Текст
                    Н. М ИТРОФАНОВ
техни ка
%
OHmU -1Q37


Н. МИТРОФАНОВ ТЕХНИКА В МОДЕЛЯХ МОДЕЛИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ГОРНОГО И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВ ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНОЙ И ЮНОШЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Москва 1937 Ленинград
В нашей стране строятся индустриальные гиганты- металлурги ческие заводы, глубоко под землю уходят угольт ные и железорудные шахты, бесчисленные машины и механизмы работают на заводах и шахтах. Миллионы строителей социализма создают машины и управляют ими. Миллионы советских детей мечтают стать героями труда и изобретательства. Книга Митрофанова „Техника в моделях* учит ребят, как строить модели заводов, доменных печей, шахт, электропечей и разных механизмов из металлических полуфабрикатов (фасонного железа) и других подручных материалов. По приложенным к книге чертежам кружки юных моделистов могут делать модели шахт и заводов, изучать их работу и- готовиться к будущей инженерной деятельности. Книжка будет полезна и для школьных преподавателей и работников детских технических станций. Редактор Н. Кваснецкий. Техн. редактор О. Залышкина^ Рисунки в тексте худ. Н. Смолунинова. ОНТИ № 38. Индекс НПЮ-75-3. Тираж 15000. Сдано в набор 31/XII 1936 г. Подп. в печать 25/V 1937 г. Формат бумаги 72ХЮ5/16. Уч.-авт. лист. 7,32. Бум. лист. 23/*. Печати, знаков в бумажн. листе 140 000. Заказ № 2240. Уполном. Главл. № Б-15138. Выход в свет май 1937 г. 3-я тип. ОНТИ. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
Содержание pTD От редакции б Введение 7 Что мы будем строить? 11 Материал 12 Инструмент п . . 23 Элементы конструкции 28 Угольная шахта 32 Шахтная подъемная установка. Укосина. Эстакада. Механический раз- гружатель. Лебедка подъемного механизма. Направляющие шкивы. Клети. Подъемные канаты. Вагонетки. Бремсберг. Транспортер. Участок забоя. Врубовая машина. Скрепер. Работа шахты Канатная дорога 63 Станция. Промежуточные опоры. Вагонетки. Работа дороги. Доменный цех 67 Домна. ПоДъемник. Эстакада и бункер. Ковш для чугуна. Кауперы Сталелитейный цех 78 Электропечь. Пульт управления. Подъемный кран. Изложницы. Работа цеха Заключение 87
От редакции Металл стал сейчас основным материалом наших юных моделистов. На любой выставке работ детских технических станций, технических кружков нас поражает большое количество моделей, сделанных или сплошь из металла или использующих его в преобладающем количестве. Второй особенностью работ современных моделистов является то, что они насыщены техникой. Они изображают лучшие, самые совершенные достижения социалистической техники. Дети советской страны научились любить и ценить гиганты социалистической промышленности: металлургические заводы, доменные печи, каменноугольные шахты Донецкого бассейна, железорудные шахты Криворожского бассейна, которыми гордится вся страна. Советские дети, так же как и взрослые, хотят быть участниками великой стройки, развертывающейся по всей нашей социалистической стране. Дети готовятся стать в ряды строителей социализма и в то время, как взрослые инженеры и рабочие воздвигают гигантские промышленные сооружения, дети строят игрушечные модели тех же самых заводов и шахт. Благодаря этому комплекс самодельных моделей по технике горного дела и металлургической промышленности приобретает исключительно большое воспитательное значение. Дети 'знакомятся, создавая модели действующих заводов, с ходом превращения руды в железо и сталь, с устройством машин, печей, механизмов, транспортных сооружений; наглядно знакомятся с технологическим процессом, учатся работать по-настоящему, по-стахановски, проникаются сознанием важности и значительности великого социалистического дела. Из предмета развлечения и забавы скучающих детей игрушка превращается в мощное воспитательное средство подготовки кадров — будущих мастеров социалистического труда. Самостоятельность, инициативность, изобретательность., настойчивость, предприимчивость — все эти ценнейшие качества мастеров угля и руды, желаза и стали развиваются в детях, когда они отдаются увлекательнейшей игре постройки заводов, совсем похожих на настоящие. Создание игрушечных металлических конструкций имеет особенно большую воспитательную роль, научал детей пользоваться важнейшим промышленным сырьем, изучать его свойства и работу железных и стальных конструкций. Как эта картина далека от рукодельно-ремес- ленных работ дореволюционной России! Искуснтгши-рукоделы занимались тогда изготовлением шкатулок, ларцов, полочек, подставок, украшенных сомнительным художеством и в большинстве случаев никому 5
ненужных. Работы с металлом ограничивались металлопластакой. Металл был представлен тоненькими листиками — фольгой, на которой выдавливались «художественные» узоры. Металл, настоящий металл, возбуждал у рукоделов страх. Они думали, что с ним нельзя справиться, пе имея станков или специальных навыков. У наших техников-любителей другое отношение к металлу. Они полюбили его, они стремятся овладеть техникой работы с железом и сталоью. Не беда, если у детей нет специальных станков. Книжка' Митрофанова показывает, что на простом оборудовании самым простым инструментом можно производить металлические вполне грамотные конструкции. • Много разделов техники вместе с металлом; вошло в обиход наших моделистов, но не все. До сих пор металлические ферменные конструкции мало интересуют наших любителей. Это большой пробел. Только благодаря применению в технике ферм стали возможны постройки небоскребов, огромных пролетов мостов, океанских кораблей, дирижаблей, мощных подъ- eiMHbix кранов и множества друпих сооружений. Фермы участвуют во всех более или менее ответственных конструкциях, и наш глаз настолько привык, что не замечает их. Книга Митрофанова вводит юного любителя в мир «стальных» ферменных конструкций. Ворпроизводя эти постройки в миниатюрном виде, каждый любитель почувствует и могущество техники, которая самыми простыми средствами создает постройки огромной прочности, где нет ничего лишнего и все целесообразно., Автор показал! некоторые ферменные конструкции, встречающиеся в шахтах, рудниках, домнах и т. д. Автор постепенно знакомит юного читателя с добычей угл1я, руды, с получением чугуна и электровыплавкой стали. Баиболзе же ценным в предлагаемой книге является новая техника работы с металлом, предложенная автором. Автор знакомит с применением фасонной «стали» — уголка, полоски тавровой, двутавровой, зетовой, коробчатой, и соедине* нием их с помощью заклепок. Эта техника проста. Мы надеемся, что она получит среди молодых любителей заслуженное широкое распространение. Кроме того выход в свет этой книги должен сопровождаться выпуском «сортовой стали и заклепок» в производствах ЦКТП. Мы ожидаем, что наши любители одновременно с книгой, знакомящей о новой техникой любительства, получат новый материал для интересных качественных конструкций. К сведению читателя необходимо указать, что книга предназначена не столько для чтения, сколько для руководства в работе. Книга написана настолько) просто и ясно, что ее указания может использовать, руководясь детальными рисунками и чертежами, каждый юный читатель. Но больше всего пользы принесет книга при коллективной ее проработке в кружках юных конструкторов.
Введение В 1937 году открыт канал, соединяющий Волгу о рекой Москвой. Воды величайшей реки Европы повернули к красной столице. Широкие водные пути соединили Москву с пятью морями, омывающими границы Страны Советов. Многие тысячи строителей возводят прекрасные сооружения канала. Плотины образуют новые огромные озера. Бетонными массивами растут шлюзы, насосные станции и гидроэлектростанции. Настало время, когда на новых теплоходах мы можем осматривать это чудо советской техники и искусства. Pai6ore строителей на площадках канала предшествует кропотливая, очень ответственнал работа проектировщиков. Надо рассчитать каждую часть сооружения, выбрать доя нее красивые формы, необходимой прочности материал. Не всегда возможно это сделать на бумаге. Трудно, шчти невозможно представить себе и вычислить направление и скорость огромных масс воды, стекающей с гребня плотины. На помощь приходит опыт. Инженеры построили- модель плотины и гидростанции с участком реки. В модели точно повторены все изменения дна и берегов реокл в этом месте. Русло «реки» наполнили: водой. Потоки воды устремились через гребень плотины, сквозь трубы турбин. По реке пустили поплавки с зажженными свечами, а сверху через равные промежутки времени фотографировали специальным фотоаппаратом. На снимке путь поплавков получился в виде пунктирных линий. Пламя свечей оставило на пластинке след, показывающий направление водяных струй. Скорость нетрудно было определить по длине штрихов этих пунктирных линий. Такая модель дала проектмровпщкам возможность проверить свои расчеты и сделать очень важные выводы для постройки настоящей гслотины. Крупный изобретатель после первых расчетов и набросков своей новой идеи спешит построить модель и только после ее испытания завершает работу. , В 1772 году знаменитый русский самоучр^-изобретатель Кулибин спроектировал большой однопролетный мост через реку Неву. Невиданная конструкция моста вызвала насмешки тогдашних академиков. Кулибин решил доказать правильность своих расчетов. Он построил большую модель своего моста длиной в 30 метров, и при публичном испытании она выдержала нагрузку в 5 000 пудов. Это равняется весу десяти современных автобусов. Академики были поражены и на- 7
писали ib своем заключении, что «модель к неожиданному удовольствию Академии найдена совершенно и доказательно верною для произведения в настоящем размере». Так удивительный самоучка-изобретатель с помощью модели защитил свою работу перед строгим судом ученых. Занятое войнами .и увеселениями самодержавие так и не построило моста Кулибина. Гениальный Эдисон каждую новую свою идею спешил выполнить в модели. Опыты с моделями подсказывали ему пути улучшений конструкции прибора и рождали новые изобретения. В Московском парке культуры и отдыха им. Максима Горького построили модель аэропоезда советского изобретателя Вальднера. Небольшие вагоны так быстро скользят по надземному пути, что каждый зритель сразу убеждается в преимуществах нового, .сверхскоростного транспорта. Другой наш инженер, Е. Обадан, предложил использовать модели машин при проектировании заводских цехов. Маленькие токарные, фрезерные, строгальные станки нетрудно расставить на плане цеха (рис. 1). Инженеру сразу видно, какое расположение станков создает наилучшие условия работы, сокращает пути сырья и готового продукта. Такой прием помогает наиболее целесообразно расставить станки по отношению к свету, вентиляции, подводке электричества и т. д. Метод проектировки с помощью моделей экономит стране много средств, уменьшая излишние чертежные работы и устраняя ршибки проектирования. Модели проникли во все области нашей жизни, науки и техники. Физики успешно разгадывают тайны строения материи и воссоздают свои теоретические предположения в моделях атомов и молекул различных веществ. Астрономы демонстрируют на моделях сложные движения пданет нашей солнечной системы. В школах демонстрируют модели человеческого тела. Политехнический музей в Москве, оборудованный движущимися моделями, показывает в действии различные- машины и целые производства. Модель стала серьезным и необходимым пособием в лаборатории ученого и изобретателя, в аудиториях учебных заведений. Многие из юных техников были на интересной выставке технических моделей. Моторы, динамо, паровые машины блестели своими лакированными корпусами. Домна поднималась к самому потолку. Гудели электровозы и паровозы. Сверкали стеклом химические аппараты. Почти вся мировая техника уместилась на витринах выставки. Посетители выставки ходили с записными книжками. Страницы быстро заполнялись схемами, устройствами, формами. Горячо обсуждались достоинства и недостатки каждой машины. Но это была не американская выставка «Век прогресса». Нет, это юные техники нашей страны показывали в Политехническом музее свое мастерство и свои знания. В витринах были, конечно, не настоящие машины, а их действующие модели. Школьники, юные техники, педагоги, инженеры, посетившие выставку, дали блестящие отзывы о выставленных моделях. Изобретательность, настойчивость, хорошо усвоенные знания видны были в каждой работе. Подобные выставки устраиваются теперь ежегодно. И не только в Москве. По всем республикам и областям раскинулась сеть детских технических станций. В каждой школе, пионерском клубе есть кружки юных техников. Эта огромная армия юных изобретателей дает хорошие пополнения нашим заводам, лабораториям, институтам. Вниманием и помощью окружена работа детских технических станций и кружков. Юные техники отвечают на это отличной учебой l* 8
Рис. 1. Проект оборудования цеха, разрешенный с помощью моделей станков инженера Е. Обадана. школе и новыми интересньми постройками в лабораториях ДТО. Много сделали умелые руки, но еще больше им предстоит сделать. Посмотрите внимательно на витрины выставок детского технического творчества. Прекрасные модели. Все современные технические достижения отражены в работах юных техников. Тут гудит электромотор, там работает паровой молот, здесь переносит тяжести сложный подъемный кран. Бее движется, ярко показывая работу настоящих машин. Но этого еще недостаточно. Где вы видели одиноко работающий .мюлот? Его всегда окружают другие машины и устройства. Наверное, рядом находится нагревательная печь или горн, стоят тяжелые ножницы, иногда другие легкие и тяжелые молоты.. Молот — это только часть производственного оборудования кузницы. Он выполняет только одну часть производственного процесса по горячей обработке металла. Нам необходимо знать не только устройство молота, но и его значение в общем потоке работы кузницы. Этого лучше всего достигнуть, работая коллективом над сооружением ряда моделей, изображающих оборудование целого цеха, целого предприятия, показывающих в действии весь производственный процесс. Передовые ДТО так и поступают. Если юные техники строят электровоз, то неприменно будет построен рельсовый путь, контактный провоД, депо и т. д. Приступая к работе над подобной моделью, кружок или лаборато- 9
рия знакомится с технической литературой по выбранной теме, беседует со специалистами, составляет проект модели, а затем, распределив работу между членами коллектива, строит эту модель. Один сооружает электромотор, другой — рельсовый путь, третий и четвертый — электровоз, но все они хорошо усвоят основы техники электрифицированного транспорта. Если коллектив большой и крепкий, то можно сделать рельсовый путь значительной длины с насыпями и мостами, депо или парк, подвижной состав, станции, автоблокировку и т. д. Получится интереснейшая модель. Юные техники, испробовав свои силы на постройке отдельных моделей, должны затем перейти на коллективную постройку целых цехов, заводов и производств. В этой работе они усвоят не только конструкции отдельных машин, но и технологию (производств, применят свои знания к расчетам моделей, поймут значение отдельного рабочего места в общем потоке труда. Работая коллективом, легче избежать .досадных ошибок. Юный техник часто не рассчитывает своих сил и знаний. Модель электровоза он намерен сделать «совсем как настоящий электровоз». Он делает сотни мелких деталей, мучается со сборкой, запутывается в схеме и в конце концов бросает работу. Модель нельзя считать настоящей машиной, только1 уменьшенной в несколько рзьз. Второстепенные детали машины в модели не обязательны. Правильное представление об основном устройстве машины и правильная связь ее основных частей, — вот чего должны добиваться юные техники, строя свои модели. Для такого коллектива юных техников и написала эта книга.
