» пари в котел, закривати вентиль, щоб підняти тиск пари. Потім відкривали вентиль, машина працювала, але незабаром зупинялась: пари знов невистачало. Машиніст знов «наганяв» пару, знову паровоз йшов і знов зупинявся. На Такій машині далеко не заїдеш.
Почали будувати котли інакше. Від топки уздовж усього котЛа йшли труби. Спереду паровоза всі вони виходили в особливу коробку, з якої вгору йшла димова труба. Нагріті гази з топки повинні були пройти по трубах усередину котла і тільки тоді попадали в димову трубу. Таким
80
способом топка нагрівала одразу всю воду. Так з’явились котли з димогарними трубками.
У такому котлі дуже збільшилась, як кажуть, площа нагріву. Адже всі знають, що вода в низькому чайнику або в каструлі закипає далеко швидше, ніж у високому кофейнику такого самого об’єму. Це тому, що дно чайника -його площа нагріву — далеко більша, ніж дно котла. От і в нових котлах при великій площі нагріву дуже швидко йшло пароутворення і машина паровоза працювала без перебоїв.
З того часу минуло вже понад сто років. Тепер е дуже багато різних систем парових котлів, але майже всі котли паровозів збудовано приблизно так, як ми описали.
У котлі нашої парової машини теж можна зробити кілька димогарних трубок. Скрутіть їх з жерсті, спаяйте «внакладку», проробіть отвори в дні і в кришці котла, вставте трубку в котел і припаяйте до кришки і до дна. Трубки зробіть діаметром 8—9 мм. Котел почне давати далеко більше пари, Й1ж раніше. Але тут ось що може трапитись: якщо полум’я спиртівок буде дуже великим і пройде в трубки, вони можуть розпаятись вгорі, там, де кінчається рівень води.
Вода при нагріванні забирає тепло з стінок котла, і температура її повільно підвищується лише при збільшенні тиску. У верхній частині котла води немає, а пара легко може нагріти до дуже високої температури. Коли полум’я лиже ті місця котла, де немає води, вони нагріваються до температури топлення олова.. Буває, що від чайника, в якому налито мало води, раптом відвалюється носик: значить, полум’я прогріло місця, не захищені водою. Через це, коли підставите спиртівку під котел, стежте за тим, щоб полум’я не попадало в трубки; нехай в них йдуть тільки нагріті гази.
Саморобні котли часто виходять з ладу тому, що не видно, коли в них википіла майже вся вода. Зовсім неважко зробити самому водомірне скло.
Дістаньте товстостінну скляну трубку внутрішнім діаметром 5—6 мм. З жерсті спаяйте дві трубки, зігнуті під прямим кутом. Впаяйте їх біля дна і біля кришки котла і відріжте скляну трубку такої довжини, щоб вона якраз входила між ними. Надіньте на скляну трубку два кусочки гумової трубки, вставте її на місце і натягніть гумові трубки на жерстяні (мал. 94, а). Перев’яжіть місця з’єднань
6 А. Абрамов і П. Хлєбміков
81
Мал. 94. Саморобна арматура парового котла.
міцною ниткою і можете спокійно користуватися котлом. Тільки стежте за рівнем води в склі, і котел ніколи не зіпсується.
Якщо вирішите поставити на котел всю належну арматуру, зробіть ще вентиль і запобіжний клапан.
Найпростіший вентиль можна,зробити, приладнавши механізм, що затискує гумову трубку, яка йде з котла. Будову такого вентиля показано на малюнку 94, в.
У котел впаяйте трубку завдовжки 10 мм і зовнішнім діаметром 7 мм. Вона повинна виступати на 5—6 мм над кришкою котла' Зробіть ще одну трубку такого самого
82
діаметра, але завдовжки 35—40 мм. На трубку котла надіньте обрізок гумової трубки. У цю трубку вставте заготовлену жерстяну так, щоб вона не доходила до трубки котла на 10 мм. Місця з’єднань добре перев’яжіть ниткою або дротиною.
З півміліметрової латуні або дахового заліза скрутіть циліндр діаметром 25 мм, заввишки ЗО мм. Цей циліндр не можна робити з жерсті: вона надто тонка. Поставте циліндр на кришку котла і проти середини вільного проміжки гумової трубки відмітьте на ньому висоту встановлення двох напрямних дротин. Вставте ці дротини впоперек циліндра на відстані 15 мм одна від одної.
З такої самої латуні, як і циліндр, скрутіть дві «губки», які затискуватимуть гумову трубку: одна «губка» — це трубка діаметром 4—5 мм і довжиною 20 мм; друга «губка» — півтрубка такої самої довжини. В обох «губках» проткніть шилом отвори, які точно збігаються з положенням напрямних дротин у циліндрі. Тепер витягніть дротини з циліндра і вставте їх знов, надівши одночасно обидві «губки». Припаяйте дротини до циліндра і зробіть маховичок вентиля з гвинтом. Маховичок скрутіть з дроту і обтисніть його хрестоподібним кусочком латуні. У центр впаяйте який-небудь довгий гвинт, а гайку гвинта припаяйте до циліндра між напрямними дротинами.
Готовий пристрій надіньте на трубку котла і припаяйте циліндр до кришки котла в двох-трьох місцях.
Коли будете загвинчувати гвинт, він пересуне на дротинах круглу «губку» і притисне до другої «губки» гумову трубку котла. Коли викрутите гвинт, гумова трубка намагатиметься знов стати круглою і відштовхне «губку» назад.
В інших конструкціях саморобних вентилів через неточне виготовлення частин де-не-де проходить пара, а тут цього бути не може. Спрацюється гумова трубка, її неважко замінити новою, і вентиль знову готовий до дії.
Верхню трубку, на яку надінеться гумова трубка паропроводу, можете прикріпити дротинкою до циліндра вентиля.
Запобіжний клапан можна зробити важільний або, як тепер часто роблять, пружинний.
Важільний клапан показано на малюнку 94, б. Він та* кий простий, що пояснювати будову його не треба. Трубку, яка йде від котла, можете зробити з патронника дрібнокаліберної гвинтівки, пробивши ззовні дно патронника
83
великим цвяхом. Для пробки відріжте кусочок кулі дрібнокаліберної гвинтівки і обробіть отвір патронника так, щоб кулька щільно прилягала до нього. Важіль вигніть з товстого дроту. Два стояки — для осі важеля і напрямний — зробіть з жерсті. Тягар можете вилити з свинцю.
