Форум самодельщиков: Делаем паровую машину - Форум самодельщиков

Ну вот сделал новый котёл, как всегда из металлолома. Распилил старый амортизатор:

Приварил к нему три гайки, одну под заливную пробку, вторую под манометр от сломанного автомобильного насоса и третью под аварийный клапан, распилил вдоль трубу которую вынул изнутри амортизатора, из неё сделал сухопарник


решил для компактности делать его горизонтальным, сварил всё это в конструкцию, залил до верху водой, закрутил манометр и пробки и подогрел слегка, таким образом можно создать практически любое давление для безопасного испытания, вот, и довел давление до максимального по манометру (6 кг/см), всё выдержало.

после этого приварил сзади к сухопарнику штуцер от тормозного цилиндра, и прикрутил трубку, загнув её под котёл для перегрева пара

вот что получилось

котёл сначала показался чрезмерно большим, но при практических испытаниях оказалось что это как раз то, что надо! На 100 миллилитрах воды двигатель отработал минут 15 наверное безпрерывно, при использовании китайской пропановой горелки среднего размера, даже при учёте того, что газ на морозе замерзает, давление пара держалось 2 кг/см. Осталось сварить топку под дрова (пропан не хочу принципиально, двигатель из металлолома должен работать на мусоре, мне так захотелось)
Смотрите видео кому интересно!
http://rutube.ru/tracks/5463722.html
http://rutube.ru/tracks/5463727.html
вот такое техническое творчество, мне не то чтоб двигатель нужен, просто иногда вдруг приходит непреодолимое желание что-нибудь сделать необычное своими руками, в детстве что-ли не наигрался, не знаю?

Красиво. Теперь пароперегреватель в спираль, котёл и пререгреватель в общую теплоизоляцию и заводить этой же горелкой. Так оно глядишь и на все 6 очек выйдет.

Brador (24 March 2012 - 20:26) писал:

Боюсь для двигателя это будет чересчур.... долго не протянет в таком режиме, я 8 воздухом давал, крутится, вопрос через сколько минут из строя выйдет )) У меня валяется пара турбин от пылесоса, не могу выбросить не попробовав приспособить куда нибудь, собираю всякий хлам блин, вот их с котлом попробую использовать, надо всего лишь сопла сделать и поэксперементировать, а потом всё оптом в мусорку снести на радость домашним...

Сегодня сделал кран на паропровод, всё, кроме рукоятки из алюминия, рукоятка - кусочек электрода 2мм.

И попытался приделать генератор, сначала взял самодельный генератор от ветряка, но он настолько огромный по сравнению с паровой машиной, что мощности двигателя хватает только вращать его со скоростью примерно 200 об/мин, хотя при этом напряжение холостого хода и получается около 20 вольт, но чувствую под малейшей нагрузкой всё остановиться.
Под руку попался микродвигатель от сидирома, тот, что двигает каретку с головкой, я прорезал в пластмассовом червяке канавку под ремень и прижал микродвигатель струбциной к станине



В качестве ремня использовал банковскую резинку, она правда здорово буксовала, но на нагрузке 500 ом удалось получить напряжение около 15 вольт.
Слабовата и резинка и сам генератор, но я думаю если подобрать оптимальный генератор и выбрать наилучшее передаточное отношение ремённой передачи, то вполне реально получить мощность в несколько ватт, вполне достаточную для зарядки скажем сотового. Конечно никакого практического смысла в этом нет, двигатель износиться раньше чем зарялиться сотовый

romka10.06, шукай шаговый движок от принтера. Ему хватит 500 об/мин шоп жать вольт 40 на холостом и мощность у ниж весьма солидная. А учитывая особенности конструкции- паровозик раньше сдохнет полюбому.