Что мы будем строить? Мы будем строить модели машин. Но этого мало. Мы настроим такие модели, чтобы у нас получилась угольная шахта В нашей шахте можно будет познакомиться с работой машин, отделяющих уголь от пласта. Mbi построим модели устройств подземного транспорта. Возведем надшахтные сооружения для подъема угля на поверхность земли. Уголь и руду надо подаезти к доменному заводу. Мы сконструируем и соорудим подвесную нанатнут дорогу Уголь и руда пойдут к заводу в воздухе, по канатам, в особых вагонетках. Мы увидим на примере модели, что такой дороге не страшны ни горы, ни ущелья. Канатная дорога кончится там, где мы построим доменный завод Здесь будет работать полным ходом доменная печь. Мы переплавив руду в чугун, вышьем в ковш, а потом разольем в формы особой машиной. Расплавленный чугун остынет в виде чушек. Но чугун не прокатывается в листы, не куется под молотом. Он слишком хрупок. Нам для работающих и ответственных частей машин нужна сталь. Мы построим сталелитейный цех Свой цех мы оборудуем электрическими печами. В белом пламени вольтовой дуги быстро расплавятся чушки чугуна, выгорят примеси, которые делают чугун хрупким, и мы получим хорошую машиностроительную сталь. Мощный подъемный кран подхватит ковш с расплавленной сталью и разольет ее в металлические бутыли — изложницы. Наша «промышленность» будет передовой по технике. Для моделей мы (возьмем лучшие типы современных машин. Современное производство немыслимо без электричества. Большинство машин приводится в движение электромоторами. В книжке дано описание постройки моделей главнейших машин и устройств. Члены кружка или участники лаборатории ДТС могут заменить модели по желанию или дополнить свое «производство» другими машинами. Изобретательности у юных Техников всегда достаточно. 7/
Рис. 2. Наша самодельная „промышленность" в действии. Общий вид игровой площадки с моделями шахты, канатной дороги, доменного и сталелитейного цехов. Материал Консервная банка — вот основное сырье юных техников для металлических поделок. Написаны целые книги о самоделках из консервных банок. Незатейливый этот предмет в руках юных мастеров превращается то в паровоз, то в метеорологический прибор, а иногда даже в телефон. Консервная банка честно служила моделистам и, вероятно, долго еще будет выручать их в затруднительных случаях. Но все-таки техника моделирования из консервных банок, — устаревшая техника. В прекрасно оборудованных лабораториях ДТС, дворцах пионеров, школьных мастерских она должна уступить место более современным материалам. На помощь приходит советское «Меккано». Наборы1 «Конструктор» и «Пионер» дают в руки юным строителям замечательный материал для различных построек и моделей. Из деталей конструктора можно сделать и аптекарские весы, и раздвижной мост. Богатые навыки конструирования, знакомство с деталями машин и их взаимодействием,- — вот что получают моделисты при работе из наборов «Конструктора». Но конструкторы этого типа не могут удовлетворить серьезных моделистов. Они относительно дороги. Для крупных и сложных построек приходится делать доеольно большие затраты. Для следующих построек моделист должен разрушать сделанное ранее. Конструктор типа «Меккано» не дает навыков обработки материа* лов. Отвертка и ключ — вот и весь инструмент для построек из «Меккано». Поэтому мы для своего капитального строительства воспользуемся другим материалом. Мы собираемся заняться серьезным строительством, нам будет нужен простой и удобный строительный материал. Нетрудно узнать, каким материалом пользуются строители настоя-' 12
щих заводов. Присмотритесь во время экскурсии на завод, как сделаны стены и крыша цехов, из чего построен подъемный кран, и вы увидите везде один и тот же материал. Это сортовое и фасонное железо. Из прокатных цехов металлургических заводов идут на каждое строительство поезда, груженые фасонным железом. Рабочие-строители длинные полосы или балки этого железа разрезают на части, сверлят, скяепывают или сваривают. Получаются прочные высокие колонны заводских стен, фермы, поддерживающие крыши над огромными пространствами нехов. Каждая колонна состоит из многих различных по форме и размерам частей. Всмотритесь в отдельные части колонны и вы увидите, что некоторые из них сделаны из плоских железных полос, другие из полос согнутых в виде прямого угла, третьи в виде прямоугольного жолоба и т. д. Это различные сорта фасонного железа. На рис. 3 показаны основные типы сортового и фасонного железа. Для чего такое разнообразие сортов? Не проще ли выбрать одну или две формы для железа и строить из них с основания до крыши? Опросите у рабочеп>строителя. Он вам покажет на крышу. Там железным фермам приходится выдерживать только тяжетйъ крыши и снега зимой. Потом укажет на балки, по которым катятся колеса подъемного крана. Эти балки должны выдержать вес крана и груза, поднятого краном. А кран в крупном заводе может поднять целый паровоз. Ферма крыши и балка под колесами крана опираются на колонну стены цеха. Каждому станет ясно, что колонну нужно сделать более прочной, чем балку для крана и, конечно, чем ферму для крыши. Здесь на помощь строителям приходит фасонное железо. Для фермы крыши они возьмут угловое и полосовое железо, для подкрановой балки двутавровое или швеллерное, а для колонны используют и то, и другое, и третье. От формы и размеров такого строительного железа зависит его Рис 3. Основные типы сортового и фасонного железа. Сортовое железо: 1 — полосовое, 2 — круглое, 3 — квадратное. Фасонное (профильное) железо: 4 — угловое, 5 —угловое неравнобокое,. £—тавровое, 7 — двутавровое, S — швеллерное (или корытное), 9 — зетовое. 13
прочность, его способность выдерживать тяжесть, удары, давление сбоку и т. д. Проделаем несколько простых опытов с бумажными полосками. Они помогут нам уяснить зависимость выносливости железной балки от ее формы. Такие опыты с помощью- сложных и дорогих машин делают в заводских лабораториях, прежде чем использовать железо в постройке. То, что мьй увидим при испытаниях «фасонной бу- S маги», происходит и с фасонным железом. *" Сущность явлений и там и тут одна, но для опытов с бумагой нам не потребуется машин и приборов. Наша испытательная лаборатория состоит из двух книг в переплетах и нескольких бронзовых (копеечных) монет. Сделаем еще треугольную площадку из тонкого, легкого картона с привязанными к ее углам нитками длиной в 100 мм. Свободные концы нитей свяжем в один узел, а от узла сделаем петлю Рис. 4. Части простейшей уста- ДЛИН°Й В'50 *»• новки для испытания на изгиб: Вырежем ИЗ ПЛОТНОЙ бумаги ДЛЯ рИСО- 1 — книги опоры, 2 — площадка вания несколько полос шириной в 20 мм для нагрузки, 3 — полоска ис- и ДЛИНОЙ Е 150 ММ (рис. 4). пытуемой, бумаги. Поставим две одинаковые по высоте книги на стол, так, как показано на рис. 4. Расстояние между верхними краями корок переплета возьмем равным 130 мм. Проденем в петлю треугольной площадки одну полоску испытуемой бумаги, а затем положим; эту полоску концами на верхние кромки переплета книг. Если картой площадки легок, то полоска свободно выдерживает его тяжесть. Возьмите монету в 1 копейку и осторожно положите ее на площадку. Полоска заметно согнется, «получит прогиб», как скажет строитель (рис. 5). Две копеечные монеты на площадке сгибают -20- 14
Рис. 5. Полоска бумаги под нагрузкой в 3 г. полоску очень сильно, а четыре делают прогиб настолько болынщм,, что концы полоски срываются с переплетов книг. В нашей простенькой установке переплеты служат точками опоры для испытуемого образца, а площадка с монетами — нагрузкой. Будем следить за тем, чтобы расстояние между точками опоры при всех наших опытах было одним и том же. Нагружать образец (т. е. подвешивать петлю площадки) на^о на равном расстоянии от точек опоры на середине полоски. Испытательные машины лабораторий построены тоже с соблюдением этих правил. Сравнивать прочность двух образцов мы мюжем тогда, когда они испытаны в одинаковых условиях. Строители говорят: «нагрузка на балку равна 800 тег». Нельзя же нам сказать: «нагрузка на полоску — 2 копейки». Нет, мы скажем: «нагрузка равна 2 граммам». И скажем правильно. Очень полезно запомнить, что наша бронзовая копейка весит 1 г, 2 копейки — 2 г, 3 копейки— 3 г, 5 копеек—5 г. Такой вес имеют новые бронзовые, а не старые медные монеты. К серебряным монетам это правило не относится: серебряный гривенник весит не 10, а около 2 г. Монеты будут у нас довольно точным разновесом. Нагрузку на образец всегда легко определить: стоит только сосчитать в копейках сумму монет на площадке. Вес площадки, на которой лежат монеты, небольшой, и им можно в наших приблизительных расчетах пренебречь. Полоска бумаги в нашем испытании выдержала нагрузку в 2 г. Можно ли ее сделать более выносливой, заставить выдерживать без большого прогиба большую нагрузку? Можно ;и очень просто. Согните полоску вдоль посредине, а затем немного расправьте» чтобы' получился уголок со сторонами е 10 мм шириной. Подвергнем его такому же испытанию. Положим уголок двумя концами на переплет книг и будем постепенно увеличивать нагрузку. Вот мы уже положили 2 г из нашего разновеса; уголок не дает заметного изгиба. Продолжаем нагружать, подкладыЕая на площадку копейку за копейкой. Уголок стойко поддерживает площадку. Мы положили уже 20 копеек (значит 20 г), — в десять раз больше, чем вынес этот же кусочек бумажки, когда мы испытывали его в виде полоски. У нас 15
Рис. 6. Уголок из той же полос ки бумаги выдерживает нагрузку в 50 г» больше нет монет в 1 копейку. Мы осторожно снимем копейки с площадки и заменим их четырьмя пятикопеечными монетами. Продолжаем увеличивать нагрузку. Еще 5—8 г. Уголок начинает сгибаться, но способен выдержать еще большую тяжесть (рис. 6). И только коода нагрузка дойдет почти до 50 г, уголок несколько секунд сохраняет устойчивость, а затем сгибается и падает с опюр под тяжеютью разрушающей нагрузки. Этот опыт очень убедительно показывает нам, как сильно зависит сопротивление материала от формы, которую мы ему придаем. Бумажный отрезок весом в полграмма в виде полосы выдерживает нагрузку в 2 г, а в виде уголка уже в 50 г-—в 100 раз больше собственного веса! Есть о чем подумать! И все же это еще не предел. Из той же бумаги вырежем полоску, равную первой по размерам. Согнем ее в виде прямоугольного жолоба. Среднюю часть возьмем шириною* в 10 мм, а отогнутые края — по 5 мм. Бумажная полорка примет форму швеллерного или корытного железа. Испытываем эту полоску тем же самым методом. 50 г на площадке, подвешенной к нашей «балке», не вызывают даже заметного прогиба. Нам придется собрать весь запас бронзовых монет (рис. 7). Вот нагрузка достигла 80 г, затем 100' г—и только сейчас «балка» получает прогиб. Продолжаем нагружать дальше, но будем делать это осторожно, без толчков и небольшими порциями — в 2—3 г. На площадке уже 145 г! Наша швеллерная балка выдерживает нагрузку, почти в 300 раз превышающую ее собственный вес. Нам теперь ясно, что от фасона, или, как говорят техники, от1 профиля железа, зависит его способность выдерживать нагрузку. Прочность стальных балок зависит также от качества стали, которая пошла на изготовление балки, и от размеров балки. Это можно проверить и в наших опытах. Стоит только взять бумагу другого качества, плотнее или мягче, и мы сразу получим другое результаты. То же самое получится, если мы изменим ширину испытуемых бумажных полосок и согнутых из них балок. Проделаете эти опыты самостоятельно, выбрав размеры и материал образцов. Составьте сравнительные записи. Эти несложные, но занимательные опыты просто и ярко показывают 16
Рис. 7. Швеллер из такой же полоски способен выдержать 145 8. связь между формой, качеством, размерами материала и его прочностью— способностью выдерживать нагрузки. Посмотрите на потолок в большом здании. Вы почти всегда увидите балки, перекинутые от одной стены до другой. В складах и цехах иногда они даже не покрыты штукатуркой, и можно свободно рас- Рис. 8. Бумажный потолок на бумажных швеллерах выдерживает тяжесть стакана с водой. смотреть, что пол верхнего этажа лежит на этих балках. Потолой нижнего этажа и пол верхнего нередко составляют одно целое. Если строители сделают балки недостаточно прочными, то может произойти катастрофа— потолок обвалится. Это иногда и случается. Мы сделаем небольшую модель потолка из листочка бумаги, положенного на переплеты книг сцачала без балок, и испытаем его проч- 2 Н* Митрофанов. 2240 П
Рис. 9. Опыт с куском хлеба. Нижний слой растянут и дал трещину. ность. Такой «потолок*' очень непрочен. Подведем под него три «балки» из бумажных уголков, — прочность возрастает в десятки раз. Сделаем балки из «шзеллерной» бумажки, — потолок выдержит нагрузку в сотни раз большую, чем без балок (рис. 8). В чем же секрет крепости? Почему полоска бумаги может увеличить в 300 раз свое сопротивление тяжести— нагрузке? До оих пор мы испытывали материал на изгиб. Этот вид нагрузки наиболее часто встречается в строительной технике. Точное объяснение явлений, происходящих при испытаниях материалов, юные техники получат во время учебы в техникуме или институте после окончания школы. Примерное же представление об условиях работы балки нам даст кусок черного хлеба. Отрежем ломоть толщиной в 10—15 м и шириной в 50 мм. Положим его на переплеты книг узким ребром, а сверху посредине надавим пальцем. Кусок заметно согнется,, и мы ясно увидим!, что в верхней половине хлеб сжимается, а в нижней растягивается. Наибольшее растяжение заметно в самом нижнем слое куска, а сжатие — в самом верхнем. Нажмем посильнее пальцем; нижний слой не выдержит напряжения и разорвется (рис. 9). То же самое происходит в железных балках. Нижние и верхние слои железа испытывают наибольшие разрушающие усилия, а средний о., й fubuicUotl* Рис. 10. Распределение нагрузки в двутавровой балке. 28
Рис. 11. Мост через бухту Сан-Франциско. слюй почти совсем не напрягается. Поэтому средний слой называют нейтральным, недействующим слоем. Нижние слои разрываются, надо их усилить; верхние слои сжимаются — сделаем их более массивными, а материал: для этого вогъиеал. из средней части: ведь там напряжение меньше, значит и материала требуется меньше. В технике так и делают. Посмотрите на двутавровую балку (рис. 10). Верхние и нижние слои балки сделаны широкими — они выдержат большие напряжения, а вся балка — большую нагрузку. В средних слоях, где напряжения меньше, — материала тоже меньше. То же самое можно сказать о зетовом и швеллерном железе. Инженеры, проектируя здания и машины, подсчитывают нагрузки в различных частях сооружения. Там, где будут большие напряжения, они поставят двутавровую балку. Где неопасно—■ использукУг и уголок. Мы познакомились со случаями, когда сила тяжести (нагрузка) стремится изогнуть материал. Есть и другие формы нагрузки. В Америке, около города Сан-Франциско, строится сейчас огромный мост. Полотно моста перекинуто через морской залив шириной около 2 км. Интересно то, что такой мост имеет всего две опоры. Вся проезжая часть подвешена на стальных тросах к двум толстым канатам. Концы канатов закреплены в береговых скалах, а средняя часть поддерживается опорами (рис. 11). Тысячи тонн стали висят на канатах и тросах. Когда мост будет закончен, прибавится еще тяжесть автомобилей, проезжающих по мосту. Какую же огромную нагрузку должны выдержать тросы, свитые из отдельных тонких проволок? Но расчет инженеров точен, и по мосту можно спокойно ехать: тросы не разорвутся. Они, как! и балки в наших прежних опытах, тоже поддерживают тяжесть, но испытывают нагрузку не на изгиб, а на разрыв. Силы, действующие на материал тросов, стремятся растянуть, разорвать его. Подобные силы действуют так же на цепь подъемного крана, поднимающего груз, и на шицы велосипедного колеса, стягивающие обод в форму крута. 19
Совершенно ясно видна деформа- под давлением тяжести рельса и Для испытания на разрыв наших бумажных полосок, возьмем в обе руки плоскогубцы и зажмем ими концы испытуемой полоски. Нужно приложить большое усилие, чтобы разорвать полоску. Если к одному концу полоски подвесить фанерную площадку, а другой конец захватить плоскогубцами, то нагрузку на площадку можно довести до 10—12 кг, прежде чем полоска разорвется (рис. 12). Вот почему тонкие тросы свободно поддерживают тяжелое полотно моста. Но прочность опор для канатов и закрепление концов канатов в берегах должны быть очень надежными. В этих пунктах сосредоточивается все действие тяжести йоста на грунт. Изменение материала балок под влиянием нагрузки в технике называют деформацией. Кроме изгиба и растяжения, приводящего к разрыву, есть еще другие основные деформации: сжатие, сдвиг и кручение. Примеры сжатия материала в технике известны всем, ция шпалы проходящих поездов. Устои мостов и фундаменты зданий рассчитываются на давление тяжести. Конструкции и материал ит должны иметь достаточное сопротивление сжатию, чтобы выдержать нагрузку сооружения. Явления кручения материала известны всем авиамоделистам. Закручивая резину в моторе авиамодели, мы создаем напряжение в ней. Наш палец, вращающий пропеллер для завода, будет ощущать увеличивающееся с каждым оборотом сопротивление резины. Освободим пропеллер, и резина, как всякий материал, стремясь возвратиться к состоянию,*в котором он был до нагрузки, будет вращать пропеллер в обратном направлении. Если попробовать сделать из резины дверной ключ или рукоятку завода патефона, то ими нельзя будет воспользоваться. Эти предметы в работе (под нагрузкой) испытывают напряжение кручения. Под воздействием силы руки они просто скрутятся, так как сопротивление кручению у резины очень малое. Поэтому части машин, испытывающие напряжение кручения, делают из стали или железа. Валы двигателей и винты слесарных тисков должны хорошо сопротивляться скручивающим усилиям. Наша бумажная, полоска и здесь может быть полезной. Возьмем левой рукой один конзц полоски, а правой будем закручивать второй ее конец/ Полоска скручивается почти без всяких усилий (рис. 13). Рис. 12. Испытание бумажной полоски на разрыв. Рис. 13. Явление кручения на примере бумажной полоски. SO
Рис. 14. Сортовой и фасонный полуфабрикат для постройки моделей. №№ 1, 2, 3 — полосовое железо №№ 4, 5 — угловое железо №№ 6, 7 — швеллерное железо №№ 8, 9 — листовое железо Напряжение сдвига или среза вовникает, например, при разрезании ножницами какого-либо материала. Когда мы "режем бумагу, одно» лезвие ножниц давит на бумагу в одном направлении, другое — в противоположном. Во'Зникающие при этом усилия разрушают бумагу — режут ее. Заклепки котлов испытывают эти же самые усилия. Листы котла, стремясь разойтись под давлением, действуют на заклепку, как лезвие ножниц. Инженеры, составляя проект здания или машины, определяют нагрузки, выясняют напряжения, которые возникнут в отдельных частях под нагрузками. По результатам этих вычислений выбирают материал для постройки и размеры отдельных частей. Нам в своем строительстве нужно будет сооружать самые различные устройства, У нас будут подъемники, эстакады, машины, вагоны и т. п. Расчеты на прочность отдельных частей мы делать не будем — это сложно и требует специальных знаний. Но мы познакомимся по фотографиям, чертежам и рисункам с устройством настоящих сооружений, уясним назначение отдельных частей этих сооружений и постараемся построить технически грамотные модели. Такое капитальное строительство на консервных банках не проведешь. Мы заготовим сами, или лучше закажем кровельщику изготовить фасонное железо для постройки моделей. Самый подходящий материал для этой цели — черная жесть толщиной в 0,25 ш. Наше сортовое и фасонное железо будет иметь следующие профили (рис. 14): № 1 — полосовое шириной в 5 мм № 2 — полосовое шириной в Ю мм 21
Рис. 15. Деревянные детали для моделей из полуфабриката. № ю, 11, 12, 13, 14 —колеса № 15, 16—колеса с рёбортами № 17, 18, 19, 20, 21 —блоки № 22—барабаны для лебедок подъемных механизмов. № 3 — полосовое шириной в 20 мм № 4 — угловое 5X5 мм № 5 —угловое 10 X 10 мм № 6 — швеллерное 5X10X5 мм № 7 — швеллерное 10 X 20 X Ю мм № 8 —листовое 50 X 100 мм № 9 — листовое 100 X 100 мм Длина № 1, 2, 3, 4, 5, б, 7 равна длине листов жести, и» которой делается набор, обычно 510 мм. В нашем наборе нет таврового, двутаврового и зетового железа. Но> если нам потребуется какое-либо из них, то мы свободно можем склепать ещ из отдельных профилей нашего набора. Рис. 25 показывает, как это сделать. Металлические конструкции наших моделей мы построим на заклепках. Специальных заклепок нам не нужно. Мы используем мелкие проводочные гвозди с плоской или полукруглой шляпкой. Толщина гвоздиков может быть различили: от 0,8 мл до 1,2 мм. Длина не имеет значения, так как мы все равно будем при клепке удалять кусачками лшпнюю часть гвоздя. Набор частей для строительства мы еще пополним деревянными деталями. Мы выточим их на токарном станке из липы или березы. Рис. 15 показывает форму и: размеры этих деталей. -№№ 10, 11, 12, 13, 14 —колеса №№ 15, 16—колеса с рёбортами №К» 17, 18, 19, 20, 21—блоки jvjo 22 — барабаны для лебедок подъемных механизмов. 22