Трубка і пробка пружинного клапана (мал. 94, г) — той самий патронник і кулька дрібнокаліберної гвинтівки. Тут треба передбачити можливість зміни тиску пружини. Впаяйте в кульку обрізок велосипедної спиці з різзю, надівши на неї спершу вкорочений ніпель спиці. Спицю треба впаяти в кульку нарізним кінцем. Над клапаном припаяйте дротяний триніжок, а на стрижень пробки надіньте пружинку, скручену з товстої балалайкової струни. Коли піднімете гайку вгору по різі, тиск пружини збільшиться; опустіть вниз — тиск пружини зменшиться/
Для маленької парової машини з циліндром з патрона від револьвера «наган» об’єм котла, зробленого з консервної банки, достатній. Але для машини з циліндрами біль
шого діаметра пара в такому котлі утворюється недосить
швидко, і машина працює так, як у невдалих конструкціях
перших паровозів, — весь час доводиться наганяти пару в котлі. Коли захочете зробити парові машини більшого
розміру, об’єм котла треба дуже збільшувати.
Можна зробити водотрубний котел, на
Мал. 95. Саморобний водотрубний котел.
приклад такий, як показано на малюнку 95. Він зветься водотрубним тому, що майже вся вода міститься в трубах, які огріваються гарячими газами топки, і таким способом дуже збільшується поверхня нагріву.
У цьому котлі найбільше нагріваються внутрішні, найближчі до вогню трубки, і, оскіль ки вони розміщені під великим кутом вгору, нагріта вода легко підіймається по них у
'84
Мал. 96. — Ліворуч — схема циркуляції води у водотрубному котлі праворуч — схема котла з У-подібними трубками.
барабан котла. Холодніша вода з барабана спускаються вниз по зовнішніх трубках, не заважаючи потоку нагрітої води (мал. 96, зліва). У котлі вода безперервно циркулює, добре вбираючи тепло топки, і дуже швидко перетворюється в пару.
Зробити такий котел нелегко і братись до нього варт тільки в тому випадку, якщо дістанете суцільні мідні трубки потрібного діаметра. Спаювати трубки самому не можна: вони швидко починають текти, і весь котел виходить з ладу. Якщо роздобудете трубки і візьметесь виготовляти котел, зверніть якнайсерйознішу увагу на впаювання трубок. Найкраще припаювати їх не ззовні, а зсередини до скручування барабана і нижніх сполучних півтрубок. Коли закладете трубки в отвори заготовок барабана і півтрубок, обкрутіть кожну трубку мідним дротяним кільцем і залийте оловом. Після впаювання всіх трубок скрутіть і спаяйте барабан котла та сполучні півтрубки. Такий спосіб виготовлення забезпечить надійну роботу котла.
Котел можна зробити і простіше. Мідні трубки вигинають буквою V і обома кінцями впаюють в барабан котла (мал. 96, справа). Це дає можливість обійтись без сполучних півтрубок внизу і вдвоє зменшує число впайок.
Такий котел, навіть невеликого розміру, буде давати
85
Мал. 97. Саморобний вертикальний паровий котел.
дуже багато пари, і його вигідно ставити на рухомі моделі, де вага котла має дуже велике значення^ Дуже добре працює наш котел, але є в нього одна істотна хиба: на велику кількість води він виходить надто громіздким. У справжніх котлах цієї хиби немає, бо в них весь час підкачується вода, з нам в моделі цього не зробити. Разом з тим котли, які вміщують багато води, потрібні для потужних парових машин — скажімо, для двоциліндрової машини, описаної в цій книзі.
Юні техніки часто роблять прості парові котли з жаровою трубою посередині. Ми спробували зробити такий котел великих розмірів з літрової консервної банки (мал. 97), але він виявився зовсім непридатним: весь час відпаювалась жарова труба в місці стикань її з верхньою кришкою котла.
Такі котли маленького розміру працюють тому, що тяга в них значно менша і температура газів, які доходять до верхньої кришки, нижча. А в цьому котлі, об’ємом води в 1 л, ніяк не можна уберегтися від розпаювання.
Найпростіший котел, місткістю зробили з... каструлі (мал. 98). Цей
котел має багато хиб, про які ми вже говорили, але коли нагрівати його на примусі, він дає стільки пари, що наша двоциліндрова машина працює повним ходом скільки завгодно часу.
Очевидно, не варт описувати, як зробити цей котел. Адже арматуру котла вже описано, а припаяти кришку до каструлі кожен зуміє.
Якщо дістанете великий лист латуні завтовшки 0,5 мм, можете зробити дуже добрий котел (мал. 99).
86
в 1,5—2 л води, ми
Це горизонтальний жаротруб* ний котел з однією великою жаровою трубою. Труба в ньому міститься не в центрі, а зміщена вбік і вниз, завдяки чому створюється добра кругова циркуляція води (мал. 99, справа). Цей котел можна нагрівати спиртівкою з декількома гнотами
тільки коло перед-
ньої стінки котла; Мал. 98. Паровий котел з каструлі.
далі вогонь буде
втягуватись у труб-
ку і огрівати всю
її. Котел можете зробити будь-яких розмірів, дотримуючись таких співвідношень: діаметр жарової труби береться вдвоє менший, ніж діаметр котла, а довжина котла повинна бути хоча б в два рази більша від діаметра котла. У справжніх котлах довжина звичайно береться в чотири-гГять разів^ більша ніж діаметр.
Ше краще буде працювати саморобний жаротрубний котел, якщо у вільну частину жарової труби вставити трубчасту батарею для збільшення поверхні нагріву.
Мал. 99. Схема простого жаротрубного котла.
87
Мал. 100. Угорі — жаротрубний котел із спіраллю, нижче — у котла замість спіралі дві трубки, унизу — котел із спіраллю і пароперегрівником.
її можна зробити у вигляді спіралі, один кінець якої впаяний знизу котла, а другий крізь верхню стінку жарової труби входить в котел (мал. 100, угорі).
У маленькому жаротрубному котлі трубку можна не скручувати спіраллю, а просто зігнути так, як показано на малюнку 100 (усередині). Якщо дозволить місце, можна впаяти поряд дві такі трубки.
Гази, що виходять з котла, ма-
ють ще досить високу температуру, і їх можна використати для перегрівання пари (мал. 100, внизу), що значно поліпшує роботу
котла.
Тепер вам залишається тільки вибрати конструкцію котла, залежно від наявних матеріалів, і можете братись за виготовлення.
ДВОЦИЛІНДРОВІ ПАРОВІ МАШИНИ
Одноциліндрові машини, в яких пара впускається з одного боку поршня, погані тим, що в них пара працює тільки в той час, поки вал робить половину оберту; другу половину оберту вал обертається інерцією маховика, потім знов півоберту працює пара, і знов маховик примушує поршень пересуватись назад.
Одноциліндрові машини подвійної дії — ті, в яких пара
88
Мал. 101. Двоциліндрова парова машина.
пускається то з одного, то з другого боку поршня — обертають вал протягом всього оберту. Маховику залишається тільки переводити вал через мертві точки і надавати йому плавного ходу. Але такі машини важко робити самому, і краще замінити їх двоциліндровими, в яких пара впускається з одного боку поршня. У таких машинах півобергу працює один циліндр, а півоберту — другий.4
Саморобну двоциліндрову горизонтальну машину показано на малюнках 101 і 102. Вона дуже схожа на одноциліндрову,але діаметр циліндрів її більший. Для них взяті не патрони револьвера <наган», а патрони мисливської рушниці калібра № 28. Золотник поршневий, але пересувається він не трикутником, а ексцентриком, і на штоиі укріплений не один поршеньок, а два (мал. 103).
Пара впускається між поршеньками і, коли вони стоять у положенні, показаному на малюнку 103, а, входить у правий циліндр, а з лівого вільно виходить в атмосферу. Коли ексцентрик повертається в положення, яке ви бачите на малюнку 103, б, пара попадає в лівий циліндр, а з правого виходить.
Якщо діаметр циліндра більший, доводиться збільшити товщину колінчастого вала і вагу маховика. Змінюється
89
Мал. 102. Двоциліндрова парова машина.
і розміщення частин: золотник міститься між циліндрами, і обидва кінці вала вільні.
Уся машина складена не на окремих опорах, а на так званій фермі, виготовленій з жерсті. Але ферму треба зробити, як справжню інженерну споруду, інакше жерсть буде для цього надто тонким матеріалом. Секрет у тому, що ферма спаяна не просто із смужок жерсті, а всі частини вигнуті, як кутове залізо. Конструкція виходить простою, міцною і легкою. Таку ферму можна скласти з різних сортів заліза, але цілком достатній найпростіший профіль — прямий кут. Таке залізо техніки часто називають не «кутове» залізо, а коротко — «кутівка». Профілюючи жерсть, можна заміняти нею дерев’яні частини або ті частини, які повинні були бути зроблені з товстого заліза. У першій паровій машині вал, циліндр і трикутник можна було поставити або на деревинках, або на стояках товстого заліза. А зігнули ми жерсть, і виявилось, що вона досить міцний матеріал для опор. Так само користувались ми жерстю і при виготовленні електромоторів.
Поршні, обмотані ватою, добре працюють в цилінд-
90
Мал. 103. Схема роботи двопоршенькового золотника.
рах невеликого діаметра; тут доведеться зробити їх інакше. Від двох рушничних патронів калібру № 28 відріжге обідки завширшки в 10 мм.
Отвори денець патрона запаяйте і вичистіть патрони зсередини дрібного наждачною шкірою. Патрони обов’язково треба вкоротити, бо вони конусні, особливо до відкритих кінців.
З відрізаних обідків зробіть поршні. Проріжте обідок напилком уздовж, стисніть і вставте у циліндр. Якщо він не зайде, розпилюйте щілину доти, доки не припасуєте точно по внутрішньому діаметру циліндра. Нехай він заходить туго — опісля обточите. Вставте припасований обідок до половини в циліндр і виріжте до нього кришечку, яка заходить з середини, (мал. 104, а). Для кришок поршнів і для кількох інших дрібних деталей треба роздобути латунь завтовшки 0,5 мм.
До кожного поршня виріжте з латуні по два косинці для осей шатунів. Спаяти поршні — справа хитра. Вийміть з циліндра обідок із вставленою в нього кришкою і туго перев’яжіть тонкою дротиною, щоб кришка не випадала. Поставте поршеньок на стіл, накладіть на кришку косинці — і можете паяти. Косинці краще накласти на кришку
91
Мал. 104. Виготовлення циліндра і поршня.
не окремо один від одного, а зв’язаними тонкою дротиною з дерев’яною прокладкою між ними. Товщина прокладки — 1 —1,5 мм.
Промажте всі місця спаювань паяльною рідиною, наберіть на паяльник побільше олова і зразу пропаяйте так, щоб косинці припаялись до кришки, а кришка — до обідка, (мал. 104, б). Звичайно, усі частини повинні бути добре вичищені шкіркою або промиті в розчині поташу, інакше їх ніколи не спаяти. Не знімаючи дротини, що стягує обідок, запаяйте місце стику, зріжте дротину — і поршень готовий.
Так само спаяйте поршень до другого циліндра і зробіть до них шатуни.
На одному кінці шатуна (мал. 104, в) — петелька,^ на другому — спеціальний захват для шийки коліна вала. В одноциліндровій машині шатун надівався на палець кривошипа, а тут палець закритий плечиками з обох боків. До прямого кінця шатуна припаяйте дві смужки латуні; вийде вилка, яку можна буде надівати на шийку вала. Щоб вилка не зскакувала, на кінцях смужок зробіть отвори і припасуйте до них кусочки дротини. Закладіть петельку шатуна між косинцями поршня і вставте вісь.
Тепер треба притерти поршні до циліндрів. Відмітьте, який поршень в якому циліндрі буде працювати, і притирайте їх до «своїх» циліндрів. Натріть поршень крейдою, вставте в циліндр і просуньте до кінця. Коли витягнете, побачите, що крейда стерлася, і ці місця трохи обточіть напилком з дрібною насічкою. Потім знов натріть поршень крейдою, вставте в циліндр, вийміть і обточіть. Повторяйте це доти, доки поршень не почне ходити плавно і легко. Тут треба бути дуже обережним: якщо багато сточите, поршень буде пропускати пару, а це дуже погіршує роботу машини. Та й пари в таких умовах на неї не запасешся.