Все деревянные детали при изготовлении их на токарном станка просверлим по оси -сверлом диаметром 2 мм. Пропущенные через эти отверстия отрезки проволоки будут служить осями колес и блоков. Отверстия в деталях всегда можно подогнать к диаметру имеющейся про-^ волоки. В тех случая, когда блок (или колесо) должен вращаться вместе с осью, мы подберем проволоку, туго входящую в отверстие этих деталей. Этого крепления для моделей вполне достаточно. Полезно иметь в запасе листы: трехслойной фанеры, толщиною в 3—5 мм и плотного картона. Для сокращения обозначений и удобства при пользовании материалом мы будем называть отдельные детали только их номером: вместо «угловое железо 10 X Ю мм» —мы будем просто говорить и писать: «уголок № 5». В технике каждый сорт строительного материала имеет свой номер. Но наша нумерация не совпадает с принятой в технике. Она условна и приспособлена только для металлического модельного полуфабриката. Привычка пользоваться номерами сортов (стандартов) очень пригодится, когда вам придется строить настоящие заводы. Для модельного материала мы приготовим особое место в нашей лаборатории или мастерской. Каждый сорт должен иметь свое нумерованное отделение. Это условие очень важно для аккуратной, быстрой работы и разумного расходования материала. У хороших строителей в складе материалов никогда ничего не "приходится искать: все лежит на своем месте, занумерованное и пересчитанное. Лучше всзго хранение и выдачу материала поручить одному из членов коллектива: он будет нашим завхозом. Ему же можно поручить и хранение инструмента. Инструмент Мы будем работать, как , металлисты. Наш материал — толидю полуфабрикат. Его нужно размечать, разрезать, гнуть, клепать и собирать. Все эти процессы называются обработкой металла и требуют специальных инструментов. Сначала у некоторых моделистов могут появиться сомнения: не слишком ли много навыков нужно иметь для постройки из полуфабриката? Много возни будет. Это пустой страх. Каждый, даже начинающий, юный техник уже дмеет навыки или очень быстро приобретает их. Совершенно ясно, что первые работы будут немного кривыми, но день-два практики сделают уверенными руки, заострят глаз, и продукция станет доброкачественной. Постройка из полуфабриката научит уважать каждый миллиметр. Метр и линейка с делениями станут лучшим другом моделиста. Точность и внимательность — необходимые качества хорошего мастера. Мы будем строить по чертежам. Форму и размеры отдельных частей строитель переносит па материал — делает разметку. Это серьезная часть работы. Разметчик или лекальщик основательно знакомится с чертежом и только после этого берет материал. Для разметки в нашей работе нам нужен складной деревянный метр; очень полезна стальная линейка с миллиметровыми делениями. Можно, конечно, обойтись и простой деревянной линейкой, но точность работы от этого по- -страдает. Измерительный инструмент — самый важный инструмент (рис. 16, ;, 2). Ошибся разметчик в размерах детали — токарь на станке повторит 23
ошибку, сверловщик просверлит дьиры не там, где нужно, а при сборке окажется, что детали не подходят, и весь труд лропадет напрасно. Вот почему на заводах очень внимательно следят за измерительным инструментом и берегут его. Длину отмеренного куска или место отверстия для заклепок разметчик отмечает чертилкой. Стальное острое шило будет хорошей чертилкой. Кусок стальной проволоки, заточенной с обеих сторон, — настоящая чертилка разметчика (рис. 16, 3). Очень необходим угольник. Для нашей работы достаточно деревянного или чертежного целлюлоидного угольника (рис. 19, 11). Полезно иметь циркуль для слесарно-кровельньтх работ (рис. 16,4). После разметки "мы сделаем проверку размеров по чертежу, а затем разрежем материал по рискам. — следам, оставленным чертилкой. Для этого нам нужны ножницы. Жесть хорошо режется простыми швейными ножницами, но они скоро утомляют пальцы. Небольшие ножницы по жеяеву с пружиной, разводящей лезвия, наиболее пригодны для нашей работы. Такие ножницы можно зажать в настольные тисочки, они режут хорошо и долго не тупятся (рис. 16, 5). Из ручного инструмента нам нужен будет молоток весом, 200— 300 г {полезно иметь еще один, более легкий молоток, рис. 16,0), плоскогубцы, круглюгубцы и небольшие кусачки для гвоздей и проволоки. Дыры для заклепок можно сделать тремя способами. Первый, самый простой, но не самый лучший, — это пробивание шилом (рис. 16,7). Деталь надо положить на торец небольшого куска доски, поставить острие шила на место, где должна быть дыра, а по рукоятке шила не сильно ударить молотком. Жесть свободно пробивается, но шило оставляет заусеницы, которые иногда заметны даже после склсп- Рис. 16/ Инструмент. i —линейка, 5 —метр, 3 — чертилка, 4 —циркуль, 5 —ножницы, 6 — молоток, 7 — шило, 8 — ручная сверлилка, 9- напильник, 10 - тиски с наковальней,, 11 — угольник. 24
Рис. 17. Приспособление для пробивания дыр в железе. ки. Острие шила для этой цели лучше делать четырехгранным или круглым. Небольшой опыт подскажет нужную силу удара малОТч ком для получения дыры надлежащего диаметра. Второй способ — сверление. Он возможен, когда имеется дрель и сверло, (рис. 16,8). Перед сверловкой в местах отверстий необходимо сделать концов гвоздя нэбольпше углубления, чтобы сверло не уходило в сторону. Диаметр сверла нужно - взять на 0,2 мм больше диаметра заклепок. Свзрловка дает чистые отверстия, но отнимает больше времени и не всегда применима. Третий способ — пробивание отверстий простым самодельным: пробойникам. Пробивка в несколько раз быстрее сверловки, но при этом в толстых листах металл у N краев отверстий сдавливается и прочность его несколько понижается. Сделаем удобное приспособление для пробивки дыр. Из отожженного напильника выпилим трехгранную приз- мочку с прямоугольным хвостом. Одну грань пропилим обычной ручной но- жевкой по металлу на глубину в •7 мм. Затем просверлим дрелью сквозное '.отверстие диаметром 1,2 или 1,5 мм вдоль ;нропиленной грани в 2,5 мм от нее. Заусеницы пропила и отверстия зачистим наждачной бумагой (рис. 17). В одном конце отреза железной проволоки длиной в 50 мм и диаметром в 5 мм тем же сверлом просверлим глухое отверстие на глу- \ Рис. 18. Универсальный инструмент для моделирования из железа. 25
<бину в 10 мм (рис. 17, в). Отломим хвостовую часть сверла и вставим £е в отверстие проволоки. Несколько легких ударов молотком хорошо закрепят обломок сверла в проволочной державке. Наш дыропробивной «станов готов. Вставим одну сторону уголка № 4 в прорез призмы (предварительно хвост призмы зажмем в настольных тисочках), конец сверла в державке введем е отверстие призмы и сверху слегка ударим молотком. Конец сверла свободно пробивает жесть уголка, вырубая маленький кружок. Рабочий конец сверла нельзя затачивать, как шило: его нужно оставить плоским с острыми режущими кромками. Призмочку полезно закалить, т. е. тагреть до красного каления и опустить в вощу . Такой штамп в несколько раз ускоряет работу и повышает ее качество. В продаже имеются специальные ножницы с приспособлением для пробивки дыр (рис. 18). Набор инструментов мы пополним двумя-тремя напильниками разных, не особенно крупных размеров (рис. 16, ,9). Для образования головки заклепки при работе нам нужна оправка. Ее можно сделать из куска железной (лучше стальной) проволоки диаметром в 5 мм. На одном конце высверлим небольшое конусное углубление в 2 мм диаметром и 5 мм глубиной. При клепке мы устанавливаем углубление оправки на конец гвоздя, который надо заклепать, и двумя-тремя ударами молотка по другому концу оправки наклепываем вторую головку заклепки. Небольшая настольная наковальня должна быть с одним граненым -заостренным концом для клепки в узких местах. Ширина наковальни :20—25 ММ, ДЛИНа—120—150 ММ. Самым 4 дорогим предметом оборудования будут настольные тиски — лучше с параллельным движением губок (рис. 16,10). Они стоят от 12 до 18 рублей. Все оборудование мастерской для нашего строительства будет стоить 25—30 рублей. Покупать его юным техникам, работающим в ДТС и школьных мастерских, нет надобности: там этот инструмент есть всегда, а для самодеятельного кружка юных конструкторов придется приспособить имеющийся под рукой инструмент, а кое-что прикупить. Юные техники обращают мало внимания на свое рабочее место. Это большой недостаток. Если не в порядке инструмент, если прихо- Рис. 19. Рабочее место. 4 —стол разметки и заготовки деталей, 2 —монтажный стол, 3 — место хранения материала. 26
Рис. 20. Самодельный электросварочный аппарат для точечной сварки. дится искать нужную деталь в куче материалов, то никогда не добиться быстрой и точной работы. Производительность труда будет мала. Стахановских темпов без правильно организованного рабочего места быть не может. Нам нужны будут два небольших или один длинный стол-верстак. Ширина стола — 800 мм, длина — два по 1200 или один 2000 мм <рис. 19). На одной половине стола мы будем делать разметку частей и подготовку к сборке —монтажу конструкций. Тут же у нас должны быть чертежи, книги и справочники. В начале работы на этой части столса мы будем делать необходимые расчеты, а иногда и чертежи. На второй половине стола у нас разместятся тиски, наковальня, «слесарно-монтажный инструмент и материал, приготовленный для работы. Все должно быть распределено. так, чтобы, не делая лишних движений, свободно, удобно обрабатывать материал. Раз заведенный порядок надо сохранить. Перед работой хороший мастер всегда проверит свой инструмент. То, что притупилось, — заточит, что потребуется на сегодня, — заранее приготовит. Во время работы инструмент лежит на отведенном ему месте; ж руках и у тисков только то, что надо; сваленных в кучу инструментов не увидишь. Работа идет по заранее установленному порядку и обязательно доводится таким мастером до конца. После работы он оботрет инструмент тряпкой и сложит его в порядке на стол или в шкаф. Опилки и обрезки обязательно сметет с верстака. Сделанную работу положит на свое место. Вот с такого мастера мы и возьмем пример в своей работе. Мы привели только общие сведения по работе с металлическим полуфабрикатом. Юные техники могут придумать много полезных приспособлений, облегчающих и ускоряющих постройку. Вполне возможно построить специальные небольшие станочки для р*>зки нашего фасоя- 27
ного железа, пробивания отверстия для заклепок, сборки конструкций и т. д. Сейчас в технике все более распространяется электрическая сварка металла. Она сильно экономит время и материал. Сварные конструкции более легки и красивы. Мы можем построить для своих работ самодельный сварочный аппарат. В журнале «Знание — -сил'а» за 1934 г. № 11 и за 1935 г. № И был приведен расчет и устройство аппарата для стыковой электро- сварки. Можно воспользоваться приведенным в журнале расчетом и соорудить аппарат для точечной электросварки. Такой аппарат автором этой книжки был построен и прекрасно действовал при включении в осветительную сеть. Здесь приведен рисунок электросварочного аппарата для построек из профильной жести (рис. 20). Это будет уже совсем современным строительством. Не надо сверлить дыр, не нужны заклепки — стоит только ввести свариваемые части в пространство между электродами и нажать на рычаг. Электроды зажмут детали, и электроток, встречая'большое сопротивление, разогреет железо между заостренными концами электродов до такой температуры, что произойдет прочная сварка. Сваренное пространство имеет вид маленького кружка, почти точки, вот почему такой способ сварки называют точечным. В промышленном строительстве сварка ведется с помощью вольтовой дуги и называется дуговой сваркой. Законченные модели надо предохранить от ржавчины. Окраска масляной негустой* краской прекрасно предохраняет металл и придает красивую внешность моделям. Нельзя увлекаться особенно яркими цветами красок. Пестрота придает моделям несерьезный вид. Можно воспользоваться также черным спиртовым лаком. Он быстро сохнет и хорошо держится на металле. Элементы конструкции Серьезна и ответственна работа инженера-проектировщика. Много книг, справочников, стандартов должен он иметь под рукой, чтобы спроектировать новое сооружение. Надо определить размеры фундамента, рассчитать давление на колонны стен, устроить хорошее освещение цеха и т. д. По расчетам и наброскам инженера-проектировщика чертежники делают сотни чертежей. Рабочие строители превращают линии чертежей в четкие линии ферм и колонн. В путанице металлических конструкций здания с первого* взгляда трудно разобраться. Балки, стержни, полосы тянутся по воем направлениям. Из одного угла раскидываются букетом десятки разнообразных деталей. Но здесь нет ничего лишнего. Вот на эти балки будут' положены листы кровли; угольники прочно связывалот фермы, чтобы их не повалили порывы сильного ветра. Среди тысяч деталей нет ни одной лишней. Каждая выполняет какое-либо назначение. Здание нельзя сделать чересчур прочным: пойдет много дорогого железа, и расходы будут слишком велики. Но нельзя, и чрезмерно экономить: слабые части мюгут вызвать разрушение целого цеха. Каждой конструкции инженер придает такую форму и берет такой материал для нее, чтобы она могла свободно выполнять свое назначение — надежно работать. 28
Вот, например, нужно поднимать и переносить тяжести. Груз в 20—40 кг можно свободно поднять и перенести на нозилках. Два деревянных бруска с площадкой из досок — вот и вся конструкция носилок. Но груз в 50—80 кг носилкам не под силу: они не выдержат такой нагрузки и развалятся. Для подъема и перемещения таких Тяжестей в цехах устраивают простые подъемные механизмы. Например: от стены до стены перекинута двутавровая* балка. На выступающие tee края опираются колеса тележки с подъемным устройством. Вниз опускаются две цепи. На одной висит крюк. Зацепим крюком тяжесть, потянем за вторую цепь, и груз поднимется. Если толкнуть груз, он поедет вместе с тележкой вдоль балки. Двутавровая стальная балка может выдержать груз, в сотни раз больший, чем носилки. На больших заводах часто бывает нужно поднять тяжесть в несколько десятков тонн, пере-^ нести ковш с расплавленной сталью, установить тяжелые части машин й т. д. Для такой работы одной балкл мало. Подъемное устройство делают из мно- Н/г Рис. 21. Схема крановой фермы. Вп— верхний пояс, Нп —[нижний пояс, с — стойки (связи), d—^раскосы. Рис. 22. Ферма с условными обозначениями материала для ее постройки. -4<э Hf—«~ ff~ .1 • 1- •I I I I I- -J '! ■-i-.-il 1 i • i toy ? Ч-: -f i 77 - a 1 i < -i 1 i -4-4 ■«—: 3 Рис. 23. Заклепочные швы. 1 — простой, 2 — шахматный, 3 — смешанный. Рис. 24. Заклепочные соединения. 4 — соединение внахлестку, S — соединение встык с одной накладкой, 6 — соединение встык с двумя накладками. 29
Рис. 25. Комбинированные профили. 1 — угловое неравнобокое, 2 — тавровое, 3 — двутавровое, 4 — двутавровое из двух швеллеров, 5 — зетовое, 6 — швеллер из полосового и уголков. гих прочных железных частей. Применяют фасонное железа. Груз поднимают электромоторы, они же его и перемещают пб цеху. Тележка крана движется,по прочным фермам-решеткам, склепанным из фасонного' желе!за. Там, где нужно достигнуть большой прочности, устойчивости^ грузоподъемности, инженеры применяют фермы. В нашем строительстве фермы будут встречаться очень часто. Мы должны знать, как называются отдельные части ферм в технике. На рис. 21 дана схема крановой фермы. Между верхним и нижним поясами, склепанными из фасонного железа, помещаются вертикальные стойки (или связи) и наклонные раскосы. Все это вместе- образует прочную ферму. Подъемный кран состоит из двух или четырех таких ферм, склепанных в одно целое поперечными связями. В чертеже фермы можно не указывать размеров каждой отдельной части. Достаточно поставить главные размеры: длину поясов, высоту фермы и расстояния между стойками. Затем условными обозначениями Рис. 26. Соединения по длине. 1 — уголков, 2 — двутаврового, 3 — швеллера. 30
показать coprra железа, из которого нужно сделать части фермы. Чертеж примет вид, показанный на рис. 22. Здеюь даны основные размеры и номера сортов железа для изготовления фермы. Значки около отдельных частей в виде уголков, скобок и буквы Т показывают, как соединить фасонное железо, чтобы получить нужную конструкцию пояса, стойки или раскоса. Дальше, описывая постройку моделей, мы иногда, будем употреблять этот способ обозначений. Части конструкции будут у нас соединяться заклепками. Ряд или несколько рядов заклепок называют заклепочным швом. Расположение за- вдепок в простом и шахматном порядке показаны на рис, 23 и 24. Расстояние между центрами заклепок («нш1», как говорят техники) должно быть не менее 3 диаметров заклепок. Некоторых сортов профильного железа в нашем наборе нет. А нам может понадобиться и тавровое, двутавровое и зетовое желе(зо. Мы сделаем их, склепав отдельные номера своего набора (рис 25). Тавровое железо мзожно получить из двух уголков № 4 или № 5 (рио. 25, 1). Тавровое высокое железо — из двух уголков и полосового (рис. 25,2). Двутавровое железо мы склепаем из четырех уголков и полосового № 2 или № 3 (рис. 25, 3). ДЕе полосы швеллерного железа, № 6 или № 7, тоже дают двутавровую балку (рис. 25, 4). Зетовое железо требует полосового железа и двух уголков (рис. 25, 5). Отдельные звенья ферм делаются из четырех склепанных уголков. Наш набор вместе с составными сортами удовлетворит самые серьезные требования моделирования. Длина фасонного полуфабриката равна длине стандартного листа черной жести 510 мм. В конструкциях нередко потребуются балки болыйей длины. Надо уметь делать! соединения по длине. Рис. 5}б показывает, как, применяя накладки из полосо4вого и углового железа, можно склепывать по длине отдельные сорта полуфабриката. Двутавровое и швеллерное железо соединяют встык посредством накладок о обеих сторон средней части балок. Различные типы соединений пояса ферм с раскосами и стойками показаны на рис. 27. Там, где не буде* Рис. 27. Основные элементы металлических конструкций. /, 2, 3, 4, 6 — узлы ферм, 5 — узел колонны. 31
большой нагрузки, достаточно одной-двух заклепок. В 4аших конструкциях это будет преобладающая форма скреплений. Места наибольшего напряжения мы будем усиливать накладками. Точно так же и пояса не особенно нагруженных ферм достаточно сделать из уголков, но в ответственных местах придется клепать тавровые и двутавровые балки (рис. 28). Вначале особенно трудными для моделирования кажутся углы ^олонн и ферм, где сходятся несколько разнообразных деталей. Не нужно точно копировать настоящие конструкции: такое подражание приведет к сложной работе и большой затрате времени. Наш:т конструкции не предназначены для больших нагрузок и должны быть значительно упрощены. На первый же взгляд кажутся сложными шарнирные соединения и подвижные части конструкций: качающиеся укосины кранов, поворотные устройства и т. д. Практика показала, что решение подобных конструктивных задач проще, чем это кажется с первого взгляда. В то же самое время, как-раз эта часть работы больше всего заинтересовывает юных моделистов и дает им много полезных навыков. Мы изложили здесь только самые необходимые сведения. Их далеко недостаточно для крупных работ с полуфабрикатами. На помощь юным техникам охотно придут инженер и слесарь — сборщик металлических конструкций. Помощь старших товарищей необходима и всегда полезна. Рис. 28, Основные элементы металлических конструкций. 7 — опора колонны, 8 — узел с накладкой, 9 — опора фермы, 10 — катучая опора. Угольная шахта По всему миру знают одного молодого советского рабочего Алексея Стаханова. Стаханов —забойщик шахты «Центральная-Ирмино». Глубоко под землей он показал образец настоящей большевистской работы. Своим примером он показал, как можно удвоить и утроить производительность своего труда. Опыт Стаханова распространился по всему Советскому Союзу. В Ленинграде тов. ййетанин в несколько раз увеличивает выработку обуви на своем станке. Машинист Дривонос Ускоряет бег своего паровоза, быстро и без аварий развозит составы по железным дорогам страны. Кузнец Бусыгин на Горьковском автозаводе им. т. Молотова изо дня в день стал увеличивать количество готовых стальных валод которые он кует на своем молоте. 32
Невиданные достижения этих рядовых рабочих удивили миллионы пролетариев. В чем секрет их работы? Герои рассказали о своем методе на всесоюзном слете стахановцев промышленности и транспорта. Секрет оказался очень простым. Стаханов тщательно обдумал свою работу. Ему стало ясно, что в советской механизированной шахте нельзя работать но старинке. Он изменил порядок работы на своем участке. Заставил машину работать много больше, чей прежде. Опытный забойщик не стал отрываться от своей работы, чтобы выполнить ряд вспомогательных работ,— это стали делать менее квалифицированные рабочие. В наших шахтах, заводах и фабриках теперь работают первоклассные машины. За первую и вторую пятилетки мы построили «много новых (совершенных заводов. Мы должны уметь заставить машины работать полным ходом, дать стране как можно больше металла, машин, одежды, обуви, хлеба. «Сегодня стахановцев еще мало, но кто может сомневаться, что завтра их будет вдесятеро больше?» — говорил товарищ Сталин в 1935 году. И действительно, ударники всех отраслей нашего народного хозяйства не только удивлялись достижениям передовых стахановцев, — они ревностно принялись за изучение приемов работы стахановцев, обдумали заново свою работу и стали пополнять рядМ стахановцев. Стахановцы появились на каждом участке нашего хозяйства. Число их растет с каждым днем и к первой годовщине стахановского движения в некоторых отраслях промышленности четверть и даже треть всех рабочих работают, как стахановцы. Стахановское движение подняло социалистическое соревнование на новый, высший этап. Люди, овладевшие передовой техникой, знают, что, ломая старые нормы выработки, они улучшают свое материальное положение и укрепляют свою страну, в которой нет капиталистов и помещиков, нет эксплоатации труда рабочих. Стахановцы показывают пример настойчивой постоянной учебы. Они изучают науку и техййку. Труд рабочего стал таким же почетным, как и работа ученого в лаборатории. Стахановское движение возможно только в стране, где власть находится в руках трудящихся. До Великой пролетарской революции о такой производительности труда бесполезно было даже мечтать. Труд в шахте до революции был проклятием. В неудобном положении, часто лежа на боку, забойщик целый день бил ручным обушком по твердому пласту угля. Саночники, как бурлаки, тянули за лямку тяжелые лотки с углем. Медленно шагали слепые лошади, выводя от забоев груженые вагонетки. Никто не заботился о безопасности и здоровьи горняка. Спуститесь в наши механизированные шахты. Вы увидите под землей трубы и провоца. Это к забою на помощь рабочим спешат сжатый воздух и электрический ток. Самую тяжелую^работу —подбойку пласта угля — делает врубовая машина, работающая с помощью электромотора или сжатым воздухом (рис. 29). Острые зубья ее бесконечной цепи, или стального вала — штанги, быстро прорезают щель в нижней части пласта. У забойщика Еместо ручного обушка — пневматический, приводимый в движение сжатым воздухом, отбойный молоток. Нужно только направить острие молотка и нажать кнопку. Быстрыми ударами молоток отделяет большие куски угля. Скоро забойщик оставляет за собой целый вал ушя. Из забоя уголь надо доставить к вагонеткам в откаточный штрек. 3 Н. Митрофанов. 2240 33
Раньше это делали саночники, теперь — железные мастера: скрепер и транспортер. Скрепер — это тяжелый и прочный ковш, сделанный из железа. С одной стороны ковш открыт и имеет зубья. Канаты, протянутые вдоль забоя от лебедки к скреперу и штреку, могут тащить ковш скрепера вперед и обратно. Включил рабочий механизм лебедки — потянули канаты ковш вдоль забоя к штреку. Ковш захватываем уголь и толкает его к вагонеткам или транспортеру. Получается похоже на то, как зимой очищают лопатами от снега каток. Поставит рабочий лопату на лед и идет с ней к краю катка. Снег собирается перед лопатой и тоже движется. Но каменный уголь—не снег, много тяжелее и тверже его. Вот почему «лопату» для угля делают железной и двигают машиной. Дальше уголь переносится транспортером. Устройство транспортеров бывает различно. Иногда — это гладкая резиновая лента, бегущая по роликам. * Есть транспортеры в виде железных желобов. По жолобу движется цепь со скребками и тащит уголь. В некоторых шахтах весь жолоб без устали качается взад и вперед, с каждым качанием подталкивая уголь поближе к вагонеткам. / С конца транспортера надает в вагонетки черный поток угля. Вот нагружен весь состав. Толчок, — и подземный поезд быстро мчится по) рельсам. Впереди низший сплющенный электровоз. Он заменяет десятки слепых лошадей и делает их работу гораздо быстрее. Путь, освещен электрическими фонарями. Иногда в шахтах устраивают канатную тягу для вагонеток. Два*, рельсовых пути лежат рядом. Между рельс скользят канаты или цепи. Прицепят на одном конце пути груженые углем вагонетки, а на другом— пустые, и канаты тянут по рельсам вагонетки: груженые — от забоя, пустые — в забой. Такая самотаска носит название в технике — бремсберг. Стоп! Приехали. Здесь — рудный двор. Отсюда прямо вверх, на поверхность земли, «на гора», как говорят шахтеры, идет ствол шахты. Вверх и вниз движутся металлические кабинки-клетки. Вагонетки с углем, как пассажиры, занимают в клетях свои места (рис. 29). Внизу" в клеть вталкивают груженые, а вверху — пустые вагонетки. Звонок. Клети дрогнули и быстро скрыл]ись в стволе шахты. Одна клеть с пустыми вагонетками опускается; другая — выдаем «на гора» груженые. Над стволам шахты стоит металлическая башня подъемника. Высоко вверху, под самой крышей этой башни-копра,, вращаются два большие колеса. Толстые канаты перекинуты через колеса и закреплены одним концом к верху клетей, а другим — на» барабане подъемной машины. Эта машина очень большая, для нее около копра строят особое помещение. До появления паровых машин уголь 1изч шахт поднимали воротом. Медленно брели вокруг ворота, лошади, скрипел и трещал деревянный барабан, еле вытягивая из шахты бадью с углем. Паровые машины и электричества изменили эту картину. Одно движение руки машиниста,,— и барабан начинает быстро вращаться. С одной половины барабана канат сматывается, клеть на конце этого каната опускается вниз. Другая половина барабана все больше покрывается оборотами второго каната: она поднимает вторую клеть. Клети мчатся по стволу со скоростью пассажирского поезда. Ведь есть шахты глубиною больше километра. Внизу гонят все новые и новые вагшетки угля; надо их успеть поднять, — (иначе будет пробка. Лошади здесь не управиться. Подъемные машины приводятся в движение сильными электромоторами: Уголь, десятки и сотни тысяч лет лежавший в глубине земли,, 34
Рис. 29. Схема работы в механизированной шахте. В середине рисунка видна врубовая машина, подрезающая угольный пласт. Направо от нее скрепер сталкивает уголь в вагонетки (внизу). Вагонетки отвозятся к стволу шахты электровозом и поднимаются клетями на поверхность земли (налево). выехал на солнечный свет. Его ждут топки паровозов, котлы электростанций, центральных отоплений домов. Вагонетки с углем везут по высокому помосту-эстакаде и разгружают в большие ящики-бункера или прямо в железнодорожные платформы. Тут рабочему тоже (помогает машина: ютоигг только вкатить вагонетку в устройство, похожее на бочку, как вагонетка перевертывается вверх дном и уголь высыпается. Это — механический разгружатель. Очень полезно коллективно прочесть простые и интересные книги о работе в угольных шахтах. Они помогут нам разобраться в технике горного дала, расскажут о труде углекопов, помогут в строителъ'отве шахты. Книги: М. Ильин, Рассказ о великом плане, М. Ильин, Гори и люди можно найти в любой библиотеке. Прочтите их. Найдем журнал «СССР на стройке» с большими: и понятными фотографиями работы в шахте. Побеседуем с инженером, покажем ему свои проекты и приступим к работе. 3 помним пор я дек работы: 1 — знакомство с темой, 2 — организация и распределение труда в коллективе, 3 — составление проекта, чертежей, схем и т. д., 4 — разметка и изготовление частей, 5 — сборка, проверка и пуск в ход конструкций, 6 — дальнейшие усовершенствования и расширение построенного. Коллективу юных техников для работы по постройке моделей необходимо разделить отдельные модели или части их меж1ду членами 35
коллектива. Работа принесет больше навыков и знаний, если каждый проведет работу над своей моделью от разметки до окраски и пуска в ход. При такой организации работы легче уловить ошибки, усвоить последовательность конструирования и отдельных этапов постройки. Шахтная подъемная установка Строительство шахты мы начнем с подъемного устройства. Рис. 30 показывает шахтный подъемник: I — сбоку, II — спереди и III — сверху (план). Такой рисунок очень походит на настоящий чертеж, каким пользуются строители. Только изображение конструкций сделано схематически, без подробностей: не поставлены заклепки, не показана толщина материала и т. д. Но основные размеры будущей постройки даны. Нам этого достаточно. Наиболее ответственные части подъемника и порядок соединения изображены на отдельных рисунках; некоторые второстепенные части конструкции мы должны обдумать и сделать сами. На то ведь мы и конструкторы. Познакомимся с устройством шахтоподъемника. Над самым отверстием, уходящим вглубь земли —стволом шахты, стоит главная часть сооружений копра — вертикальный станок — 1. Клеть — 2 с вагонетками начинает свое движение вниз из этой части подъемника. Под крышей копра находится площадка для направляющих шкивов — 3. Укосина — 4 придает вдей конструкции устойчивость. Вагонетки из клетей мы будем выкатывать на эстакаду — 6. Разгрузку вагонеток тоже механизируем: построим на эстакаде особый раз- гружателъ — »7. Под эстакадой, у нижней опоры укосины, поместим лебедку — 5 для подъема и опускания клетей — -2. На рисунке 30 изображена одна клеть, другая в это время находится внизу и поэтому не может быть видна. Канаты от клетей перекинуты через направляющие шкивы и закреплены на барабанах лебедки—5. Постройку копра мы начнем с разметки и клепки боковых решеток (рис. 32). Длинные и короткие стороны решетки мы изготовим из нашего фасонного железа профиль №4 — угловое железо размером 5X5 мм. Для раскосов и связей мы возьмем из нашего полуфабриката заготовку № 1 — полосовое железо шрриной в 5 мм. Основные узлы конструкции обведены на рисунке 32 кружками. Стрелка от кружка указывает на пояснительный рисунок этого узла Пояснительные рисунки нам скоро будут не нужны. Две-три самостоятельно сделанных конструкции дают достаточный опыт в различных соединениях деталей. В затруднительных случаях справочником может служить рис. 30 и 31. Длина вертикальных сторон решетки равна 500 мм. Значит, мы можем вздть на одну решетку две штуки № 4. Короткие стороны длиною' в 80 мм отрежем ножницами от такюго же уголка № 4. Из рисунков 30, 31 и 32 видно, что решетка делится связями на пять равных частей. При разметке нужно рассчитать и поставить кернам отметки в местах, где должны быть, приклепаны связи и крайние короткие уголки. В 10 mjm по обе стороны от места для заклепки связи разметчик поставит две точки для заклепок раскосов. Во время раз метки полезно сложить отрезанные по размерам детали и проверить как эти детали будут связаны в узле, подойдут ли они и удобно ли их 36
^l%lL^r^1l^^^il о о *";'',:'*^ Рис. 30. Модель шахтного подъемника и эстакады. 1 — вертикальный станок, 2 — клеть, 3 — направляющие шкивы, 4 — укосина, 5 — подъемная машина, 6 — эстакада, 7 — механический раз- гружатель, 8 — вагонетка, 9 — рычаг поворота разгружателя, 10 — направляющие уголки, 11 — подъемные канаты. будет заклепывать. «Семь раз примерь — один раз отрежь», эту пословицу надо всегда по>мнить юным конструкторам. Разметка готова, теперь делают по разметке отверстия дл!я заклепок. 0 инструментом мы уже познакомились. Шило, штамп или дрель помогут в этой слесарной работе. Но и тут нужна внимательность. Сделай отверстия в стороне — конструкция будет кособокая. Велико отверстие— заклепка не будет держать, части выскочат. Кое-что придется переделывать. Не смущайтесь, не ленитесь переделывать испорченное — настойчивость необходима строителю. Особых заклепок нам не"нужно. Мелкие гвозди вУ),8—1,2 мм диаметром с круглой или. плоской головкой будут хорошими заклепками. Ненужную часть гвоздя мы удалим кусачками. Мы приступаем к клепке рамы боковой решетки копра (рис. 32 А, Б9 В, Г). Заклепки уже приготовлены. Возьмем одну из них и вста- 37
Рис. 31. Боковой вид модели шахты (обозначения см. на рис. 30). вим в крайнее отверстие длинной стороны так, чтобы головка была внизу, а сверху положим уголок короткой стороны решетки. Стержень заклепки должен при этом проходить через крайние отверстия обоих уголко|в. Если теперь головку заклепки опереть на наковальню, а по концу стержня заклепки ударить несколько рад молотком, то у нас 38
Рис. 32. Последовательность сборки копра шахты. А— к длинным (500 мм) уголкам приклепываем уголки — 3 (80 мм) к 4 (120 мм). Б — ставим первую связь — 5 и раскосы — 6. Б — заполняем решетку связями и раскосами. Приклепываем уголки 7, 8, и 9. Г — заполняем раскосами пространства между уголками 7, 8 и 9. Д — связываем обе решетки уголками 11, 12, 13, 14, и 15. Е— ставим вертикальную полосу 16 и поперечные свяш17. Ж — заполняем всю переднюю утенку раскосами 18. 3 — ставим со стороны эстакады уголки 19, 2J, 21, 22. В. — к нижним уголкам решеток приклепываем раму из уголков 23, 24 я 25. К — устанавливаем на раме колонны 26 и раскосы колонн 2? и фермы 28, поддерживающие эстакаду. В кружках показаны детали крепления. образуется вторая: замыкающая головка заклепки. Железо уголков в этом месте будет очень, очень плотно сжато — склепано. Замыкающую головку можно сделать в виде папушара. Для этого мы последние удары по завдепке сделаем пе прямо молотком, а поставим на заклеаку оправку, а од ней нанесем удары. Таким же путем соединяем остальные углы рамы решетки. Теперь надо внимательно проверить углы рамы. Они должны иметь 90°. Очередь за раскосами. Мы соединим два крайние раскоса (рис. 32, 6). Они будут удерживать форму при клепке связей и остальных рас- 39
Рис. 33. Направляющие уголки. 1 ж 1 -а уголки, 2 — направляющие скобки клети, 3 — поперечные связи угольников, 4— язычки связи, отогнутые и приклепанные к угольникам. косов. Дальше работу ведем последовательно от одною конца* рамы к другому. Ставим раскосы и связь, затем опять раскосы и снова связь. При этом следим,, чтобы длинные стороны рамы были параллельны, не радцава- Ьгась в ширину и не стягивались внутрь. На вторую, считал сверху, связь (рис. 32, 7) мы вместо полосовою железа № 1 поставим уголок № 4. Длина его равна длине верхнего уголка решетки. Выступающая часть уголка дает опору для площадки направляющих шкивов 3. Выступающие концы уголков соединим третьим угольком параллельно длинной стороне решетки (рис. 32,8). В пространстве между уголками мы поставим три пары раскосов я одну стойку на половине ширины решетки (рис. 32,9 и 10). Точно так же делаем и вторую решетку копра. Но при этом нужно помнить, что если мы выступающие уголки выпустили на одной решетке вправо, то на другой мы должны выпустить их влево. Иначе при окончательной оборке копра выступающие части площадки будут торчать в разные стороны, и.работа будет испорчена. Переднюю и заднюю стороны копра будем делать одновременно. Они не имеют особых ра;м, а образуются соединением боковых решеток поперечными уголками-связями (рис. 32, и, 12, 13, 14, 15, 16 и 17} и раскосами. (Рис. 32, 18). Первыми поставим верхний и нижний угольники (рис. 32, 11 и 13)г приклепав их к свободной стороне уголков боковых решеток. То же сделаем и с задней стороны (обращенной к эстакаде); верхний угольник здесь соединит концы выступающих угольников решетки (рис. 32, 12, 14 и 15). По середине передней стороны, снизу до верху поставим полосовое № 1 (рис. 32, 16). Затем будем клепать связи и раскосы. О задней стороны пространство между второй и третьей связями (рис. 32, 20 и 21) мы оставим свободным, без раскосов. Тут будут останавливаться клети с вагонетками. Внутрь копра, между средними вертикальными полосами (рис. 32,16) установим направляющие уголки для клетей (рис. 31, 10). Предварительно надо склепать 2 решетки по рис. 33 и 43, соединить их в длину, а затем одну из них укрепить заклепками на нижних угольниках, а верхний конец ее на уровне третьего снизу ряда (пояса) связей (рис. 32, 21). Особенное внимание обратим на параллельность направляющих уголков. Крышу копра и площадку; шкивов можно сделать из фанеры или вклепать из листового железа. Ставить на место крышу и площадку лучше после установки направляющих шкивов. Теперь к нижним уголкам боковых решеток надо приклепать два отрезка уголков № 5 (10X10 лас) длиной 230 мм. Они будут оду- 40
жить основанием копра. Свободные их концы соединим! также отрезком уголка № 5 длиной, равной ширине передней стороны станка копра (рис. 32, 23, 24, 25). Укосина Укосину копра будем клепать по рис. 34. Длинные стороны фермы укосины сделаем из четырех уголков № 5, склепанных попарно (рис. 34, 1). Верхний конец снабдим двумя уголками (рис. 34, 5) для установки подшипников осей направляющих шкивов. Нижний конец фермы закрепим ,на соединительном уголке основания копра. Стойки и раскосы нас теперь уже* не затруднят, и мы не будем описывать их клепку. Верхний конец фермы укосины мы должны приклепать ко второму сверху утолку задней стороны станка копра. На. половине длины уголка на три заклепки мы посадим связывающую накладку 2 (рис. 34), согнутую под углом, равным углу наклона укосины. К отогнутой стороне накладки прикрепим нижние уголки укосины. Склепанная так укосина не должна качаться в стороны. Ее назначение — удерживать станок! копра, в вертикальном положении при подъеме и опускании клетей. Эстакада Рис. 34. Укосина. 1 — ферма укосины, 2 — накладка для крепления укосины к станку подъемника, 3 — направляющий шкив, 4 — ось направляющего шкива (на второй оси шкив не показан), 5 — уголки, 6 —- раскосы, 7 — средний подшипник, 8 — крайние подшипники, 9 — муфточки, 10 — угольные рамы основания эстакады, 11 — накладка соединяющая основание укосины с основанием эстакады. Сбоку к вертикальному станку копра примыкает площадка — эстакада (рис. 30). Вагонетки с углом после подъема на поверхность земли выкатываются из клетки на эстакаду. Тут они разгружаются и идут снова в клеть для опускания к забоям. Площадку эстакады мы сделали из фанерного листа по размерам рис. 35. Два больших отверстия в ней нужны для установки механического разгружателя (рис. 35, .9) и проггуска фермы укосины (рис. 35,4), Через два малых отверстия около прореза для" укосины фис. 35, 5) мы потом пропустим подъемные канаты клетей. 41
Площадку эстакады поддерживают фермы и столбы. (Рис. 32, 26 И 28). Размеры! ферм видны из ряс. 35, 2. Две длинные фермы мы «единим на конце одной короткой. Свободные концы ферм укрепим на утол(ках боковых решеток когара на выкххге в 200 мм от еию (Основания. Ширина эстакады у нас будет равна ширине копра. Феромы эстакады поддерживают два столба (рис. 35, 3). Нижние Концы столбов нам нужно приклепать к углам основания из углового железа № 5. Верхние концы столбов мы соединим с фермггми эстажады при (помощи фасонных накладок. При таком соединении тяжесть эстакады более равномерно распределится на опору, ферма выдержит большую нагрузку. Столбы должны быть особенно прочными. Лучше воето сделать их склепанными в виде решетки из четырех уголков с соединительными планками или в виде двутавровой балки, склепанной из двух отрезков швеллерного железа. Верх и низ колонес усиливаются накладками. Но можно обойтись применением уголков № 5, как показано на рис. 28. Основание столбов соединим с горизонтальной рамой из угловогс железа № 5 (рис. 32 К, 23, 24, 25 и 26). Это будет второе соединение эстакады с конструкцией станка. Теперь эстакада будет прочно держаться на месте и свободно выдержит вес груженых углем вагонеток. Рис. 35. Эстакада* i—площадка эстакады, 2 — ферма поддерживающая площадку, 3 — столб, 4 — отверстие для укосины, 5 — отверстия для подъемных канатов, 6 —• подшипник для оси механического разгружателя, 7 — опорные ролики, 8 —блоки для каната опрокидывающего барабан, 9 — отверстие для барабана. 42
Рис. 36. Механический разгружатель. 1 —- передняя стенка, 2 —-задняя стенка, 3— отогнутые и приклепанные к стенкам концы площадки 6Ч 4 — боковые уголки, 5 — верхний уголок, 7 — блок для приводного каната, 8 — подшипник оси барабана, 9 — опорные ролики, 10 — подшипники роликов. Механический разгружатель Наша механизированная шахта будет показывать, как облегчают ЯРУД рабочего различные машины. Вот, например, разгрузка вагонеток. Несколько сотен вагонеток угля поцщимают на поверхность земли за смену. Опрокидывать каждую руками тяжело и медленно и надо многок рабочих. Теперь для этой работы на шахтах строят особое приспособление —- механический разгружатель. На площадке эстакады прорезано отверстие, а над отверстием укреплена на роликах металлическая конструкция в виде барабана. Талько вместо стенок сделано несколько железных уголков. В такой барабан с эстакады можно вкатить вагонетку с углем. Электромотор легко повернет барабан вместе с вагонеткой, и уголь высыпется вниз, на площадку вагона, или в кузов автомобиля. Барабан делает еще пол-оборота и вагонетку снова можно выкатить на эстакаду, а оттуда обратно в клеть. На эстакаде нашей шахты мы тоже построжм механический разгружатель вагонеток. Устройство его видно из рис. 36. Из листового железа 100 X 100 Мм (№ 9) мы вырежем две стенки барабана (рис. 36, 1 и 2). В одной иа них (1) прорежем прямоугольное отверстие высотой 60 мм и шириной 54 мм. Оно необходимо для вкатывания груженых вагонеток внутрь барабана. Обе стенки соединим вместе тремя уголками № 4 (рис. 36, 4). Длину уголков возьмем равной 70 м\м. Затем на концах одну сторону уголков вырежем на 5 мм, а выступающую часть другой стороны отогнем под прямым углом. Эти отогнутые концы уголков нэдо приклепать к передней и задней стенкам. На уровне нижней кромки отверстия в передней стенке посадим на заклепки прямоугольную площадку -50 X 70 мм (рис. 36, 3 и 6)- На нее будут опираться колеса вагонеток. С внешней стороны задней стенки двумя гвоздями-заклепками прикрепим блок № 16 (рис. 36). Центры блока и стенки барабана должны совпадать. Тут мы наглухо вгоним ось из отрезка проволоски. Подшипник — 8, сделанный из отрезка уголка № 4, поддерживает ось 43