92
Мал. 105. Деталі двоциліндрової машини.
Для золотника спаяйте встик трубку завдовжки 65 мм і внутрішнім діаметром 6 мм. У середині трубки просвердліть отвір діаметром 4 мм. Це — отвір для впускання пари з котла. На відстані 14 мм від центра цього отвору просвердліть ще два такого самого діаметра, але не на одній лінії з першим, а під прямим кутом до нього: один праворуч, другий ліворуч (мал. 105, а). Такі самі отвори зробіть на бокових стінках біля денець циліндрів і сполучіть їх трубками з золотником. Трубка золотника повинна од наково виступати з обох боків циліндрів, а відстань між серединою одного циліндра і серединою другого повинна дорівнювати 40 мм (мал. 105, б). На середній отвір золотника припаяйте трубку діаметром 5 мм і довжиною 25 — ЗО мм.
Поршеньки золотника складаються на штоці — міліметровій дротині завдовжки 40 мм. До одного кінця штока припаяйте латунну скобку для укріплення тяги'ексцентрика (мал. 105, в). Скобку вигинають із смужки латуні розміром 20X4 мм.
Поршеньки цього золотника — шайбочки з ватою між ними. Діаметр шайб небагато менший від внутрішнього діаметра трубки золотника; відстань між кожною парою шайб — 5 мм; відстань між серединами поршеньків — 28 мм.
Для того щоб можна було регулювати положення поршеньків, а значить, впускання і випускання пари, тягу
93
ексцентрика треба зробити пересувною. Витягніть із старого вимикача так звані контакти — трубочки з отвором для провода. З боку контактів є гвинт, який затискує провід, а знизу гайка, яка прикріплює контакт до вимикача (мал. 49, справа). Для тяги ексцентрика ця гайка не погрібна, а для встановлення ексцентрика потрібен буде другий контакт з гайкою. Тягу вигніть з міліметрової дротини завдовжки ЗО мм, вставте петельку її в хомутик поршень-ка і закладіть вісь. Контакт потрібен буде після виготовлення ексцентрика і вала.
Ексцентрик — це диск з бортиками (мал. 105, г). Діаметр диска — 20 мм, товщина — 1,5 мм. Якщо не знайдете для диска придатного матеріалу, можете скористуватись трикопієчною монетою. Діаметр монети — 22 мм\ її доведеться трохи обточити навколо. «Щоки» діаметром 25 мм виріжте з латуні. Обточену монету вставте між «щоками» так, щоб центри їх сумістились, і добре спаяйте. Від центра «щоки» відміряйте 6 мм і просвердліть отвір, в який повинен ввійти контакт від вимикача.
Відстань від центра диска ексцентрика до центра отвору, яким він надівається на вал, називається ексцентриситетом. Ексцентриситет нашого ексцентрика дорівнює б мм. В отвір ексцентрика вставте контакт і міцно затисніть гайкою. Тепер гвинтом контакта можна буде закріпляти ексцентрик на валу в потрібному положенні.
Залишається зробити навколо ексцентрика «шину» — хомут. Хомут вигніть з півтораміліметрового мідного дроту, як показано на малюнку 105, д. Кінці хомута зайдуть в отвір контакта ексцентрикової тяги. їх треба обпиляти зсередини до половини, тоді, складені, вони утворюють круглий кінець. Остаточно скласти ексцентриковий механізм можна тільки під час складання всієї машини. Зараз треба зробити вал і ферму.
Найкраще для вала знайти сталь-сріблянку діаметром 3 мм. Якщо не дістанете сталі-сріблянки, знайдіть яку-небудь іншу міцну дротину або в’язальну спицю приблизно такого самого діаметра. Тільки дротина або спиця повинні бути цілком прямими: для вала це дуже важливо.
Вигинати такий вал не можна — він виходить неточним. Найкраще відріжте для вала кусок дроту або сталі-сріблянки завдовжки в 150 мм і для шийок кривошипів — два кусочки по 15 мм.
Робити плечі кривошипів з товстої латуні або заліза
94
4о-------—;
Мал. 106. Виготовлення двоколінчастого вала.
важко; вони прекрасно виходять з жерсті, тільки тоді треба зробити їх коробчастого перерізу. Виріжте з жерсті чотири фігури, як показано на малюнку 106, а. Хід поршнів цієї машини ми вибрали рівним 20 мм; значить, плечі кривошипів повинні бути завдовжки 10 мм. Такими вони й виходять, якщо зробити їх за розмірами, вказаними на малюнку.
Вирізані з жерсті фігури зігніть в довгі коробочки, або, коли хочете, у трубки з хвостиками на кінцях. Ці хвостики обтисніть навколо вала і навколо шийок кривошипів.
Перед спаюванням вала на середину його треба надіти ексцентрик, а частини вала проти шийок випиляти потім, після спаювання. Якщо отвір контакта ексцентрика не находить на вал, розсвердліть його.
Складіть вал за малюнком 106, б, і старанно пропаяй-те всі місця з’єднання. Стежте, щоб між серединами шийок була така сама відстань, як і між центрами циліндрів,— 40 мм. Коли спаяєте всі, можете випиляти непотрібні частини вала. При такому способі виготовлення вал виходить дуже точний і не «б’є» при обертанні.
Усі розміри ферми показані на малюнку 107. Для встановлення циліндрів до неї припаяні два косинці, а для підшипників — ще дві смужки. Справжні ферми склепують заклепками, а останнім часом все частіше зварюють. І наша ферма виходить ніби зварною.
У верхніх кугочках ферми проріжте півкруглі заглибини для циліндрів і трубки золотника. Припаяйте циліндри до куточків так, щоб вони однаково виступали з обох боків.
95
Підшипники вала, звичайно, скручують з мідного дроту. Зробіть їх довгими, в 10—12 виткЬ кожен, і припаяйте до смужок ферми. Вал повинен вийти якраз на рівні осей циліндрів.
Щоб зменшити тертя між вилками шатунів і шийками вала, обкрутіть шийки 5—6 витками мідного дроту і вже на ці підшипники надіньте вилки шатунів. З зовнішніх сторін обох підшипників припаяйте на вал дротяні кільця.