Рис. 37. Схема привода механического разгружателя 1 — рычаг, 2 — канат, 3 — блок на задней стенке барабана, 4 — направляющие блоки 5 — пружинка. барабана на высоте 43 мм над поверхностью эстакады. Передняя стенка барабана опирается своим внешним краем на два колеса с ре- бортами— 9 и 10. Подшипники колею мы вырежем по рис. 36,10 (сравни рис. 35, 7), согнем и двумя-тршя заклепками установим на эстакаде перед отверстием дл!я разгружателя. Положение колес надо подобрать так, чтобрл ось барабана была параллельна поверхности эстакады, а нижняя площадка его 'бьПла на уровне пола эстакады. Через блок (рис. 36,7) мы перекинем одним оборотом крепкую нить или тонкую бичевку. Концы «каната» пропустим через два специально просверленные отверстия в площадке эстакады (рис. 35, 8) и укрепим на рычаге управления около лебедки подъемного механизма. В местах изгиба каната поставим 6 направляющих блоков: два на эстакаде, два под ними на нижней поверхности эстакады и два тоже снизу эстакады, но над концами рычага управления (рис. 37, 4). Управлять работой разгружателя у нас будет машинист подъемного механизма. Поэтому рычаг разгружателя мы укрепим на вертикальной раме столбов эстакады около лебедки (рис. 30, 9). Ось рычага (рис. 37, 1) сделаем на равном расстоянии между отверстиями для крепления концов каната от барабана разгружателя (рис. 37, 2): Материалом для рычага возьмем отрезок уголка № 4, длиной в 180 Мм. На одном конце стороны уголка сплющим на длину 25 мм — это будет рукоятка рычага. Между отверстиями для крепления концов каната 2 расстояние 150 мм. На конце рычага, противоположном рукоятке, мы укрепим спиральную пружинку или кусок резинки (рис. 37, 5), а к свободному концу пружинки — конец жаната. Такое устройство обеспечит постоянное натяжение каната и хорошую работу разгружателя. Поверните рукоятку рычага. Один конец каната при этом будет оттянут, и средняя часть каната, укрепленная на блоке барабана, поверк Рис. 38. Лебедка подъемного механизма модели шахты. 1 — барабаны, 2 — канаты, 3 — рукоятка, 4 — крючки для крепления канатов, о — подтип*- ники. и
нет на полоборота весь баршбан. Если в барабане была груженая вагонетка, то все ее содержимое высыпается вниз через отверстие в эстакаде. Поднимите рукоятку рычага, и барабан повернется в исходное положение. Для автоматической установки барабана в исходном положении полезно к передней стенке барабана приклепать сторону уголка № 4 длиной в 20 мм. Когда барабан находится в положении для загрузки, уголок должен опираться на колесо (рис. 36, 9). Лебедка подъемного механизма Поднять груженые углем вагонетки из рудничного двора «на гора» — это не простая задача. Сотни, а иногда тысячи углекопов одновременно отбивают уголь в забоях. Целые подземные поезда ваюнеток подъезжают к стволу шахты. Надо быстро поднять вагонетки, разгрузить и снова опустить вниз. Шахтные подъемные машины строят поэтому очень мощными. На средневековый ворот наши подъемники совсем не походят. В особом здании рядом с копром стоят блестящие машины. В большинстве — это сильные электромоторы, соединенные передачей с большими барабанами. Стальные канаты ровными рядами покрывают желобчатую поверхность барабанов. Концы канатов (рис. 30, 11) пропущены в отверстия в стене машинного здания, перекинуты через направляющие шкивы копра (рис. 30, 3) и закреплены в верхней части клетей (рис. 30, 2). Машинист сидит около рычагов и смотрит на циферблаты приборов. Звонок, Одно движение рычага — и приходят в движение огромные барабаны. С одного барабана канат начинает сматываться, бежит через шкив вниз, поддерживая опускающуюся клеть. В это время другой канат быстро навивается на соседний барабан, поднимая из шахты вторуй клеть с гружеными вагонетками. По циферблатам машинист видит, когда нужно затормозить и остановить машину. Стоп! Остановились барабаны, канаты и клети. Вверху вагонетки вывозят из клети и разгружают, внцзу пустые вагонетки уступают место груженым. Еще движение рычага. Снова бегут канаты по ручьям барабанов, но уже в другом — обратном направлении. Только что поднятая клеть снова летит вниз, навстречу второй поднимающейся клети. Так целый день они снуют по стволу шахты, поднимая на поверхность земли добытый уголь. Устройство подъемных машин различно. Для своей шахты мы можем построить и (самый простой ручной подъемник и электрифицированный о электромотором. Простейший самодельный подъемник будет иметь вид лебедки с двумя, барабанами на одном валу. Рис. 38 изображает устройство этого нехитрого механизма. На листе № 850 X 100 мт или на раме из полосового № 2 мы на заклепках поставим две станины ив уголков Ма 4. В верхней части, станины просверлим отверстия для проволочной оси барабайов лебедки. Фасонные накладки у основания станин увеличивают их устойчивость на листе. Проволочный вал пропустим через отверстие в одной станине, затем сквозь оба барабана и отверстие второй станины. Барабаны должны крепко, без скольжения сидеть на валу. Выступающую часть вала изогнем в форме рукоятки. 45
В барабаны вобьем по одному проволочному крючку для крепления концов канатов. Нужно помнить, что при работе подъемника один канат должен сматываться, а другой одновременно наматываться на барабан. Подробнее с креплением канатов мы познакомимся при подвеске клетей. Основание лебедки мы укрепим на уголках, соединяющих нижнюю раму копра, и столбы эстакады. Полезно сделать лебедку съемной, на винтах ил1и болтиках. Можно приспособить особые захваты для вдвигания в них основания лебедки. Но лучше использовать Рис. 39. Лебедка с приводом от самодельно- дад приведения В действие го электромотора постоянного тока. подъемного механизма ОДИН 1 — лебедка, 2 — электромотор, 3 — щит, 4 — Из СаМОДвЛЬНЫХ МОТОрОВ, КО- переключатель хода, 5-пусковой рубильник. торые тш лйобят 'СТрОИТЬ ЖХНЫО техники (рис. 39). Мощность мотора может быть очень невелика. Годен даже мотор с двухполюсным якорем, если он аккуратно сделан. Но необходимо сделать наш мотор реверсивным, т. е. способным давать вращение якоря в обе стороны. Сделать это нетрудно. Весь секрет в схеме соединений обмоток мотора. Рис. 40 показывает эту схему. Посредством двухполюсного переключателя мы можем менять направление тока в якоре мотора и этим самым изменять направление его вращения. Продумайте устройство передачи от мотора к валу лебедки. Ведь самодельный мотор делает в минуту около 600—800 оборотов,, а вал нашей лебедкж не может вращаться более, чем со скоростью 100 оборотов за это же время. Понизить число оборотов при передаче вращения ремня или канатика можно, если взять ведущий шкив мотора меньше ведомого шкива на валу лебедки. Если диаметр ведомого шкива в десять раз больше ведущего шкива, то число оборотов его в десять раз меньше. Мы посадим на вал мотора шкив диаметром в 10 мм, а на вал лебедки шкив диаметром в 80 .ш. Таким путем число оборотов мотора, мы понизим в 8 pas, с 800 до 100; как говорят техники, «сделали передачу о передаточным числом 8». Мотор нужно укрепить на общем основании с лебедкой. Расстояние между центрами валов в нашей передаче должно быть не менее 120 мм. Вместо шнура полезно' перекинуть через шкивы резиновое кольцо из резины для моторов авиамоделей. Переключатель мотора усталовим на отдельной дощечке, укреплен- ной на одном из столбов эстакады. Провода от батареи или трансформатора подведем к контактам переключателя и мотору, как указано в схеме рис. 40. Модель подъемника с электромотором намного интереснее ручной лебедки. Сделать ее нетрудно, и надо надеяться, что юные техники оборудуют свои шахты электрифицированными подъемниками. Можно 46
использовать покупной игрушечный мотор завода «Динамо», а для передачи — детали (валы, шкивы, шестеренки, червяк) «металло-кострукто- ра». Направляющие шкивы На верхней площадке копра шахты нам нужно установить направляющие шкивы. Они будут поддерживать канаты от барабана лебедки И направлять ИХ ДВИЖе- Рис 40 Схема соединений реверсивного мотора. ние при ПОДЪеме (КЛетеи. Налево внизу — электромагнит мотора и коллектор ШКИВЫ настоящих со щетками, направо — переключатель. шахт делают очень больших размеров — до 7 м в диаметре. Чем глубже шахта, тем более прочным и толЮтым будет подъемный канат. Канаты портятся от1 резких изгибов,, поэтому для толстых канатов делают большие шкивы. Среднюю часть шкива — втулку и: обод—отливают из чугуна, а спицы делают из полосовою железа. По ободу шкива устроен ручей дая канатов. Мы воспользуемся для постройки направляющих шкивов своей, шахты двумя листами 100 х ЮО мм\ полосовым железом № 1 и двумя блочками № 11. Циркулем вычертим из одного центра на листе две окружности: одну диаметром в 90 мм, а другую в 75 мм. Они ограничивают ширину будущего обода. Между ними проведем еще одну окружность диаметром в 85 мм. Она будет вспомогательной при устройстве ручья на ободе. Пользуясь циркулем и чертилкой, разделим внутреннюю окружность на шесть частей: по линиям делений мы затем приделаем спицы шкива. Теперь зубилом или ножницами вырежем обод по линиям внешней, и внутренней окружности. Заусеницы зачистим напильником]. Для удобства вырезывания внутренней части можно обод в одном месте перерезать, а затем склепать накладкой на заклепках. Длина спиц равна 70 Мм. Один конец их мы соединим заклепками о ободом колеса, а другой гвоздиками с центральной втулкой из детали № 11 (ррс. 41). Расположим их по шесть с рсаждой стороны обода и втулки. Главное внимание обратим на точность положения втулки в ободе шкива. Ось втулки должна проходить через центр обода. Неправильное положение втулки вызове/г неприятное болтание обода при вращении шкива и вредное раскачивание клети. Ручей для подъемного каната мы сделаем из отогнутых в обе стороны язычков внешнего края обода. Предварительно надрежем обод через каждые 5 мм до линии вспомогательной окружности, а затем отогнем образовавшиеся язычки попеременно в разные стороны. Расстояние между внешними краями язычков должно быть не менее 5 мм. Точно так же делаем и еторой шкив. Для осей шкивов возьмем два отрезка проволоки длиной в 50 мм и наглухо вставим их одним концом в центральные отверстия втулок. 47
Рис. 41. Направляющие шкивы. 1 — обод, 2 — спицы, 3 — ступицы, 4 — разрезанная и отогнутая часть обода —- ручей для каната. Подшипники для осей шкивов установим на верхнем конце укосины. Основанием для подшипников будет служить балочка из швеллерного железа или склепанное полосовое железо Ма 3 и уголсик № 4 (рис. 34). Раскосы удерживают балочку в перпендикулярном положении относительно укосины. По середине балочки, над верхним концом укосины, мы поставим сдвоенный подшипник (рис. 34, 7) — для концов осей шкивов. По концам балочки посадим на заклепки еще по одному подшипнику (рис. 34, 8). Подобная установка осей обеспечит правильную работу шкивов. Небольшие деревянные шайбы, плотно надвинутые на концы осей в среднем подшипнике, удержат оси от продольного смещения. Между шкивами и подшипниками проложим металлические шайбы: они уменьшат трение шкивов о подшипники. Укосину со шкивами теперь можно соединить с копром шахты. Это можно достигнуть, применив особую накладку (рис. 34, 2), приклепанную к нижней кромке укосины. Вторую кромку накладки заклепками или винтами металлоконструктора укрепляем на второй сверху связи (рис. 32, 22) станка шахты. После установки укосины вертикальная осевая линия каждой половины станка шахты должна проходить по середине ручья шкивов. Только при соблюдении этого условия положение каната и клети в шахте будет правильным. На уголке задней стороны шкивной площадки против ручьев шкивов мы сделаем две проволочные петли. Прежде чем положить канаты в обод, мы пропустим их через петли. Теперь можно быть уверенным, что канаты не соскочат со шкивов. Можно сделать шкивы иначе. Составить обода из двух металлических колец с проложенным между ними фанерным кольцом. Тогда резать обод на язычки будет не нужно, но это устройство более сложно, чем первый вариант. Спицы можно сделать из проволоки, последовательно продев е* через шесть отверстий в ободе и через шесть отверстий в ступице шкива. При хорошем выполнении такие шкивы будут выглядеть очень неплохо. 48
Клети Устройство клетей угольных шахт бывает различным. Есть простые клети— на одну вагонетку, есть двухэтажные— на две вагонергки и даже четырехэтажные. Клети служат не только для подъема угля, в них опускаются в шахту рабочие. За канатами подъемной машины внимательно наблюдают. Неисправный канат может оборваться, и клеть с шахтерами стремительно упадет вниз. У нас есть шахты глубиной около километра. Представьте^ себе падение тяжелой клети с такой высоты! ' Изобретатели придумали особые приспособления, которые не дают клети упасть вниз, даже если канат оборвется. Каждая клеть обязательно снабжается таким автоматическим ловителем (парашютом). Действуют они различно: одни при обрыве каната врезываются особыми остриями в дерево направляющих брусьев ж этим останавливают падение клети, другие— сильно сжимают с обеих сторон направляющие брусья металлическими кулаками или эксцентриками. В шлгей шахте подъем клетей невелик* и горняки в них опускаться не будут. Нам незачем делать ловители. Наши клети мы сделаем прочными и простыми. Рис. 42 показывает устройство и размеры самодельных клетей. Сначала мы склепаем боковые рамы из Четырех уголков № 4. Для прочности сделаем раскосы. Внизу боковые рамы соединим листом 62 X X 58 мм. Это будет пол клети, Вверху рамы соединим Двумя уголками № 4, а по углам посадим накладки. О верхней стороны, посредине, установим два уголка, между которыми поместим скобу для подвески к канату подъемной машины. Внизу — на рудном дворе в клеть вкатывают вагонетку — нужна дверь. Наверху — вагонетку нужно выкатить из клети с противоположной стороны— нужна вторая дверь. Мы сделаем их в виде калиток по рис. 42 и подвесим на проволочных^ осях, приклепанных полосками № 1 к боковой раме. Петли образуют загнутые в виде трубочек концы верхней и нижней сторон дверей. Прв- 4 Н. Митрофанов. 2240 £д Рис. 42. Клеть. 1 — дверца, 2 — направляющие скобки, 3 — уголки, поддерживающие окобу, 4—скобы для подвески каната.
Рис. 43. Площадка рудного двора. Обратите внимание на крепление направляющих уголков к площадке. думайте затвор, чтобы двери не отворялись сами при спуске я подъеме. На одной боковой раме клети, обращенной к середине копра, мы должны приклепать четыре направляющих скобки. Скобки охватывают направляющие уголки и удерживают клеть от болтаний во время движения. Направляющие уголки помещаются внутри копра, посредине между двумя клетями, движущимися в*верх и вниз. Они приклепываются к средним вертикальным связям передней и задней решеток копра. Устройство направляющих уголков видно из рис. 33. Верхний конец направляющих нужно приклепать на высоте 350 мм от нижнего края копра. Общая их длина зависит от высоты, на которую будут подниматься клети. Вполне достаточна для модели длина направляющих в 1100 мм. Если поставить копер на обыкновенный обеденный стол, та нижний конец направляющих почти коснется пола комнаты. Это нам, и нужно. Для игры на открытом воздухе мы будем надшахтное здание ставить также на стол или на площадку, специально для него построенную. При установке копра и направляющих нужно следить за их вертикальным положением. Клети должны свободно скользить по направляющим и не цепляться за них свсшми скобами. Правильное положение- 60
направляющих и скоб найти нетрудно, регулировку делают, подгибая скобки на клетях. Для подвешивания клетей подъемные канаты снабдим захватами в виде крючков. Клети останавливаются внизу на площадке рудного двора. Мы сделаем свой двор из дощечки фанеры толщиной в 5 мм. Длииа дощечокл 160 мм, ширина 120 мм. К середине дощечки на винтах или гвоздях укрепим нижние концы направляющих уголков (рис. 43). Наклонный спуск, сделанный из другой дощечки, соединяет площадку рудного двора с "поверхностью пола или земли. Если высота стола велика и длина направляющих недостаточна, то под площадку рудного двора нужно подложить газеты или дощечки. Подумайте гад тем, как можно сделать направляющие выдвижными для быстрой регулировки по высоте огола. На этом постройку главной части наших шахтных сооружений мы закончим. Подвесим клети, отрегулируем длину канатиков и займемся изготовлением подземных машин шахты. Подъемные манаты Рис. 44. Схема под* вески подъемных канатов. 1 — лебедка, 2 — направляющие шкивы, 3—клети, 4 — канаты Стальные канаты настоящих шахт мы заменим прочной провощеной леской. Нам будет нужно два отрезка одинаковой длины. Конец одного отрезка лзюки-каната мы завяжем петлей и закрепим на крючке правого барабана лебедки. Второй конец каната пропустим через правое отверстие в эстакаде, через петлю на шкивной площадке и уложим в ручей направляющего шкива. Свободный конец пропустим через правую половину копра вниз к рудничному двору. На площадке рудного двора стоит клеть. К крюку клети привяжем нижний конец каната так, чтобы клеть, весящая на ненамо^анном на (барабан канате, касалась своим основанием площадки рудного двора. Теперь приведем в движение фарабан лебедки. Клеть плавно поднимется вЪерх. Остановим лебедку, когда пбл клети достигнет уровня эстакады. Очередь за вторым подъемным канатом. Закрепим; его на цевои барабане лебедки, перебросим яерез левый направляющий шкив, а на крюк подвесим вторую клеть, соблюдая прежние условия (рис. 44). Приведем лебедку в обратное вращение. Первая клеть будет опускаться, а вторая поедет вверх, и, когда первая достигнет уровня рудного двора, вторая будет у эстакады. Посмотрите внимательно, не трутся ли канаты где-нибудь об острые края жести; это совершенно недопустимо. Проверьте работу, раиравля- ющих шкивов. Придумайте тормоз для, лебедки, чтобы закреплять барабаны неподвижно, когда клети находятся в крайних положениях. Вагонетки Большую часть пути в шахте уголь везут в вагонетках. Мы еде* даем вагонетки в виде железных клепаных ящиков, поставленных на колеса. Они будут мало отличаться от настоящих. 61
Рис. 45 показывает основные размеры вагонетки. Стенки мы согнем из двух листов железа № 8 100 X 50 мм и в местах стыка склепаем, подложив изнутри отрезки уголка № 4. К (нижней кромке стенок, с внутренней стороны на заклепки посадим уголки, а к уголкам дно, вырезанное из листа жести. Подшипники согнем из полоски № 2, отрезав два куска длиной в 40 мм на каждую вагонетку. На расстоянии 10 мм от' дна кузова просверлим отверстия диаметром 2,5 мм для проволочных осей деревянных колес № 15. Оси должны свободно вращаться в подшипниках. Колеса посадим на оси наглухо. О одного крал дйа нам нужно приклепать зажимную вилку для захвата каната при передвижении вагонетки по бремсбергу (рис. 45, 4). Ее можно сделать из отрезка полосового железа № 1. Нижние концы вилки немного отогнем в стороны, по рисунку. Бремсберг В угольной шахте много подземных этажей — горизонтов. Они расположены то ниже, то выше уровня рудного двора. Иногда бывает необходимо опустить уголь из верхнего штрека в нижний. В таких случаях пользуются лотками, а на большие расстояния — бремсбергами. Устройство бремсберга следующее: между конечными пунктами проложены два рельсовых пути. Между рельсами тянется бесконечный канат, перекинутый через блоки конечных пунктов. На верхнем участке бремсберга к канату цепляют вагонетки, наполненные углем1, Внизу на Еторой путь ставят пустые вагонетки и тоже закрепляют их на канате. Машинист отпускает тормоза, тяжелые груженые вагонетки катятся вниз и тянут канат. Свободные вагонетки едут вверх. Движущей силой в бремсберге служит тяжесть груженых вагонеток. Бремсберг нашей шахты мы сделаем по-иному. Вагонетки в нашем бремсберге тоже потянет канат, они тоже поедут по рельсам. Но для движения вагонеток мы соорудим особый привод. Тяжести маленьких вагонеток в нашей модели недостаточно для приведения в действие бремсберга. Рельсовый путь мы составили из отдельных участков длиной по 500 мм. Рис. 46 поясняет его устройство. К отрезкам углового железа № 5 нужно приклепать четыре уголка № 4 длиной в 500 мм. Расстояние между рельсами каждой колеи — 40 мм. Между колеями надо оставить пространство в 20 мм. Рис. 45. Вагонетка. 1 — корпус, 2 — колеса, 3 — подшипники, 4 — пружинки для зажима каната. 62