96
Перевірте чи добре йдуть поршні при обертанні вала, і можете, нарешті, встановити ексцентрик. Поверніть вал так, щоб коліна його були розміщені горизонтально. Нехай поршни-ки золотника в цей час щільно закрива
Мал. 108. Схема з’єднання золотника з ексцентриком.
ють отвори впуску пари в циліндри. Пригвинтіть ексцентрик
точно проти середини трубки золотника в такому положенні, коли лінія, що йде через два центри ексцентрика (справжній центр кружка і ексцентр), виходить вертикальною. Відкусіть плоскогубцями зайву частину тяги золотника. її кінець повинен бути на відстані 1,5—2 мм від кінців хомута. Надіньте на тягу заготовлений контакт від вимикача (без гайки) нарізаною стороною, а ту сторону, де збоку вкручений гвинт, надіньте на кінці хомута (мал. 108).
Залишається тільки вилити свинцеве махове колесо
(мал. 109), припаяти його до вала — і можете пробувати роботу машини. Якщо відпустите гвинт, який вдержує ексцентрик на валу, і повернете ексцентрик на півоберту (на 180°), зміниться напрям обертання вала — він почне обер-
татися в протилежний бік.
Коли цю машину живить парою дволітровий котел (мал. ПО), вал її неможливо зупинити пальцями: дуже вже сильною вона виходить.
Циліндри цієї машини можна встановити вертикально, так само як і в одноциліндрової. На малюнках 111 і 112 показані дві конструкції вертикальних двоциліндрових ма-
7 А. Абрамов 1 П. Хлєбніков
Мал. 109. Махове колесо.
97
Мал. 110. Двоциліндрова парова машина, яка працює від котла з каструлі.
шин. В одній розміщення частин порівняно з горизонтальною машиною не змінене, а в другій золотник міститься з боку циліндрів. Така машина красивіша, ніж вертикальна з золотником посередині, але робити її важче.
Двоциліндрову машину можна встановити на велику модель колісного або гвинтового пароплава. Ця машина може обертати маленьку динамомашину — вийде електростанція. Можете придумати конструкцію встановлення її на модель паровоза.
Тільки пам’ятайте, що котел повинен давати багато па-
98
Мал. 111. Вертикальна двоциліндрова машина.
Мал. 112. Друга конструкція вертикальної машини.
ри, інакше машина зовсім погано працює. При доброму котлі матимете прекрасний двигун, а де застосувати його, самі знайдете.
99
ПАРОВА ТУРБІНА І КОТЕЛ ДО НЕЇ
ВИБІР ДВИГУНА
При будуванні всякої діючої моделі дуже серйозне питання — вибір двигуна. Двигун повинен бути легким, потужним і діяти тривалий час.
€ легкі двигуни, що працюють стисненим повітрям. Але їх важко виготовити і незручно мати на моделі великі балони, а з маленькими балонами двигун працює недовго.
Гумомотор, який часто ставлять на різні рухомі моделі, теж працює дуже недовго, і від нього можна добитись , роботи моделі тільки протягом однієї хвилини, це найбільше. Якщо влаштувати шестерінчасту передачу, можна збільшити час дії гумомотора, але при цьому дуже зменшується потужність.
Дуже добрі для встановлення на моделі електромотори, але не завжди вдається розв’язати питання про джерело струму. Гальванічні елементи громіздкі і не дають великої сили струму; акумулятори добути нелегко, і вони такі важкі, що, встановивши їх, трудно добитись від моделі гарних результатів. Можна користуватись міським струмом, але при цьому модель «зв’язується»’ проводами.
Звичайно, при будуванні моделей, що йдуть по рейках, наприклад, моделі трамвая або аеропоїзда, найкращий двигун для них — електромотор.
Для приведення в рух таких моделей можна користуватися міським струмом; можна підвести до електромотора струм великої потужності, і модель працюватиме прекрасно.
Але, користуючись міським струмом, не можна збудувати модель автомобіля або якого-небудь, судна. Тут вже хоч-не-хоч доводиться ставити двигун з незалежним живленням. Можна збудувати, наприклад, поршневу парову 100
машину. Але порівняно з електромотором поршневі парові машини досить важко виготовити точно, не користуючись токарським верстатом. В зв’язку з неточним виготовленням вони витрачають так багато пари, що доводиться ставити великі котли. Великий котел примушує дуже збільшувати розміри моделі, обважнює її, а потужність машини виявляється недостатньою.
Правда, для великої моделі пароплава вага котла не має особливого значення, але сухопутну модель з паровою машиною здійснити значно важче. А збудувати модель глісера, з поршневою паровою машиною особливо важко: глісер повинен бути легкий, а машина його — потужною; тут великий котел зіпсує всю справу.
За останні п’ятдесят років у «справжній» техніці поршневі парові машини дедалі швидше витісняються. Другий паровий двигун — турбіна — пройшов переможний шлях. Турбіни виявились далеко вигіднішими ніж поршневі машини. Тепер не залишилось жодної потужної електростанції, на якій генератори електричного струму оберталися б поршневими паровими машинами.
Основна різниця між турбіною і поршневою машиною в тому, що поршнева дає, як говорять інженери, прямолінійно-зворотний рух, який треба потім перетворити в неперервно-обертальний, а турбіна зразу перетворює енергію пари в обертальний рух, без додаткових передач.
Цікаво, що перший двигун, який придумала і здійснила людина, був конструкцією найближче саме до турбіни. Справді, найпростіша турбіна — це колесо з лопатками, на які «дме» пара, а найстаріший двигун — водяне колесо — теж колесо з лопатками, яке приводиться в рух струменем води.
1 парова турбіна була придумана раніше від поршневої машини. В одній старовинній книзі про машини, що вийшла понад триста років тому, у 1629 році, описується оригінальна «товчія». їі приводить в рух струмінь пари, яка б’є по лопатках колеса (мал. 113). Звичайно, цю турбіну здійснити не можна було тому, що вона витрачала б надто багато пари, але ідея її втілена тепер у сучасних парових турбінах.
Сучасні парові турбіни будують величезних потужностей. Ленінградський механічний завод імені Сталіна збудував вже турбіни потужністю понад 136 000 к. с. Ніякий інший двигун неспроможний розвинути таку величезну
101
Мал. 113. Старовинна товчія.
Мал. 114. Іграшкова парова турбінка.
потужність в одній машині.
І для багатьох моделей найкраніе робити саме парові турбіни. Якщо подивитись на рисунки простої одноколісної турбіни, поршневої машини та електромотора, одразу видно, що турбіна найпростіша. Проте моделі з паровими турбінами майже не будувались. Чому? Тому, що дуже важко виготовити добре колесо турбіни. Не можна ж вважати турбіною дитячу іграшку, показану на малюнку 114. Ця «турбіна» тільки сама себе крутить, а привести в рух яку-небудь модель їй не під силу.
Значить, трудність завдання в тому, щоб розробити таку конструкцію колеса турбіни, яку легко було б виготовити в майстерні юного техніка.
Нам вдалося розв’язати це завдання. Двадцятивосьмилопате-ве колесо нашої турбіни можна зробити менш як за дві години.
Особливо зручно ставити турбіну на моделі суден: на вал її можна без усяких передач насадити весловий
102
гвинт. її можна ставити і на всякі інші моделі. Вона займає дуже небагато місця і витрачає далеко менше пари, ніж поршнева машина такої самої потужності.
ВИГОТОВЛЕННЯ ТУРБІНИ
Готова, складена турбіна показана на малюнках 115 і 116. На одному малюнку її показано з боку трубки, що підводить пару, а на другому — з боку виступаючого кінця осі. Найважливіше при виготовленні турбіни — точно І акуратно зробити всі лопатки.
Виготовляється колесо турбіни так. Спочатку заготовляються всі лопатки; до них упоперек припаюють по дві дротинки, і лопатки вигинають. Потім вирізають два кружки (диски). У них проколюють отвори по товщині дротинок, припаяних до лопаток, і дротинки одної сторони готових лопаток закладають спочатку в отвори одного диска, а потім дротинки другої сторони лопаток поступово протягують в отвори другого диска. Залишається присунути диски щільно до лопаток, вставити і припаяти вісь, відкусити відступаючі кінці дротинок — і колесо готове.
Мал. 115. Турбіна з боку трубки, що підводить пару.
103
Мал. 116. Турбіна з боку осі. По обидві сторони її видно кінці трубок, в які впаяно сопла. На кінець осі навито і припаяно мідну дротину, щоб зробити товщою вісь.
На малюнку 117 показано розріз колеса турбіни. Там видно розміщення лопаток і місця отворів для складання.
Насамперед з жерсті від консервних банок або з тоненької латуні заготуйте лопатки: виріжте двадцять вісім смужок 7X17 мм. Постарайтесь вирізати їх по можливості точніше.
Покладіть одну із смужок на обрізок фанери і забийте дев’ять цвяхів без головок так, як показано на малюнку 118, ліворуч і вниЗу. Ця фанерка — складальний шаблон лопаток.
Усі лопатки повинні щільно входити між цвяхами. Всуньте одну лопатку в шаблон і накладіть на неї два обрізки мідного дзвінкового дроту без ізоляції (мал. 118, внизу). Діаметр дзвінкового дроту — 0,8 мм. Обидві дротини злегка припаяйте до лопатки і витягніть її з шаблона. Таким самим способом заготовте всі лопатки, і завдяки тому, що вони всі зроблені в одному й тому самому шаблоні, вони вийдуть цілком однаковими.
З другого обрізка фанери випиліть, як показано на малюнку 118 (усередині і праворуч), другий шаблон. На цьому шаблоні зігніть ці лопатки і беріться за диски колеса.
Діаметр колеса турбіни — 50 мм. Для нього треба ви
різати два диски діаметром по 50 мм і дуже точно пробити в них отвори для складання. Спочатку нарисуйте диск в натуральну вели чину на папері, поділіть коло його на двадцять вісім частин і проведіть двадцять вісім радіусів. Потім нарисуйте ще два кола — перше радіусом 16 мм і друге радіусом 23 мм.
Мал. 117. Розмітка диска турбіні (у натуральну величину).
Точки перетину цих кіл з проведеними двадцятьма вісьмома радіусами дадуть місця проколів для дротин ло-
паток.
Для виходу пари з колеса на обох дисках треба зробити навколо осі отвори. Але краще не вирізати отворів зовсім, а тільки прорізати дві сторони і відігнути. Місця і фігури цих отворів видно на малюнку 117. їх теж нарисуйте на папері.
Готовий рисунок накладіть на лист жерсті або тонкої латуні і, притримуючи рукою, щоб він не зсунувся, намітьте гострим шилом центр, усі отвори для складання лопаток і кути отвору для виходу пари.
Центр і дірочки
для дротин акуратно проткніть шилом. Тонким вузьким зубилом прорубайте отвори для виходу пари і відігніть «двер-ця» їх. Місця загинів показано на малюн
ку 117 пунктиром.
Два готові диски надіньте на вісь — товсту, добре загар-
105
товану голку — і вставте всі лопатки.
Коли складете, припаяйте диски до осі, потім відкусіть виступаючі кінці дротинок, залишивши кінчики завдовжки по 1,5—2 мм; кінчики дротинок більшого радіуса можете загнути, щоб притиснути диском щільно до лопаток.
Готове колесо турбіни помістіть у кожух (мал. 119). Конструкція кожуха така проста, що її можна не опи-
Мал. 119. Розміри кожуха турбіни.
сувати докладно.
Загнуті краї кожуха надають йому стійкості. На малюнку турбіни видно, що на кінці кожуха напаяні трикутні «косинки». Це зроблено також для збільшення стійкості
Якщо вісь обертатиметься в стінках кожуха турбіни, отвори дуже швидко збільшаться, і колесо турбіни почне
Мал. 120. Турбіна з вийнятими соплами. Овальні вирізи зроблені іільки з цього боку, щоб зайшли сопла.
Ї06
хитатись. Треба зробити підшипники. Ми їх зробили, як на всіх інших своїх моделях, дротяними.
Накрутіть на вісь голого дзвінкового мідного дроту по 5—6 витків з кожного боку. Ці дротяні спіральки зніміть з осі, обтя-
Мал. 121. Трубопровід із соплами.