В конечных соединительных уголках шпал мы просверлим по два отверстия для соединения болтиками «конструктора» отдельных участков рельсового пути. Эту часть работы сделаем возможно точнее, чтобы в собранном пути верхние кромки рельс составляли прямые линии. Там, где участки пути примыкают к станциям, рельсы надо прж- клепать в 3 мм от сгиба уголка шпалы. На эту часть шпал ляжет верхняя площадка станций. Станции бремсберга мы соберем на фанерных дощечках (рис. 47, 5, 7, 8) 120 X 90 мм. Толщина фанеры для основания — 5 мм, для верхней площадки станции — з мм. На основной нижней дощечке каждой станции установим по 2 блока № 18 диаметр-ом 20 мм (рис. 47,3). Блоки заключим в обоймы, согнутые из полосок № 2 (рис. 47, 4). Для проволочной оси каждого блока в обоймах сделаем отверстия. Крепить обоймы к дощечке можно небольшими гвоздиками. Основную нижнюю дощечку одной станции сделаем с выступом, на котором поместим ведущий блок с диаметром в 50 мм. Ось этого блока выпустим из обоймы на 35 мм и согнем в ииде рукоятки) лебедки (рис. 47, £). Верхнюю площадку со стороны рельс снабдим полоской железа (рис. 47, 6) из сорта № 3, в которой сделаем прорези для рельс. Она необходима для свободного схода вагонеток с рельс на площадку. Для противоположной стороны площадки сделаем поддерживающий уголок—10. О помощью его соединим наклонную дощечку с площадкой (рис. 47, 5 и 7). , На второй станции бремсберга ведущего блока устанавливать не надо. Блочки диаметром в 20 мм расположены по-иному (рис. 48). Основное условие, которое надо помнить при постройке станций, таково: ведущий канат, перекинутый через блоки, должен двигаться по середине рельсовых путей. Рис. 46. Рельсовый путь бремсберга. 1 — рельсы, ,2 — уголок, примыкающий к станции, 3 — уголки шпалы, 4 — болты, соединяющие отдельные участки рельс, 5 — овальные углубленжя для пропуска канатов с блоком станций. 63
Рис. 47. Приводная станция бремсберга. 1 — шпала конечного участка рельс, 2 — ведущий шкив, 3 — направляющие шкивы, 4 — обоймы направляющих шкивов, 5 — верхняя площадка станции, 6 — жестяная полоска для свободного схода колес вагонеток с рельс на площадку, 7—наклонный спуск, 8— доска основания, 9 — опорный уголок для верхней площадки, 10 — уголок для установки конечной шпалы рельс, 11 — ведущий канат бремсберга. Для ведущего каната мы используем леску или тонкий шпагат. В шпалах, примыкающих к площадкам станций, мы вырежем овальные углубления (рис. 46, 5) для пропуска канатов к блокам станций. Со стороны рельсовых путей, к нижней поверхности дощечки 8 каждой станции, мы прибьем отрезки (рис, 47, 10) уголка № 4. В пространство между кромкой дощечки и второй половиной уголка будем вкладывать нижнюю кромку шпалы рельс. Теперь бремсберг можно испытывать в действии. Соберем рельсовый путь, натянем ведущий канат, связав его концы, 'Поставим на место верхние площадки станций. 54
Введем по наклонной дощечке на площадку станции одну из вагонеток, продвинем 'ее на рельсы и закрепим ведущий канат в зажимной вилке вагонетки. Приведем бремсберг в действие, вращая рукоятку ведущего шкива. Канат побежит по блокам станций и в промежутках рельс. Вагонетка плавно поедет по рельсам. Если на противоположной станции тоже закрепить на канате вагонетку, то она поедет навстречу первой по другой паре рельс (рис. 48). можно нацепить на канаты по нескольку штук вагонеток — пойдут целые поезда. У противоположной станции вагонетки автоматически отцепляются. Если бремсберг откажется работать, проверьте, свободно ли вращаются блоки, хорошо ли натянут ведущий канат, достаточно ли зажимают канат вилки вагонеток. Исправьте недостатки, и бремсберг будет работать безотказно. Транспортер Постепенно в своем строительстве мы приближаемся к источнику, угольного потока — к забою. От шахтера в забое до бремсберга есть еще два промежуточных участка транспорта: скрепер и транспортер. Сохраняя последовательность нашей работы, мы сначала сделаем транспортер, а затем машины, работающие непосредственно в забое. В шахтах транопортер и скрепер иногда замейяют друг друга. Отделенный от пласта уголь сталкивают скрепером к транспортеру. Но жолобу транспортера уголь едет к откаточному штреку и падает в вагонетки. Наш транспортер почти полностью передает устройство настоящей машины. Только передачу Еместо зубчатой мы поставим гибкую, (рис. 49 и 50). Модель транспортера состоит из жолоба i, который опорными стержнями 2 соединен с основанием 3 (рис. 49). На основании укреплен механизм, приводящий жолобы в быстрое карательное движение. Между боковыми стенками 4 помещены два блока 5 и б, через которые перекинут приводной канатик. Ось блока 5 выходит за боковую стенку и изогнута в виде рукоятки. Ось блока 6, находящаяся между стенками 4, изогнута в виде кривошипа 7, с плечом ов 2,5 лае, т. е. расстояние между осевыми линиями концов и кривошипа должно быть в 2,5 мм. Рис. 48. Собранный бремсберг. €о станции без привода снята площадка для показа расположения направляющих шкивов. бб
Кривошип охватывает согнутый в трубку конец шатуна 8. Другой конец шатуна приклепан к нижней поверхности жолоба 1. Возьмите рукоятку приводного механизма и вращайте ее, Жолоб придет в быстрое качательное движение. Насыпьте в жюлоб кусочков угля или песку и вы увидите, как груз быстро поедет по жолобу и высыплется у противоположного, открытого конца. Поставим под падающий уголь вагонетку, — она скоро наполнится. Жолоб 1 мы сделаем клепаным из полосового № 3 и двух уголков К° 5. Верхние бочки уголков отогнем на 5 мм в стороны. У одного конца жолоба углы уголков срежем по рис. 49, а на другом конце приклепаем стенку 9. Длину жолоба мы возьмем в 550 мм. Длину основания — 470 мм. Опорные стержни 2 представляют собой отрезки полосового железа М§ 1 длиной в 63 мм. Отогнутые на 5 мм концы надо приклепать вверху к жолобу, внизу — к раме основания. Всего жолоб поддерживают 5 пар опорных стержней. Основание сделаем из двух уголков № 5, склепанных поперечными связями из полосового jV: 2 длиной в 40 мм. Количество связей — 5; поставить их надо в 10 « от нижних концов опорных стержней (рис. 50). По середине длины основания надо приклепать стенки приводиото механизма (рис. 49, 4). Материал для стенок — листовое железо. Нижняя кромка для соединения с основанием отогнута на 5 мм. Около верхней кромки в обеих стенках просверлим по два отверстия для осей блоков. Блоки посажены на проводочные оси так, что почти касаются одной из стенок. Шатун (рис. 49, 8) сделаем из уголка № 4. Общая его длина от центра трубочки, охватывающей кривошип, до конца, приклепанного к жолобу, 85 мщ. В месте соединения с жолобом один бочок уголка срежем на длину 12 мж Во время работы размах жолоба равен двойной величине плеча кривошипа, т. е. 5 мм. Почему груз передвигаемся по жолобу транспортера? Когда шатун толкает жолоб вперед, опорные стержни также отклоняются вперед и приподнимают жолоб. В этот момент благодаря инерции груз прижимается к поверхности жолоба, трение между грузом и жолобом уъеличивается, и груз движется вперед. При обратном движении жолоб немного опускается, инерция груза ослабляет трение, и он не следует за обратным движением жолоба. Жо- Рис 49. Транспортер. X —■ жолоб, 2 — опорные стержни, 3 — основание, 4 — стенки приводного механизма, 5 — ведущий блок, б — ведомый блок, 7 — кривошип, 8 — шатун, 9 — стенка жолоба» 66
Рис. 50. Транспортер в работе. 1— скрепер сталкивает уголь на транспортер, 2 — уголь в жолобе транспортера, 3 — вагонетка. лоб при обратном движении как бы выскальзывает из-под груза. Он давит на груз, подталкивая вперед, только при движении вверх и вперед. Шатун] нужно укрепить на жолобе в такой точке, чтобы расстояние между нижней поверхностью жолоба и основанием было ровно £0 мм. Тогда высота жолоба над полом будет равна 60 мм, и вагонетки свободно поместятся под его открытым концом. У час тон забоя. Врубовая машина. Снрвпвр Модели машин забоя мы соберем на отдельной площадке, сделанной из Ъ'ММ фанеры. Рис. 51 показывает размеры площадки и расположение машин на ней. Врубовая машина 1 приводится в движение канатиком 7, перекинутым через блоки 5 и 6. Канатик 8 служит направляющим для врубовой машины 1. Пласт упщя мы можем изобразить измельченным каменным углем, песком или окрашенными опилками. Уголь перед работой врубовой мы будем насыпать слоем, толщиной в 5—6 см, на участке 1$« Рядом с врубовой машиной движется скрепер 17. Канатик 13, перекинутый через блоки 11 и 12, закреплен концами на петлях скрепера. Отверстие 14 служит для свалки угля из скрепера на жолоб транспортера. Врубовые машины устроены различно. Одни подрезают пласт угсгя . движущейся цепью с острыми зубцами. Другие режут уголь диском, у которого по краю тоже насажены зубцы. Третьи снабжены длинным стержнем-штангой, усаженной зубцами по всей длине. Мы для своей шахты сделаем крайне упрощенную модель врубовой машины третьего типа. В ней применяется стальной зубчатый стер- 67
жень, называемый штангой, поэтому такие машины носят название штанговых врубовых машин. Устройство настоящих ирубовых машин очень сложно. В средней части корпуса машины расположен двигатель, электромотор или пневматический, работающий сжатым воздухом. В одном конце корпуса установлена режущая часть машины — цепь, диск или штанга. В другом конце корпуса помещен механизм, передвигающий врубовку вдоль забоя. Работа врубовой машины очень тяжелая. Она прорезывает щель в твердом пласте угля и должна безотказно работать в угольной пыли и мелочи, не портясь от ударов кусков угля. Корпус машины делают очень прочным, отлитым из крепкого металла. Мы сделаем свою врубовую машину из листовой жести и блочков. Внутреннее устройство ее ничем не напоминает настоящей машины, но в действии она достаточно ясно покажет принцип работы врубовой в забое. < ' На рис. 52 показано устройство нашей врубовой в трех видах (протекциях). В корпусе 1 прикреплена перегородка — 3. Через отверстия в стенке корпуса и перегородке пропущены две оси — 6 и 7. На выступающем наружу конце оси 6 посажена штанга 2 с зубцами п. На внутренний конец оси в плотно надет блок 3 с двумя ручьями. На оси 7 укреплены блоки 4 и 5. Деревянная муфточка 13 удерживает ось от продольного смещения. В коротких боковых стенках крр- пуса имеется прорез для ведущих канатов машины. Весь механизм закрывается крышкой 9. К нижней поверхности врубовой приклёпаны два полоза —10 из уголков) № 4. Корпус врубовой мы сделаем так: дно и длинные боковые стенки согнем из листа 75 X 100 мм. Высота боковых стенок — 20 мм. Ширина дна — 35 мм. Короткие боковые стенки согнем из отрезков поло- Рис. 51. Участок ^забоя. 1—врубовая машина со штангой, 2,3 я 4— подшипники ведущего и направляющего блоков, 5 — ведущий блок механизма врубовой, 6 — направляющий блок, 7—ведущий канатик, 8 — направляющий канатик, 9 — петли для крепления направляющего канатика, 10 — пружина для натяжения направляющего канатика, 11—ведущий блок скрепера, 12 — направляющий блок скрепера, 13 — канатик скрепера, 14 - отверстие для сталкивания угля на жолоб транспортера, 15 — стенка, 10—пласты угля, 17 — скрепер, 18 — крючок скрепера. 58
Рис. 52. Врубовая^ма- шина. 1 — корпус, 2 — штанга с зубцами, 3 — блок с двумя ручьями, 4— блок привода от блока 3 и 5 — блок для неподвижного направляющего каната, 6 — ось штанги и блока, 7— ось блочков 4 и 5, 8 — перегородка, 9 — крышка корпуса, 10 — полозья,. 11 — зубья штанги, 12 — прорезы в корпусе для канатов (7 •и в рис. 53;, 13 — установочная муфта для оси — 7. г\ ^р -ж- m .-\f№»*' т л^. \ , > ■I. г ъ* £tF Рис. 53. Размеры заготовки для крышки корпуса. 1 —и 2 отогнуть по пунктиру для охватывания стенок корпуса снаружи, 3 — язычки, входящие внутрь корпуса. сового железа № 3 длиной в 45 мм. Длина отогнутых концов — 5 мм. Ими мы соединим на заклепках длинные и короткие стенки врубовой. Ко дну короткие стенки надо приклепать при помощи уголков № 4. Внутреннюю перегородку 8 крепим так же, как и боковые стенки. Предварительно в ней надо просверлить отверстия диаметром в 2 мм> Штангу 2 выстругаем из бронзового бруска длиной 80 мм. На ее поверхности по спирали вобьем коротко обрезанные гвоздики или булавки — это будут зубцы. Диаметр маленьких блоков з и 5 равен 6 мм; большого блока 4 — 10 MqM» Сборка такой машины рчень несложна. На ось 6 с одной стороны насадим штангу 2, с другой — блок 3. На оси 7 закрепим блочки 4 и б, а с другой стороны перегородки 8 муфточку 13. Перекинем через блоки з и 4 приводной ремень из резины — и оборка закончена. Нам нужно еще сделать крышку по выкройке на рис. 53. Пунктиром указаны места сгиба. Части 1 и 2 охватят корпус врубовой снаружи, а язычки — 3 должны входить с внутренней стороны стенок и удерживать эти стенки от прогибания внутрь. 59
Двигатель врубовой машины мы сделаем отдельно и поставим его на краю площадки забоя. Это будет простой блок диаметром в 30 мм, с осью в виде рукоятки. Подшипниками для оси служат два угольника, согнутые из листового железа. Устройство привода врубовой показано на рис. 54. На сторонах, обращенных к врубовой, в подшипниках 3 и 4 укрепим проволочные петли 9 для захвата концов каната 8. Приводные канаты смонтируем так: кусок лески длиной около 1 300 мм перебросим через ведущий блок 5 (рис. 54). Конец, идущий с нижней половины блока, пропустим в прорез на боковой стенке врубовки, перекинем одним оборотом через второй ручей блока 3 (рис. 52) и выведем сквозь второй прорез корпуса. Затем этот конец каната перебросим снизу через блок 6 и свободные концы завяжем так, чтобы канат был слегка натянут. Второй канатик 4 (рис. 54) закрепим на петлях подшипников для блоков 5 и 6, (рис. 54) предварительно перебросив его сверху одним оборотом) через блок 5 (рис. 52) внутри врубовой машины. Для постоянной натяжки этого^ канатика полезно на одном конце его привязать спиральную пружинку или резиновую полоску, которую и закрепить в петле подшипника блока 5 (рис. 54). Теперь можно пустить врубовую машину в работу. «Машинист» вращает рукоятку блока 5 (рис. 54). Канатик 7 приведет в движение блок 3 (рис. 52) (внутри врубовой машины), а с ним и штангу машины; передача с блока 3 вращает блоки 4 и 5 (рис. 52). Блочок 5 (рис. 52) будет передвигаться по канату 8 (рис. 54) и потащит всю врубовку. Быстро вращается штанга, надрезая зубьями «пласт угля». Вся врубовая машина медленно передвигается вдоль забоя. Конечно, устройство и действия настоящих врубовых машин значительно сложнее. Наша модель дает только общее представление о работе врубовки. 06- Рис 54. Врубовая машина в рабочем положении. 1 — врубовая, 2 — штанга, 3 я 4 — подшипники, 5 — ведущий блок, 6 — направляющий блок, 7 — ведущий канат, 8 — неподвижный направляющий канат, 9 — петли для крепления каната, 8—10 — пружинка. 60
1 W ' f^'^'^J _Q_ ''•.•••^'■Ty^ ^ ГДЖ-Ф! T СЭ ратное движение врубовой мы получим, вращая блок 5 в противоположном направлении. Подрубленный и отделенный от пласта отбойными молотками уголь перебрасывается ^ к участку скрепера 17 (рис. 51). Наш скрепер мы сделаем по рис. 55. Отрезок полосового железа длиной в 100 мм согнем, как указано на рисувке. Это будут стенки скрепера. К нижней кромке стенок заклепками приделаем два уголка № 4 длиной в 38 мм — 2. Горизонтальные стороны уголков вырежем в виде зубьев. Сверху для жесткости надо приклепать отрезок полосового железа № 1—3, соединив его со стенками накладками 5. О открытой стороны скрепера, к стеа- к&м, мы приделаем две петли 6 для тягового каната 13 (рис. 51). Для второго конца каната, о наружной стороны, установим петлю 18. Место для скрепера на площадке указано на рис. 51. Тяговой канат 13 перекинут через ведущий блок —11 и направляющий 12. Вращая блок и, мы передвигаем скрепер вдоль забоя. Стенки скрепера захватывают отбитый уголь и сталкивают его в отверстие 14, Угэль попадает в жолоб поставленного внизу транспортера (рис. 51). Один конец тягового каната 13 лучше соединить с петлей 18 скрепера с помощью резинового кольца. Ведущий и направляющий блоки укреплены на площадке гвоздями, которые служат осями. Диаметр блоков — 30 .ш. Рис. 55. Скрепер 1 — стенки скрепера, 2 — зубчатые угольники нижней кромки, 3 —распорная полоса, 4 — угольники жесткости, 5 — петли для крепления передних концов тягового каната, 6 — петля для крепления второго конца каната. Работа шахты Мы построили каменноугольную шахту. У нас теперь есть все главные механизмы — техникой мы богаты! Но этой техникой надо овладеть в работе. Предстоит пуск всей шахты на полный ход (рис. 56). Прежде всего нам будут нужны шахтеры разных специальностей, инженер и директор шахтьс. Всему коллективу участников игры необходимо прочесть книгу Ильина «Рассказ о пятилетнем плане», понять значение отдельных участков работы шахты и познакомиться с главным содержанием стахановского метода работы. Подазно провести беседу с инженером или учителем. Затем следует расстанювка рабочих по машинам и участкам работы в шахте. Нам будет нужен машинист врубовой и скрепера. Надо поставить рабочего управлять транспортером. Два каталя будут передвигать пустые и груженые вагонетки. Машинист бремсберга следит за исправной работой своей машины. Наверху нам нужен машинист подъемной машины и механического разгружателя. Откатчик вывозит вагонетки из клетей, вкатывает в барабан разгружателя и пустые сноЕа отправляет в клеть. 61
Рис. 56. Примерное расположение механизмов нашей шахты. Директор устанавливает количество угля, которое надо выработать^ и держит связь с заводом, потребляющим уголь. Инженер следит за исправным действием всех механшжш и дает указания рабочим. Перед пуском в ход шахты все должны освоить свои механизмы и понять обязанности. Все готово, все готово! Пускаем! В забое зашумела врубовая машина. Машинист сталкивает скрепером уголь прямо в жолоб транспортера. Рабочий у транспортера крутит рукоятку привода; ровная струя угля течет в вагонетки. Тут уже ждут катали: по откаточному штреку они подвозят вагонетки к бремсбергу. Машинист приводит в действие свою «машину»; вагонетки быстро бегут по рельсам; бремсберга. Здесь недалеко и рудный двор. Вот вагонетка закрыта в кл,ети; сигнал — и клеть мчится вверх «на гора». Вывести вагонетку из клетки и разгрузить ее машиной совсем нетрудно. Уголь провалился в отверстие разгружателя и попадает в железнодорожный вагон или в кузов автомобиля. Свободные вагонетки снова в клети, опускаются вниз) и бегут по бремсбергу к забою. Если работает не одна, а две смены, то можно развернуть соревнование. Впереди тот, кто больше даст угля, у кого меньше поломок машин. Шахта работает. Уголь есть. Нам нужна еще железная руда. Руду тоже добывают в шахтах. Работа идет почти так же, как и в угольной шахте, только твердую руду не подрежешь врубовой машиной. Рудокопы бурят в толще руды дыры, закладывают в них динамит или аммонал и взрывают. Взрыв отделяет куски руды от рудного тела. Остальные машины в рудной шахте те же самые, что и в угольной. Поэтому мы не будем строить отдельной рудной шахты. Сделаем 62
только площадку со скрепером и второй транспортер. Вагонетки с рудой по бремсбергу и подъемнику угольной шахты поднимем на поверхность земли. Но участники игры должны! знать и помнить, что в природе He- встречаются вместе руда и уголь. Для добычи этих ископаемых всегда строят отдельные шахты. Руду и уголь мы добыли. Их нужно доставить на металлургический завод и переплавить в чугун. Будем сооружать новые заводы. Опыт у нас есть. Канатная дорога Руда и уголь у нас есть. Но они содержат много вредных и ненужных примесей. Необходимо отделить эти примеси, пропустить уголь и особенно руду через особые устройства и машины. Затем руда и уголь доставляются на завод. Их везут по железной дороге, на баржах по рекам и редко на автомобилях. Иногда шахты и рудники расположены 'вблизи завода, но разделены неудобной для транспорта горной местностью. Нет возможности провести железную дорогу, нет удобных рек. Как; быть? Тогда строят такие дороги, которым не страшны ни горы, ни глубокие ущелья. Бесперебойно они доставляют п доменным печам добытую на рудниках руду. Груз! едет не по земле и воде, а передвигается над нашими головами в воздухе. Небольшие ^вагонетки с легким шумом катятся одна за другой по стальным канатам. Деревянные или стальные мачты поддерживают канаты на высоте 10—15 м над уровнем земли. Два толстых несущих каната укреплены неподвижно. Они поддерживают колеса вагонеток. Два тонких каната тянут вагонетки, ведут их, поэтому называются — ведущими. По одному канату вагонетки с рудой едут к заводу, а по одэугому, пустые — на рудник. На заводе и руднике устроены станции. Здесь стоит двигатель, приводящий в движение ведущий канат. Здесь нагружают и разгружают вагонетки. Такую канатную подвесную дорогу мы построим: caiMH. Ее устройство будет проще, чем у настоящей,, но принцип действия почти подо:- бен ей. Нам предстоит работа по постройке двух станций, промежуточных опор и вагонеток. Станция Устройство обеих станций почти одинаково. Мачты 1 (рис. 57) в: виде клепаных колонн поддерживают рельсовый путь 2. Несущие канаты 3 укреплены в концах рельс 2. Полукруглая часть рельсового пути 4 (рис. 58) соединяет канаты в одно непрерывное кольцо пути вагопеток. Приводной блок 5 тянет ведущий канат 7, а направляющие ролики 6" (рис. 57, 10) придают ему нужное направление. Подкосы 8 поддерживают рельсовый путь на мачте. Работу начнем со сборки мачт. Четыре отрезка уголка № 4 длиной в 500 мм свяжем раскосами и связями в четырехгранную колонну. Нижний конец колонны усилим рамой изз уголков № 5. Верхний конец ко- люнны свяжем уголками М° 4. Подкосы 8 сделаем из уголзков № 4 и на-- 63
верху свяжем их полосовым железом № 3. Сверху, на концах получив-\£Ё шейся полки, надо приклепать уголки 10, к которым в свою очередь приклепана рельса 2 о полукруглой частью 4. Уголки 12 (рис. 58) мы должны прочно 4 или 6 заклепками соединить с верхом колонны 9. Выдвинутые в сторону концы уголков соединим с рельюой 4 в середине закругления. Снизу к уголкам 12 прикрепим обойму 14 с заключенным внутри ее приводным шкивом 5. Рукоятку шкива 13 выпустим вверх настолько, чтобы ничто не мешало ее вращению. Направляющие блоки 6 установим снизу на концах полки 9. Рис. 57. Станция модели канатной дороги. i—мачта, 5 —рельсовый путь, 3 — несущий канат, 4 — полукруглая часть рельсы, 5 — ведущий блок, 6 — направляющие блоки, 7 — ведущий вагонетки канат. Положение их должно быть таким, чтобы перекинутый через них ведущий канат 7 находился под рельсой 2. В выступающих концах уголков 10 мы зажмем несущие канаты 3. Расстояние между рельсами, а значит и канатами, в нашей дороге будет равно 150 мм. Мачты должны прочно стоять на поверхности игровой площадки; к деревянному полу их необходимо привернуть шурупами, на земле — укрепить колышками или сделать фундамент из свай и уже к сваям прибить гвоздями. В нашей. дороге расстояние между конечными станциями может быть доведено до 10 м. На таком расстоянии для поддержки несущих канатов надо поставить четыре промежуточных опоры. Ведущий канат мы сделаем в виде бесконечного кольца. Но предварительно мы перебросим его через направляющие блоки станций (рис. 58, 5). На приводном шкиве 5 (главной станции) ведущий канат делает почти полный оборот. О левой половины шкива (если смотреть сверху) канат идет на правый, направляющий блок и дальше по направлению к другой станции. О другой половины шкива канат идет к левому блоку. На другой станции все блоки имеют холостой ход. 64
Несущие канаты должны быть достаточно сильно натянуты, чтобы ие провисали черезмерно под тяжестью вагонетки. Придумайте натяжное приспособление для1 этих канатов. Его можно устроить, использовав тяжесть груза, подвешенного на конец каната, или соединив канат с пружиной* Промежуточные опоры Колонны промежуточных опор ничем не отличаются от колонн станций. Но оборудование наверху колонн значительно проще. Здесь оставлена только полка 10, на концах которой укреплены захваты для несущих канатов. Устройство захватов видно из рис. 57. У отрезка уголка № 4 длиной в 25 \щзл одну полку вырежем в виде пологой дуги. Другую разделим на три части и сделаем надрезы. Конечные части отогнем и обрежем по контуру первой полки. Средний конец полки надо приклепать к полке колснны. То же самое следует сделать и для второго маната. Несущие канаты разрезать не надо. Мы просто вложим их в промежуток между отогнутыми частями захватов. Ролики вагонеток должны проходить опоры совершенно свободно, без задержек и ударов. Все опоры нужно поставить между станциями так, чтобы несущие канаты не отгибались в сторону. Вертикальные осевые линии всех опор должны быть на прямой, соединяющей осевые линии колонн станций. Кроме того все опоры должны стоять вертикально, не отклоняться в сторону от ветра или ударов. Рис. 58. Вид на механизм привода сверху. 9—-площадка на верху мачты, связывающая рельсы 2; 10 — уголки для крепления рельс к площадке 9\ 11 —12 подкосы; уголки, поддерживающие обойму 14 — блока 5 и закругленную часть рельс — 4. 5 Н. Митрофанов. 2240 65
Рис. 59. ^Вагонетка. 1 — кузов, 2 — рама, 3 — несущий канат, 4 — каретка с двумя роликами, 5, 6 — отогнутый конец для зажима ведущего каната, 7 — ведущий канат, 8 - ось рамы, У — ось кузова, 11— развернутая заготовка для каретки, конец не показан полностью, 12 — согнутая заготовка каретки. Вагонетки Подвижной состав* канатной дороги образуют вагонетки. Особенность способа передвижения вынуждает делать вагонетки небольшими. 50 вагонеток настоящей канат-, ной подвесной дороги могут поднять сразу груза не больше, чем один товарный железнодорожный вагон. В этом нет особой беды. Можно отправлять вагонетки череа каждые полминуты. Получается почти непрерывный поток груза, который вполне за^ меняет перевозку по железной дороге. Наши вагонетки внешне очень напоминают настоящие. По устройству они, конечно, более просты ж •условны. Рис. 59 объясняет устройство вагонетки. Кузов 1 подвешен осью 9 на крючьях рамы 2. Рама в свою очередь подвешена на оси к тележке 4 с двумя роликами 5. Пружинка 6 служит дая захватывания ведущего каната при передвижении вагонетки. Кузов 1 мы сделаем клепаным из листового железа. Ось для простоты устроим из проволоки и пропустим ее внутри через весь кузов вагонетки. Выступающие наружу концы служат для подвешивания к раме 2. Раму 2 согнем из полосового железа № 1 и укрепим распоркой 5 из того же железа. Верхним углом рама просто накладывается на ось тележки 3. Отогнутый в виде скобки нижний конец корпуса тележки поддерживает ось и предупреждает вредные боковые колебания кузова вагонетки. На нижних концах рамы необходимо приклепать подхваты для оси 9 кузова. Форма их ясна из рисунка. Развернутая форма листа для корпуса тележки 12 показана на рис. 59 под цифрой И. Нужно просверлить отверстия для осей, согнуть Рис. 60. Различные типы подвесньй: вагонеток. 1 — с площадкой, 2—с крюком, 3 — с петлями. 66
по пунктирным линиям и склепать заклепками. Ролики с прочно сидящими в них осями нужно ввести в теленку до, заклепывания. Зажим каната пружинкой в надо отрегулировать. При слишком сильном зажиме 'вагонетки трудно отделяются от ведущего каната; зажим слаб — вагонетка может остановиться по середине дороги. Хорошо * сделанная Еагонетка свободно катится по несущему канату, кузов ее висит правильно. Плохая — быстро соскочит с несущего каната,. Качество исполнения — залог успеха любой работы. Форма вагонеток зависит от груза, , который надо перевозить. Рис. 60 показывает некоторые типы вагонеток подвесных дорог. Для бревен — это захваты; ящики перевозят на вагонетках с площадками. Иногда с тележкой соединяется только крюк, на который подвешивают груз. Работа дороги Для загрузки вагонеток рудой или углем правильнее всего воспользоваться эстакадой шахты. Добытое из земли ископаемое тут же на эстакаде из шахтных вагонеток перегружается в вагонетки: подвесной дороги. Но если это невозможно, то юные техники без усилий соорудят из фанеры н&клонный помост и эстакаду для нагрузки подвесных вагонеток. Вагонетки для загрузки подаются на рельсу 2. Готово. Вагонетка полна рудой. Каталь подвигает ее по рельсе к канату 5 и защемляет ведущий канат под пружинкой 6. Машина работает. Канат увлекает вагонетку и гонит; ее к заводу. Тут руду выгружают в бункер, а вагонетку проводят по полукруглой рельсе и соединяют со второй половиной ведущего каната. Вагонетка едет обратно за новой порцией РУДЫ. Нам нужно сделать для своей дороги 4 или б штук вагонеток. Тогда работа пойдет быстро. Нельзя пускать на несущий канат рядом две вагонетки: канат может оборваться. Вагонетки должны итти по канату с такими промежутками, чтобы в каждом пролете между опорами одновременно было не больше одной вагонетки (считая движение в одну сторону). Канатную дорогу можно приспособить для перевозки различных грузов и использовать в различных играх. Основное ее назначение у нас — обслуживать домну, постройку которой мы сейчас начинаем. Доменный цех Теперь мы вооружены передовой игрушечной техникой горного дела. Коллективным, организованным трудом добываем на рудниках уголь й руду, отдравляем их для переработки на металлургический завод. t В первой пятилетке наша страна развернула невиданную огромную работу по строительству заводов, дающих металл. Везде звучали слова лозунга, зовущего к работе: «ССОР должен стать металлическим!» Строились тракторные, автомобильные, машиностроительные заводы. Металл нужен для постройки цехов новых заводов. Металл идет на машины для этих заводов, а эти машины, как только начинают работать, требуют металлического сырья. Перо в ручке школьника и паровозное колесо сделаны из стали. » 67
Большевистское упорство и настойчивость победили. Вырос крупнейший в мире завод металла у горы Магнитной Задымились величавые домны Кузнецка. Одну за другой возводят строители новые домны, осуществляя боевой лозунг ленинско-сталинской партии об индустриализации нашей родины. / Наряду с гигантскими заводами строятся их двойники-лилипуты. В лабораториях детских технических станций, шкoльныx^ мастерских и уголках одиночек изобретателей, возводятся миниатюрные Магнитогорски. Машинострои, железные дороги и многое другое. Мы свой доменный цех построим тоже по образцу новейших наших заводов. Но возьмем только самое главное оборудование, которое поможет нам разобраться в процессе превращения руды в чугун. Познакомимся кратко с работой настоящего доменного завода. Руда и уголь привезены "на площадку большой эстакады возле домен. Днища вагонов открывает сжатый воздух, и сырье проваливается в бункеры — склады, формой напоминающие четырехгранные воронки. Через узкое нижнее отверстие бункера руду насыпают в особый вагон-весы. Приборы на таком вагоне показывают вес взятой из бункера руды. Из вагона-весов руду высыпают в металлическую вагонетку-скип и электролебедкой поднимают по наклонному мосту на верх доменной печи. Тут вагонетка опрокидывается, высыпая руду в большую воронку, закрытую конусом. Управление загрузочным устройством производит один человек из будки под наклонным мостом подъемника. Дежурный поворачивает рычаг, и руда проваливается в нижнее" помещение засыпного устройства. Вагонетка едет вниз, ее наполняв топливом и снова разгружают в воронку. Когда руды и топлива поднято достаточно, эту смесь с помощью машин высыпают внутрь доменной печи. Здесь жарко горит кокс и образует газы, которые отнимают от нагретой руды кислород, освобождают и восстанавливают железо. Раскаленное железо воспринимает часть углерода из газов, плавится и дает чугун, который собирается огненным озером на дне доменной печи. Все примеси в виде расплавленного шлака плавают на поверхности более тяжелого чугуна. Через определенные промежутки времени шлак и чугун выпускают из печи. Шлак везут па отвал, а чугун разливают на машине, где он вастывает в виде кусков — чушек. Для горения нуж-я воздух. В доменную печь воздух гонят машиной через несколько груб (фурм), вложенных в стенки печи. Предварительно воздух сильно нагревают в больших башнях — кауперах;, которые всегда можно видеть рядом о домной. От верхней части домны вниз идут трубы. По ним течет доменный газ, образующийся при горении топлива. Доменный газ способен гореть. Им нагревают внутреннюю кирпичную кладку кауперов. Внутри металлический кожух домны выложен огнеупорным кирпичом. Верхняя часть домны называется шахтой, самая широкая — распаром, -суживающаяся книзу — заплечиками, а нижняя часть, где собирается чугун, — горном. Около заплечиков доменную печь окружает кольцевой воздухопровод, от которого вниз идут трубы, подающие воздух внутрь домны. В стенках этих труб вделаны синие стекла-глазки. Мастер через них наблюдает за ходом плавки внутри домны. Верх домны, где расположена площадка с загрузочными устройствами, ^называют колошником. На площадке колошника всегда стоят трубы, отводящие в воздух изливши газа. 68
Рис. 61. Модель доменного цеха спереди; налево домна, направо кауперы. Рис. 62. План модели доменного цеха. 1—домна, 2—скиповой подъемник, 3— эстакада и бункер, 4 — кауперы с площадками, 5 -— труба, 6 — воздухопровод, 7 — газопровод.
Для нашего цеха мы построим домну с засыпным устройством, иодъемннк для руды и топлива, эстакаду с бункером, ковш для чугуна и каудеры (рис. 61, 62 и 63). Домна Доменная печь нашего цеха, как и настоящая, делится на три основные части: горн, заплечики и шахта. Кожух домны легче всего склеить из плотного картона по рис. 63. Но если есть возможность, Рис. 63. Боковой вид модели. (Объяснение обозначений в тексте.) лучше склепать его из листового железа, как делают у настоящих домен. Горн надо сделать в виде цилиндра высотой 58 мм и диаметром 80 мм. Нижнюю кромку, горна нужно укрепить кольцом, сделанным из уголка № 5. Кольцо изготовим так: отрезок уголка длиной в 255 мм положим на наковальню и острым 'концом молотка будем ударять по одному краю уголка, лежащему на наковальне. Металл под ударами молотка вытягивается и этот край уголка становится длиннее того, ко- 70
торый но подвергаетоя ударам. Уголок изгибается и скоро примет форму кольца. Остается склепать концы и приклепать к кожуху горна. Заплечики выполним в виде усеченного конуса, верхнее основание которого имеет диаметр 120 мм и нижнее — 80 мм. Обычно юные конструкторы затрудняются делать конические части. Пугает разметка заготовки; а она совсем несложна. Боковые линии контура такого усеченного конуса мы продолжим настолько, чтобы они пересеклись. Получится треугольник, дающий контур полного конуса. Радиусом, равным боковой стороне полученного треугольника, описываем дугу. Другую дугу опишем радиусом, равным расстоянию от вершины .угла до пересечения линии малого основания с боковой стороны. У нас получается ширина и кривизна заготовки для конуса. Нужно еще правильно разметить длину большей дуги заготовки. Вычислим или измерим длину, окружности, описанной большим радиусом у-нас на чертеже и определим, насколько эта длина больше длины окружности основания конуса, который мы предполагаем строить. Предположим, получим число 2,4. Значит, длзину дуги нашей заготовки 'надо взять в 2,4 раза меньше длины всей окружности. Отметить длину легче всего с помощью гибкой стальной ленты или линейки с делениями. При вырезывании надо припустить длину йа 5 мм для склеп ывания. Края нижнего отверстия конуса раздадим на наковальне и надвинем сверху на кожух горна. Несколько заклепок крепко соединят обе части. На верхнюю кромку кожуха заплечиков надо приклепать кольцо из уголка 5. Мы уже знаем, как его делать. Кожух шахты 3 имеет высоту от кольца заплечиков др колошниковой площадки 270 мм. Нижний диаметр 120 мм, верхний 64 мм. К нижнему краю кожуха также следует приклепать кольцо из уголка № 5. Кольцо будет служить для соединения обеих частей шахты в одно целое и опираться на колонны 4. Колонны (б штук) сделаем клепаными в виде швеллера из двух уголков № 5 и полосового железа № 2. Нижний конец колопн спабдим башмаками из листового железа. колошниковую площадку .вырежем из листа железа в виде круга о внешним диаметром в ПО мм. Внутреннее квадратное отверстие со стороной в 24 мм служит для крепления в нем воронки И с запорным конусом 12. Четыре кронштейна 16 треугольной формы соединяют кожух шахты с колошниковой площадкой. На площадке, прибив гвоздями, пропущенными* снизу, установим четыре сделанные из палочек газоотводные трубы б, с клапанами наверху. В центральном отверстии с помощью уголков и заклепок установим воронку 11. Размеры верхнего отверстия воронки 38 X 24 мм. Нижнее отверстие закроем приклепанным к стенкам дном с кругльтм> вырезом посредине. В вырез~ будет входить запорный конус 12, подвешенный на штанге 14. Диаметр основания конуса 25 мм, высота — 15 мм. Длина штанги 45 мм. Нижний конец штанги согнут в маленькое кольцо и поддерживает конус. К верхнему кольцу привязывается конец каната, идущего к посту управления загрузкой. Клепаная колонна 8 квадратного сечения служит для крепления верхнего конца наклонного моста подъемника. Она же поддерживает канат конуса 21. Со стороны подъемника у колонны & раскосов и связей нет. <Рис. 63 и 64). Площадку 9 одпим концом мы закрепили на колонне 8, а другим 71
Рис. 64. Засыпной аппарат на колошниковой площадке. (Объяснение обозначений в тексте.) на подкосах 10. Рама колонны — из уголков № 4, связи—»из полосового № 1, а раскосы — из проволоки. Основание колонны 8 надо приклепать к колошниковой площадке так, чтобы осевые линии колонн и домны составляли одну прямую. На этом можно закончить сооружения на колошнике. На уровне заплечиков домпу огибает труба, склепанная в виде кольца; так ее и называют — кольцевой воздухопровод. Нам трудно сделать ее из железа. Мы поступим проще. Возьмем отрезок веревки подходящего диаметра, свяжем шпагатом ее концы, чтобы получилось кольцо. Нарежем бумажные полоски шириной в 20 мм и, смазав клеем, обернем веревку по спирали. Два-три слоя бумаги сделают кольцо жестким. Такой самодельный «трубопровод» положим на кронштейны, приклепанные к колоннам 4 (рис. 63). Фурмы сделаем из деревянных палочек. Со стороны, противоположной подъемнику, в кожухе горна сделаем отверстие диаметром в* 5 мм, а под ним на заклепках установим жолюб для стока жидаого чугуна в ковш. 72
Внутри горна и заплечиков мы поставим наклонный жалоб, чтобы песок, изображающий у нас чугун, мог свободно притекать к отверстию горна. Подъемник Подъемное устройство нашей домны состоит из вагонетки 17 наклонного моста 18 ja лебедки 22 (рис. 65). Вагонетку сделаем клепаной из листоеого железа по форме на рис. 65. Четыре колеса посадим на две оси. Оси пропустим в отверстия, просверленные прямо в стенках вагонетки, в 1 мм от ее дна. Расстояние между осями 30 мму диаметр колес 10 д.и. Концы осей не должны выступать из колес. В центре, из которого описана дуга нижней части вагонетки, укрепим на оси концы скобы 50 Соте. 65), согнутой из полосового железа № 1. К скобе потом привяжем конец подъемного каната (рис. 65). Мает подъемника 18 собран из двух решетчатых клепаных ферм, соединенных внизу сплошным листовым железом, а вверху поперечными связями и раскосами. Колеса вагонетки при подъеме катятся па сплошному листовому настилу нижней поверхности моста. Нижний конец моста опирается на дожу — основание, общее для всей модели. Верхний конец фермы надо приклепать к уголкам открытой стороны колонны 8, (рис. 64 и 65) на колошниковой площадка Листы, соединяющие фермы, на верхнем конце отогнуты в сторону воронки 11 и служат упором для передних колес при опрокидывании вагонетки. Среднюю часть моста поддерживает столб 23 Грис. 65), склепанный из уголков № 4 с поперечными связями из полоски № 1. Соединение* столба с мостом сделаем путем соответственно выгнутых накладок. Основание столба шурупами закрепим на площадке домны. Для этого к столбу надо приклепать отрезки уголков № 5. Лебедка 22 (рис. 65) подъемного механизма очень проста. Два квадратных листа со стороной б 50 мм приклепаны к угольникам столба 23. Нижняя кромка листов должна быть привинчена шурупами к площадке домны. В отверстиях стенок лебедки, как в подшипниках, вращается: вал 24, на который между стенками глухо посажен приводной шкив 25. Приводной канат 2в перекинем через шкив 25; затем через два из трех блоков 20, укрепленных на мосту 18, и дальше через ближний к ферме шкив — 21, который канат должен охватывать петлей. Блоки 20 служат только для поддержки каната. Шкив 21 плотно насажен1 на ось барабана 27 и вращается вместе с ним. Канат от скобки* вагонетки 17 протянем под верхними связями наклонного моста и закрепим на поверхности барабана 27. Если теперь вращать за рукоятку приводной шкив 25, канат 26 будет вращать шкив 21, а с ним и барабан 27. Канат от вагонетки начнет навиваться на барабан и потянет вверх вагонетку с рудой. В самой верхней точке моста передние колеса вагонетки упираются в отогнутый конец листоеого настила, а барабан в это время еще тянет канат — поднимает вверх нижнюю половину вагонетки. Руда при этом высыпается в воронку 11. Вращая рукоятку' 24, можно снова опустить вагонетку к! основанию наклонного моста за следующей порцией сырья. Загруженная в воронку руда не проваливается внутрь домны. Отверстие воронки закрыто конусам 12. На сам конус у нас пока еще не 73
Рис. 65. Скиповой подъемник. 17-— скип, 18— наклонный мост, 1В — отогнутая часть настила, 20— направляющие блоки, 21—два блока: внешний для привода подъемного барабана 27, второй, направляющий для каната конуса, 22 — лебедка, 23 — столб, 24 — рукоятка приводного шкива 25, 26 — канат передачи к блоку, 21, 28 — рычаг опускания конуса.