гніть вузенькими смужками жерсті і пропаяйте. Підшипники, які утворились в жерстяних трубочках, надіньте на вісь і припаяйте до кожуха турбіни. Обидва підшипники ви бачите на малюнках 115 і 116.
На малюнках 119 і 120 турбіна показана з вийнятими соплами. У нашій турбіні сопла легко вийняти для прочищання і знов поставити на місце. Це дуже важливо, бо діаметр отворів сопел доводиться добирати дослідним шляхом і виймати сопла доводиться багато разів. На малюнку 120 видно, що здійснити це неважко.
З одного боку кожуха проріжте овальні отвори і припаяйте затискачі, які захоплюють довгу основну трубку. З другого боку кожуха просвердліть два отвори точно по діаметру тонких трубок із соплами. При такій конструкції сопла встановлюються завжди в тих самих місцях, і виймати їх безпечно — регулювання не порушується.
Звичайно, перш ніж готовити затискачі для сопел і прорізати отвори в’кожуху, треба виготовити самі сопла. Власне сопла — це капсулі від примусних пальників. Вони впаяні кожен у тонку трубку, ці дві трубки впаяні в третю — товсту, а в центр товстої трубки впаяна четверта, що підводить пару з котла.
Готовий трубопровід із соплами видно на малюнку 121. Трубки, які підводять пару, скрутіть і спаяйте з жерсті або латуні. Основну трубку зробіть завдовжки 70 мм. діаметр її — 6 мм. Діаметр трубки, яка підводить пару, —-теж 6 мм. Довжина її не має значення. Довжина трубок, в які впаяно сопла, — 25 мм. діаметр їх — 4 мм. Капсулі спиляні і впаяні так, щоб струмені пари виходили, як показано на малюнку 122. Це найкраще положення ми зна-
107
Мал. 122. Схема напряму струменів пари із сопел.
ЙШЛИ ДОСЛІДНИМ шляхом.
Спробувати роботу турбіни, дмучи в трубопровід, не вдається доти, доки не розширені отвори капсулів, — надто маленький тиск повітря можемо ми створити. Але одразу дуже розширювати отвори сопел теж рисковано. Правда, чим більші отвори для виходу пари, тим сильніші струмені, а значить, потужніша турбіна,
але може трапитись, що котел не буде давати стільки пари, скільки потрібно її для сильних струменів. Якщо котел великий, він дає багато пари, а якщо маленький, як у нас, треба бути дуже обережним: розширте отвори так, що пара піде великими струменями, але з маленьким тиском — турбіна погано працюватиме. Звичайно, з великим котлом наша турбіна може дати значно більшу потужність, ніж з котлом, який ми для неї виготовили. Але ми добивались того, щоб вага всієї установки була по можливості менша, і не наважувались зробити місткість котла більше 170 см 3. Маючи готові суцільнотягнуті мідні трубки, можна значно підвищити паропродуктивність нашого котла. Але про це трохи далі.
ВИГОТОВЛЕННЯ КОТЛА
Готовий котел із спиртівкою показано на малюнках 123 і 124. Найвигідніша форма котла — циліндр. Але циліндричний котел займає досить багато місця, а ми економили кожен сантиметр, особливо у висоту, і зробили переріз котла еліптичним. При цьому був риск, що котел розідме тиском пари. Перше випробування показало, що ми турбувались недаремно. Довелось поставити внутрішні дро-
108
Мал. 123. Готовий котел із спиртівкою. Зверху котла видно кінці дротин, які проходять крізь котел. Збоку припаяна спиця для збільшення стійкості котла.
тяні стяжки, які зв’язують кришку з днищем (мал. 125), і припаяти обрізки велосипедних спиць уздовж обох боків котла. Для збільшення поверхні нагріву, а значить, і для
прискорення пароутворення в днище котла впаяні патронники від дрібнокаліберної гвинтівки, по дев’ять штук з кожного боку.
Особливу увагу зверніть на впаювання бокових стінок котла. Найкраще закласти їх, а потім у місці з’єднання з котлом прокласти навколо мідну дротину і добре пропаяти. Прокладання дротини грунтовно укріплює котел.
Сухопарник — просто обрізок патрона мисливської рушниці або звичайний наперсток
Мал. 124. Розміри котла.
Мал. 125. Укріплення котла.
109
Мал. 126. Котел з боку водомірного скла і водоналивного отвору.
придатних розмірів. Водоналивний отвір — гайка і штепсельне гніздо. Водомірне скло — скляна трубка посередині з двома сполучними вимірними трубками по кінцях.
Патронники краще впаяйте зсередини до скручування котла, інакше потім важко пробратись між ними ззовні паяльником, та й чистіше виходить, якщо впаювати їх зсередини.
Із старого штепселя вигвинтіть гніздо з гайкою. Гайку припаяйте до котла. У проріз гнізда закладіть обрізок дротини і припаяйте її,
заливши одночасно отвір гнізда. Дротинка дає можливість загвинчувати гніздо, перетворене нами в пробку, без допомоги викрутки або плоскогубців.
Мал. 127. Розміри спиртівки.
ПО
На гніздо надіньте свинцеву або гумову шайбочку, щоб щільно закрити отвір котла. Готовий водоналивний отвір з пробкою показано на малюнку 126. Там же видно і водомірне скло.
Для водомірного скла постарайтесь дістати обрізок трубки внутрішнім діаметром не менше 5—6 мм. Тонкі трубки обманюють: рівень води в них завжди вищий від рівня води в котлі, І з таким склом можна, понадіявшись на його покази, розпаяти котел.
Мал. 128. Готова спиртівка. Ліворуч — пробочка, якою затискається, отвір трубки після протягання головного гнота.
Мал. 129. Котел знизу. Видно отвори для трубок з гнотами, а по краях — отвори, які підводять повітря.
не
Зверху і знизу котла спаяйте коротенькі трубочки і сполучіть з ними скляну трубку за допомогою двох маленьких обрізків гумової трубки. Це дуже просте водомірне скло, але працює воно безвідмовно. Місця з’єднань обв’яжіть дзвінковим дротом.
Розміри спиртівки видно на малюнках 127 і 128. При такій конструкції, коли бачок із спиртом міститься окремо, він мало нагрівається, і немає риску, що спалахне весь спирт.