укреплен. Мы его подвесим: на *кана£те и будем управлять им с места машиниста, подъемной машины. Верхнее кольцо штанги 14 подвесим на канате. Другой колец каната пропустим сквозь отверстия уголка и связи, укрепленные на верхней стороне колонны в, затем перекинем через второй, направляющий шкив 21, через третий шкив в пункте 20 и завяжем на кривошипе рычага 28. Рычаг этот мы выгнем из проволоки. Кривошип с плечом длиной r 12 мм поместим между стенками лебедки. Этот же кривошип охватывает верхнее кольцо пружины 29 (рис. 63), нижний конец которой закреплен на проволоке" {рис. 63). Пружина оттягивает вниз кривошип и следовательно канат конуза 12. Конус прижат к дну воронки, Нажмите на рычаг 28. Кривошип поднимется вверх и освободит канат. Руда, насыпанная в воронку, своей тяжестью опускает конус и высыпается внутрь шахты домны. Освободите рычаг — пружина снова натянет канат и прижмет конус к воронке (рис. 66). В домну, кроме руды и топлива, загружают флюсы — камень известняк или доломит. Они необходимы для удаления в виде шлаков вредных примесей руды. Каменный уголь перед загрузкой в печь обжи- тают в особых печах; получается пористый крепкий кокс, который и ^служит топливом для плавки в домне. Рис. 66. Схема расположения канатов в подъемнике и механизме опускания конуса. (Обозначения в ^тексте). Эстанада и бункер Рядом с домной мы построим эстакаду — помост па столбах. Против наклонного моста подъемника в эстакаде сделаем воронку — бункер. Б нижнем узком конце бункера прорежем отверстие шириной в 15 мм и высотой в 3 мм, закрывающееся задвижкой 34 с проволочным стержнем 35 (рис. 67). Бункер загружаем рудой или коксом верхней пжэдодки из вагонов. Руду и кокс у нас изображает песок. Поэтому мы условно допустим устройство одного бункера, тогда как на заводах для кокса и для каждого сорта руды делают отдельные бункера. . Песок струей потечет в вагонетку. Когда вагонетка наполнится немного более, чем наполовину, закроем отверстие бункера. Вагонетку можно поднять наверх и разгрузить в воронку П. Наклонные спуски «эстакады и стенки бункера можно сделать из фанеры. Столбы и балки, поддерживаюише эстакаду — из углового железа № 4 или № 5. По эстакаде проложим рельсовый путь для ж.-д. вагонов. 75
Есщи рядом с эстакадой мы установим конечную станцию канатной дороги, то для разгрузки подвесных вагонеток сделаем наклонный пошет или жолоб от станции к бункеру эстакады. Ковш для чугуна Расплавленный чу!ун выпускают через отверстие в горне. Огненной струей бежит металл из жодоба, сливается в большой металлический ковш, обложенный внутри огнеупорным кирпичом. Мы сделаем ковш тоже металлическим, только без огнеупорной футеровки. Поставим его, как настоящий, на вагонетку (рис. 68). Стенки ковша надо склепать из листового железа. Дно вырежем в виде кружка, отогнем края на 5 мм и насадим на заклепки к стенкам. С одной стороны, у верхнего края ковша сделаем вырез, приделаем желобок для слива'металла. Высота ковша 60 мм, диаметр вверху 70 мм. В 25 мм от верхнего края к стенкам надо приклепать две оси из железных трубочек. Раму вагонетки соорудим из углового железа № 5. На короткие стороны ее поставим две станины в виде буквы А. Верхние брусья станины будут поддерживать оси ковша. В точке опоры осей в брусьях необходимо вырезать полукруглые углубления. На одну ось жестко посадим штурвал из проволоки для опрокидывания ковша. В раме просверлим отверстия для двух осей. На оси наглухо посадим колеса с ребортами. Ковш готов принять чугун. Поставим его под конец жолоОа у горна домны. Кауперы Три каупера нашей домны имеют чисто внешнее значение. Они придают модели характерный для доменного цеха вид. Но7 работать Рис. 67. Эстакада и бункер. 32 — верхняя рама, 55 - бункер, 54 —заслонка отверстия бункера, 55 —стержень для поднимания заслонки, 36 — рельсы, 37 — уголки, которыми приклепан бункер к верхней раме ^эстакады, 38 — наклонные спуски, 39 — опорные рамы эстакады. 76
Рис. 68. Ковш для чугуна. у нас опи не будут. Мы можем сделать их из круглых деревянных цилиндров или из свернутого листа картона. Верхний конец каждого каупера сделаем в виде полушара. Из жести или картона сделаем площадки, соединяющие верхние части кауперов. Трубу лучше всего сделать из плотного картона. Все картонные части надо выкрасить под цвет железа. Из тонкого картона склеим трубопроводы дл1я газа и воздуха. Газопровод имеет начало под колошниковой площадкой и идет вдоль кауперов, соединяясь с ними короткими трубами. Воздухопровод идет от кауперов к кольцевому воздухопроводу у заплечиков домны. Для доменного цеха нужна еще разливочная машина. Мы не описываем устройство ее модели, но юные техники сконструируют и построят ее самостоятельно. Мы только подскажем, что модель машины можно сделать, используя бесконечное полотно, сшитое из полосы плотной ткани (рис. 69). Полотно переброшено через два барабана, один из которых приводится во вращение рукояткой. По внешней поверхности полотна надо укрепить рядом металлические корытца, & которые разливается расплавленный чугун. Разливку ведут на одном конце движущегося полотна. Когда наполненное корытце дойдет до другого барабана, то чугун уже застывает в чушку и падает прямо на ж.-д. платформу. Придумайте, как сделать раму машины, барабаны, привод и корытце. Посмо^ите фотографии, журналы, побеседуйте с инженером. Работа нашего доменного цеха ясна из описания устройства модели. Сырье загружается в бункер, затем в вагонетку и подается на верх домны. Через загрузочный аппарат руда и кокс попадают внутрь домны и «переплавляются». Время от времени горновой открывает отверстие горна и выпускает «чугун» по жолобу в ковш. Жидкий чутун отвозят к разливочной машине и отливают в чушки., 77
Нам потребуются рабочие-транспортники по подвозке сырья и загрузке его в буикер. К подъемной машине нужно поставить опытного механика. У горна, необходим горновой. Один инженер. следит за ра0отой всего! цеха. В описанной модели' возможны улучшения. Нетрудно поставить электромотор для подъемного механизма. Если горизонтальные части фурм сделать пустотелыми, снабдить их глазками из желофана, а в. кожухе горна просверлить отверстия, то можно создать иллюзию пла-, мени внутри горна. Для этого внутри горна под внутренним жолобом надо поставить лампочку карманного фонарика и подвести к ней ток.. Домна есть, чугун будет. Мы строим; дальше. На очереди' сталелитейный цех; Сталелитейный цех Переплавляют чугун на сталь в специальных сталелитейных цехах.. Пылаю* ярким-горячим светом мартеновские печи, брызжут фонтанами, пламени конверторы; в их огненных внутренностях хрупкий чугун превращается в мягкое ковкое железо, крепкую, упругую сталь. Современная техника кроме известных раньше способов, мартеновского и томасовскюго ввела: еще один способ производства стали, применив электричество. Это — плавка стали в электропечах. Сталь, полученная способом электроплавки, отличается особенной чистотой и высо- кими механическими качествами. Внешний вид такой электропечи напоминает бочку (рис. 71, 1). О одной стороны в стенке сделано большое окно (рис. 71, 6) для загрузки материалов плавки: чугуна, железного лама, флюсов, а с другой— жолоб и отверстие (71,4) для спуска расплавленной стали в ковш. Через крышку — свод печи проходит два или три толстых угольных стержня (72, 11), соединенные проводами о электростанцией. При пуске печи в ход дежурный'у пульта управления включает электроток в печь. Между концами углей, внутри печи, появляется ослепительное- и очень горячее пламя вольтовых дуг. Жаром этого пламени куски холодного металла быстро расплавляются вместе с флюсами, и в них начинают происходить химические реакции, очищающие металл. Когда* мастер видит, что сталь в печи «готова», он сигнализирует дежурному. Тот включает моторы, и тяжелая печь начинает клониться жолобом вниз. Струя белого, жидкого, искристого металла падает в ковш. Силъ-- Рис. 69. Схема действия разливочной машины. 1 — ковш с жидким чугуном, 2 — лента с корытцами, 3 — барабаны, 4 — охлаждение водой, 5 — остывшие чушки чугуна подаются в вагон б- 78
Рис. 70. Модель электросталелитейного цеха. 1 — электропечь, 2— пульт управления, 3 — подъемный кран, 4 — лебедка крана, 5 — ковш, £ —изложницы, 7—вагонетка с сырьем. пый подъемный кран подхватывает ковш с металлом и разливает его по рядам толстых изложниц. Остывшие слитр;и отправляют в прокатный цех. Там из него сделают листы, рельсы, балки. Наш самодельный сталелитейный цех будет содержать все основные сооружения настоящего. Мы построим: 1 — электропечь, 2 — пульт управления, 3 — подъемный кран о лебедкой и ковшом, 4 — изложницы и 6 — рабочее оборудование: вагонетку, лопаты, лом (рис. 70). Начиная постройку, не забудем порядок работы. Сначала хорошо познакомимся с темой, побеседуем со специалистами, коллективно обсудим постройку и тогда начинаем. Электропечь Электропечь состоит из нескольких основных частей: корпуса 1, с загрузочным окном 5 и жолобом 4, свода 3, угольных электродов 11, их ^держателей 12 (рис. 72) и полукруглых опор 10 (рис. 71). * Корпус 1 нам нетрудно склепать из листов шириной в 70 мм. Диаметр корпуса 120 мм. Нижние и верхние кромки цилиндрической части корпуса отогнем на наковальне. в сторону под прямым углом. Снизу заклепками надо приклепать дно 2 — вырезанный из листа круг диаметром 130 мм. Свод 3 мы сделаем съемным на болтах, для которых в флянцах корпуса и свода просверлим шесть отверстий. Свод сделаем также из жестяного круга, но ударами молотка с круглой головкой придадим ему выпуклую форму, как на рис. 71. На расстоянии 20 мм 79
Рис. 71. Модель электроеталелитейного ц«ха. Боковой вид. (Обозначения в тексте.)'
Рис. 72. Внешний вид собранной электропечи. № Центра свода йрб* сверлим три отверстия для проиудаа внутрь печи электродов. В отверстия вставим деревянные втулочки 9 с внутренним отверстием в 10 мм. С одной сторожен корпуса, у самого дна, просверлим отверстие диаметром в 5 мм. В этом месте надо приклепать жолоб 4, согнутый из одного куска железа. О ' противоположной стороны корпуса надо приклепать раму 5 загрузочного окна с пря- MqyronbHbiM отверстием 35 X 25 мм. В корпусе тоже нужно прорезать такое же отверстие. Два уголка, приклепанные к боковым: сторонам рамы, образуют пазы для заслонки окна. Заслонку 6 сделаем плоской, с отверстием (глазком) для наблюдения за ходом плавки. Заслонка поднимается с помощью рычага, прикрепленного к боковой стороне рамы окна. В глазок заслонки вклеим кусочек синего желофана (свет вольтовых дуг можно наблюдать только через темное стекло) (рис. 72). С нижней стороны дна печи установим дугообразные фермы 10: такая форма опор позволяет наклонять печь для выливания стали в ковш. С боковой стороны корпуса (рис. 72) мы установим три вертикальные направляющие столба 4, на которых будут перемещаться держатели электродов 12. Столбы можно сделать в виде решеток из уголков № 4, склепанных планками из полосок № 1. Держатели электродов 12 выполним из уголков № 4, полосового № 1. Обоймы, охватываюпще столбы 14, согнем из полосового железа № з и приклепаем к ферме держателей. Другой конец держателей оборудуем короткими трубками из полосоеого железа № 2, В трубки вставим электроды, изолировав последние слоем бумаги. Один из трех держателей надо сделать короче. Он будет держать средний электрод. После установки держателей 12, верхние концы столбов 14 свяжем полоской Т5 из полосового № 3. Она предупредит раскачивание столбов 14. С нижней стороны (рис. 71) на дне печи надо приклепать две петли: одну 16 под загрузочным окном, другую и—под жолобом. К петле i(6 подвесим короткую спиральную пружинку или резинку. Второй конец пружинки закрепим на поверхности площадки электропечи. Пружинка будет возвращать печь из наклонного положения при выливании стали в рабочее положение. Ко второй петле 17 привяжем конец каната, идущего под площадкой к штурвалу наклона на пульте управления. 6 Н. М. Митрофанов. 2240 81
внутри пейи, йа своде, йадо укрепись лампочку of карманйотч* электрофонарика и подвести к ней провода. При включении тора в цепь печи лампочка загорится и осветит внутренность печи. В глазок будет виден яркий синий свет, как у настоящих печей. Два электрода можно использовать, как проводники тока, питающего электролампочку. На этом постройку печи можно закончить. Пульт управления Приборы электрического управления печыо смонтированы на одном щите, который называют «пульт управления». Мы соберем свой пульт на фанерной дощечке высотой 180 м>м я шириной 150 мм. Разделим ее на две неравных части; верхнюю сделаем больше нижней на 15 мм. На верхней половине установим рубильник, контрольную лампу, измерительные приборы. Внизу поместим реостат и штурвал наклона печи (рис. 73). Схема соединений на щите приведена на рис. 74. Контрольную лампу (рис. 73 и 74, 1) мы поместим в абажур с кружком красного желофана. Цоколь лампочки вставим в отверстие, просверленное в щите, и с задней стороны щита, против центрального контакта лампы, укрепим гибкий контакт из полоски жести (рис. 74, 4). Второй провод к лашючке просто зажмем между цоколем лампы и стенкой отверстия. Под лампой поставим двухполюсный рубильник (рис. 73, 2). Контактные пластины вырежем" из жести и соединим вверху бруском дерева или эбонита. К бруску приделаем маленькую ручку. Нижние концы контактных полос закрепим на осях в жестяных скобках, прибитых обойными гвоэдями к щиту. Верхние контакты рубильника тоже согнем из полосок жести и гвоздями укрепим на щите. Выходящие на другой стороне щита концы гвоздей послужат нам для соединения рубильника с проводами. По обе стороны контрольной лампы, немного ниже ее, приклеим к щиту невысокие деревянные цилиндрики (рис. 73, 3). Они будут изображать вольтиметр и амперметр. Рядом с рубильником поставим два предохранителя (рис. 73, 9), сделанных из проволочных скобочек с бумажной обмоткой посредине. Они тоже служат только для придания модели внешнего сходства с настоящим щитом. Внизу в левой половине щита устроим контакты и рычаг реостата (рис. 73 и 74, 4). '■ Реостат у нас будет действующим. Контакты из обойных гвоздей мы забьем с передней стороны щита по дуге, радиус которой paseir длине контактного рычага. Рычаг сделаем из полоски толстой жести. Обойный гвоздь будет хорошо держать рычаг и служить ему осью. О обратной стороны щита, под концами контактных гвоздиков, вобьем наполовину еще один ряд гвоздей. Между ними, слегка натягивая, обогнем витую елочную канитель. Ее тонкая спираль дает большое сопротивление электрическому току. Концы спирали закрепим под концами второго слева и крайнего правого гвоздей (если смотреть спереди). Цровод от лампочки в корпусе печи подведем к щиту и один полюс соединим с концом крайнего правого гвоздя (с концом спирали;), а второй — с нижней скобкой одной из контактных полос рубильника. Про- 82
Рис. 73. Пульт управления. 1 — контрольная лампа, 2 — рубильник, 3 — вольтиметры, 4 — реостат, 5 — штурвал наклона печи, 6 — провода к печи, 9 — предохранитель. вода от источника тока электростанции, батареи элементов или от трансформатора соединим: один — с верхней скобкой контактным зажимом той полосы рубильника, которая соединена с лампой в электропечи, другой — с нижней скобкой второй контактной полосы рубильника. На этом главные соединения на щите пульта управления можно считать оконченными. Штурвал управления мы поместим в правой нижней половине щита. Сделать его можно из детали № 16. Но можно обойтись и без токарных деталей, использовав проволоку и кусок круглой палочки. В последнем случае штурвал выгнем из проволоки толщиной в 2,5—3 мм. О валом штурвал можно соединить при помощи креютооб- 83
Рис. 74. Схема соединений пульта. 1 — контрольная лампа, 4 — рубильник реостата, б — канат наклона печи, идущий от блока штурвала, 6 — провод к электропечи, 7 — провода от трансформатора, S — контакт лампы. разной детали из жести, средняя часть которой удерживает штурвал спереди, а отрорткшг прибиты к валу. На маленький блок штурвала, с обратной стороны щита, закрепим конец канатика как-раз под блокам штурвала, в площадке печи просверлим отверстие и пропустим в него свободный конец канатика. Под жолобом печи сделаем еще отверстие и выведем канатик вверх, закрепив его на петле 117 (рис. 71) днища печи. В местах перегиба канатика поставим блоки. Повернем штурвал — блок потянет канатик, канатик потянет вниз петлю 17 и наклонит печь. Готовая сталь выльется е ковш. Пулаьт управления поставим на площадку в 150 мм от печи. Переднюю доску выкрасим «под мрамор»: верхнюю половину светлой, а нижнюю темной краской. По краям сделаем рамки из тонких деревянных реек. Подъемный нран Для разлива стали по изложницам мы сделаем подъемный кран. Устройство его ясно из рис. 70, 71, 75. 84
На опорной колонне 19 лежит ферма 20. Другой конец фермы опирается на перпендикулярную балку 21. Две колонны 18 поддерживают концы балки 21 над корпусом электропечи (рис. 70, 71 и 75). Склепать фермы и колонны по размерам рисунков для нас тепв)рь не составляет особого труда. Нужно только усвоить назначение крана и его работу. Конец фермы 20 с колонной 19 соединим болтами. В этом месте мы при монтаже будем вводить тележку крана. Тележка крана согнута из листа железа и может катиться на колесах по выступающей в стороны поверхности полосы № 3, приклепанной к полкам нижнего пояса -фермы 20. К нижней поверхности тележки приделаем два блока для каната подъемного крана. Направляющий блок 33 надо установить снизу, на конце фермы 20. Три направляющие блока на колонне 19 будут направлять канаты от барабана лебедки 28 к тележке крана. Jfopnyic лебедки собери из двух стании, вырезанных ws листового железа. На проволочных осях между станинами укрепим два бара- Рис. 75. Детали подъемного разливочного крана. 19 — колонна с лебедкой, 20 — крановая ферма, 21 — поперечная опорная ферма, 22 —тележка, 23 и 24 — блоки подъемного каната, 25, 26, 27 — направляющие блоки, 29 — подъемный канат, 31 — тяговой канат (для перемещения тележки 22 вдоль фермы 20), 33 — направляющий блок тягового каната, 40 — колеса тележки, 41 — полоса № 3, приклепанная снизу к^ферме 20. 85
Ковш для стали. разлива показано устройство вертикальных тяг. бана 29 и 30 (рис, 71). Лебедку поставим на площадку, склепанную из уголков, а большую боковую сторону станин при- болтим к колонке 19, Конец каната 31 привяжем к петле на торце корпуса тележки. Со стороны, противоположной лебедке, канат от тележки перебросим через блок 33, затем через блок 26 и обогнем жалоб барабана 29 (рис. 71). Затем свободный конец каната перебросим через блок 25 и закрепим в петле ближайшей стороны тележки 22. При вращении барабана 29 вперед, тележка кргна поедет тоже вперед. Обратное вращение возвратит тележку к колонне 19. Конец другого подъемного каната закрепим на барабане 30. Свободный конец каната перебросим через блок 27, затем через блюк 24 на тележке, опустим канат вниз петлей, а конец перебросив через блок 23, закрепим в проволочной петле подшипника блока 33. В петлю каната] между блокши тележки повесим колесо подъемного крюка (рис. 71, 37). Подобное устройство соединения канатов позволяет передвигать груз в горизонтальном и вертикальном направлениях. К подъемному крюку подвесим петлю коромысла ковша 34 (рис. 71 и 76). Ковш сделаем по указаниям на стр. 77, но ено! оби будем подвешивать на тягах 36 к коромыслу, 35. Тяги нужно соединить корсмыслом шарнирно (рис. 76). Рис. 77. Изложницы на тележке. 86 Изложницы Изложницы оделаем в виде коротких четырехгранных труб. На противоположных сторонах узкого верхнего конца изложниц сделаем выступы для захвата краном и установки на вагонетках 38. Устройство вагоиеток ясно из рис. 77 и не требует объяснений. На каждую тележку нужно |ЛО|Ста(витъ по 4 изложницы. Электропечь и пульт управления поставим на площадке адсотой в 85 мм над уровнем
йма Цеха. К йлюЩадйе со стороны печй сделаем йаклонный помост для вкатывания вагонетки с сырьем. Наш сталелитейный цех готов. Работа цеха Нам нужны будут рабочие-загрузчики, мастер-сталевар, дежурный у пульта управления и машинист подъемного крана. Для загрузки открывают окно печи и набрасывают туда сырья — песку. Затем закрывают заслонку и мастер отдает распоряжение включить TOIK. Дежурный электромеханик включает рубильник на щите, тотчас же загорается красная лампа. Опасно! Печь под током. Теперь дежурный постепенно движет рычаг реостата вправо. Внутренность печи освещается: загорелась лампочка. Мастер следит за ходом плавки и, когда сталь будет готова, дает сигнал выключить ток и вылить сталь в ковш. Дежурный у пульта плаики вращает штурвал наклона. Печь медленно клонится жолобом вниз. Из жолоба появляется струя песку «стали», быстро наполняющая; ковш. Теперь дело за машинистом подъемного крана. Он, действуя лебедкой, поднимает ковш, отводит его к изложницам и разливает сталь. В это время уже идет загрузка новой порции сырья в печь. Сталелитейный цех работает. Сталь для машин есть. Машины мы будем строить в цехах машиностроительного завода. Но об этом расскажем в следующей книжке. Заключение Наш дружный коллектив построил несколько сложных моделей. Работают шахты, катит свои вагонетки канатная дорога, доменный цех дает «первоклассный чугун», а электропечь перерабатывает этот чугун ца крапкую сталь. Вся наша «промышленность» уместится в1 одной большой комнате. Рисунок 2 показывает примерное расположение механизмов шахты и металлургических цехов. Летом такую игру лучше всего организовать на открытой площадке. Совсем не обязательно, чтобы в игре участвовали только те, кто строил модели. Опыт игровой комнаты Научно-исследовательского института игрушки показал, что в подобной коллективной игре охотнее всего участвуют школьники первых трех классов. Они не могут еще самостоятельно возводить сложные постройки, но игра с ними их очень увлекает. Старшие моделисты увлекаются больше конструированием. и постройкой моделей. Для них еще много работы. Построены только первые цехи. Наша «промышленность» будет неполной, если мы не построим модели прокатного цеха. Для этого цеха надо сконструировать модель нагревательной печи для! слитков стали, прокатный стан и тяжелые ножницы. В таком «цехе» мы можем прокатать слитки стали из электросталелитейного цеха в сортовое и фасонное железо. За пржатным цехом нас ждут кузница и механический цех. Такой набор (комплтю) моделей познакомит юных строителей с техникой тяжелой промышленности и даст им много полезных трудовых навышв. 87
Модели прокатного цеха, кузницы и Механического цеха не описаны в этой книга Но тот, кто построил шахту, домшу и электропечь, имеет уже достаточный опыт конструктора и строителя. Указания инженера, книги и справочники помогут построить другие механизмы нашей промышленности. В коллективном труде над постройкой моделей будем закреплять и расширять знания, которые дает нам школа. Читателш! Сообщите свое мнение о прочитанной книге Я. Митрофанова «Техника в моделях» в редакцию Научно-популярной и юношеской литературы ОНТИ Адрес редакции: Москва, Метростроевская, д. 1.
Цена 1 p. 25 к- НПЮ-75-3