Трубки для гнотів — патронники дрібнокаліберної гвинтівки із спиляними денцями. Гноти цих трубок закладають окремо від головного гнота, що йде з бачка по товстій трубці. Вони тільки стикаються з головним гнотом.
Коли котел і спиртівка готові, зігніть з жерсті П-по-дібну частину підставки котла, яку добре видно на малюнку 129. У середині отвору підставки вставляються трубки спиртівки, а бокові отвори зроблені для підведення повітря до гнотів спиртівки знизу. Висоту цієї частини розрахуйте по спиртівці так, щоб кінці трубок гнотів прийшли-ся на відстані приблизно ЗО мм від дна котла.
РЕГУЛЮВАННЯ ТУРБІНИ
Тепер можете випробувати роботу турбіни. Налийте в котел, на дві третини води. У спиртівку налийте спирту. Коли гноти добре вберуть у себе спирт, можете запалювати. Вода в котлі закипає швидко — за дві-три хвилини. Поки закипає вода^ сполучіть трубку сухопарника із впускною трубкою турбіни. Найпростіше сполучити котел з турбіною гумовою трубкою. Тиск пари в котлі не дуже великий, і трубка не роздувається. Потім, коли остаточно встановите турбіну на яку-небудь модель, зможете замінити гумову трубку саморобною, спаяною з латуні або жерсті.
Як тільки закипить вода, пара почне вириватись з сопел і закрутить турбіну; на холостому ходу вона обертається з величезною швидкістю — у кілька тисяч обертів за хвилину.
Але як дізнатись, чи можна збільшити отвори сопел, чи вони якраз добрі для цього котла? Дізнатись про це неважко. Дайте турбіні попрацювати півтори-дві хвилини, а потім, не гасячи вогню під котлом, зніміть гумову труб-112
ку, яка підводить пару до турбіни. Якщо при цьому пара вирветься з трубки з великою силою, значить тиск у котлі досить великий для того, щоб пари вистачило на отвори більшого діаметра. Тоді витягніть сопла з турбіни, обережно розширте отвори голкою, знов вставте назад і знов
випробуйте турбіну.
Якщо турбіна почала Мал. 130. Котел з пароперегрів-працювати краще,	ником.
знов спробуйте через півтори-дві хвилини зняти трубку, яка підводить пару, і, судячи з того, з якою силою виривається тепер пара з трубки, вирішіть, чи можна ще збільшувати отвори сопел. Таке випробування слід проробити кілька разів.
Тільки майте на увазі, що не можна збільшувати отвору сопел доти, доки із знятої з турбіни трубки пара не почне йти з невеликою силою. Якийсь тиск повинен бути в котлі, інакше робота турбіни не посилиться, а навпаки, вона почне працювати гірше.
Коли все-таки після одного з розширень сопел турбіна почне гірше працювати, не хвилюйтесь — це легко виправити. Обережно запаяйте отвори і знов проткніть їх голкою. При цьому постарайтесь зробити отвори такими, щоб вони були трохи менші ніж останній раз. Турбіна, яку ми збудували, найкраще працює при діаметрі отворів сопел 0,8 мм. Ми взнали діаметр отворів, вставивши в них дротину діаметром 0,8 мм. Вона щільно ввійшла в отвір. Так само можете зробити й ви.
Під час розширення отворів голкою трапляється, що кінчик голки застряває в соплі і обламується. Щоб уникнути такої неприємності, відпаліть спочатку кінець голки, а потім вже працюйте нею.
Трохи переробивши цей котел, можна значно збільшити тиск пари, яку він дає. Можна, як у справжніх коглах,
й А. Абрамов 1 П. Хлєбніков
113
застосувати так званий перегрів пари. Для цього потрібна мідна суцільнотягнута трубка внутрішнім діаметром 4—5 мм і довжиною близько 200 мм. Впаяйте її в сухопарник, потім зігніть і проведіть під дном котла (мал. 130). Пара в цій трубні буде нагріватись вогнями спиртівки, температура її дуже підвищиться, і тиск зросте. Якщо зробите котел з перегрівом пари, отвори сопел можете збільшити до 1 мм.
Якщо знайдете тонкі мідні трубки, можете зробити маленький водотрубний котел, описаний для поршневих машин (мал. 95). У цьому котлі можете пропустити в трубку перегріву далеко більше пари, ніж у нашому еліптичному, і турбіна працюватиме далеко краще.
При виготовленні всякої моделі пам’ятайте, що успіх роботи залежатиме від того, як старанно буде оброблена кожна частина. У моделі, як і в справжньої машини, немає незначних деталей — усе важливе.
ЗМІСТ
Саморобні електромотори і трансформатор
Визначні властивості електромагнітів.................' . . . З
Мотор з двох гвинтів з простим якорем..........................6
Мотор з двох гвинтів з обмоткою на якорі......................15
Ще один мотор з вертикальною	-віссю........................22
Простий мотор з горизонтальною	віссю........................27
Мотор з триполюсним якорем і поворотними щітками .... 32
Мотор з кільцевим статором....................................39
Мотор з п’ятиполюсним якорем..................................48
Якорі нової конструкції.......................................54
Саморобний трансформатор......................  .	.... 57
Саморобні парові машини і котли
Одноциліндрові парові машини.................................63
Жаротрубні і водотрубні котли................................80
Двоциліндрові парові машини............................  ...	88
Парова турбіна і котел до неї
Вибір двигуна................................................100
Виготовлення турбіни.........................................103
Виготовлення котла ......................................... 103
Регулювання турбіни .	  112
ДЛЯ СЕРЕДНЬОГО І СТАРШОГО ВІКУ
Видання доповнене і перероблене
Переклад з російської
Редактор Ц. Альберт Техредактор 3. Вортман Коректор К. Скрипченко
А. Абрамов и П. Хлебников
САМОДЕЛЬНЬІЕ ЗЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ПАРОВЬІЕ ДВИГАТЕЛИ (На украинском язьіке)
БФ 00518. Підписано до друку 10/ІП 1949. Друк. арк. 7,25. Облік.-видавн. арк. 6,9. Тираж 15.000. Зам. № 1521. Ціна 4 крб. 50 коп.
Республіканська друко-хромолітографія «Атлас», Львів, Зелена, 20.
4 ирб1. 50 кой.