Да я как-то пробовал приспособить шаговые в качестве генератора, по-моему это тупиковый путь. Они и вращаются туго, и залипание имеют немалое, да и форма напряжения на выходе далека от синусоиды. Если просто через выпрямитель заряжать конденсатор, то напряжение накапливается вроде немалое, а под нагрузкой провал напряжения и очень тяжело вращается, такие если куда и подключать, то это к водяной мельнице, больше ни на что не годятся. Моё мнение.
Гораздо интереснее асинхронный двигатель, у меня несколько штук валяется трёхфазных на 380, но очень маломощных, вот если по известной схеме подключить конденсатор, то такой двигатель раскрутившись до определённых оборотов самовозбуждается и даёт прекрасное синусоидальное напряжение.
Вообще я тут прикинул КПД моей паровой машины с генератором, выходит меньше процента )))
На час надо примерно 200 граммов бутана, который при сгорании выделит около 10Мдж тепла (около 3 квт/ч в пересчёте на киловатты), а на выходе будет 3 ватт/час электричества! 0,1 процента! Ну конечно мой котел далёк от совершенства, если построить посерьёзнее с теплоизоляцией и перегревом пара градусов до 300-400, может и удастся поднять КПД до целого процента ))))))
Да хрен с ним с электричеством, хочу попробовать разного навесного оборудования для данного двигателя понаделать ради прикола, начну с водяного поршневого насоса, можно попробовать и центробежный изготовить в будующем, ну конечно ещё воздуходувку сделаю. Мне по кайфу сам процесс, а не результат.
Двигатель по определению должен что-то двигать, совершать полезную работу, а когда оно просто так крутиться это скучно! Давайте идеи у кого какие есть, что можно крутить маленьким паровым двигателем, а я воплощу если понравиться!

паромобильчик)) на Р/У

Кстати КПД легко поднимается с увеличением диаметра и хода поршня. Это тебе не ДВС. Тут чем длиннее ход, тем лучше. Можно при диаметре 10мм иметь ход 50 и это нормально.

Brador (02 April 2012 - 22:16) писал:

Уважаемый Brador, в любом деле есть золотая середина, я думаю что если сделать ход 1000 мм при диаметре 10 мм, то ничего хорошего не будет ))), я не искал специально данных по оптимальному соотношению хода поршня к его диаметру, просто потому что взял готовый цилиндр, но визуально у настоящего паровоза соотношение близкое к моему. У меня ход 18, а диаметр10,75.
Насчёт шагового двигателя последую вашему совету и всё-таки попробую с ним поэксперементировать, тут один как раз под руку попался, 4 обмотки соединённые звездой. Я его сразу к осциллографу прицепил и покрутил, не знаю сколько пальцами я его раскрутил, но амплитуда напряжения вышла около 15в., форма близка к синусоиде, крутиться достаточно легко.


Я к нему на скорую руку шкив сделал на три ручья, чтоб с передаточным отношением поиграть можно было.
Смущает только большое сопротивление обмоток, на ярлыке 35ом написано, да и тестер то-же показывает, так что если использовать две в противофазе для получения большего напряжения, активное сопротивление выйдет 70ом...
при мощности на нагрузке даже 3 ватта и напряжении на ней 12в, ток в цепи будет 250ма, а падение напряжения (или просадка как некоторые говорят) будет 17,5в!!!! если ещё выпрямитель приделать для получения постоянного тока, на кремниевых диодах ещё 1 вольт потеряется.
Я думаю с этими цифрами вряд-ли кто спорить будет, это физика для шестиклассников.
Повторюсь, я перепробовал много чего в качестве генератора, наилучшие результаты получил от самодельного, две штуки сделал на разную мощность. Готовые как правило были чересчур мощные, а разные коллекторные и всякие шаговые при попытке практического использования разочаровали полностью!

Brador, спасибо вам за советы, с вами интересно!

Brador (01 April 2012 - 20:23) писал:

Я приделал по вашему совету шаговый двигатель

От котла не пробовал запускать, крутил сжатым воздухом, нашёл с помощью четырёхканального осциллографа фазировку обмоток, использовал пару обмоток которые сдвинуты на 180 градусов, амплитуда напряжения получилась около 30в..
После того как я накоротко замкнул вторую пару обмоток, амплитуда подскочила до 50в., и двигатель закрутился намного шустрее! После замыкания накоротко ВСЕХ проводов, двигатель раскрутился так, как будто он вообще не нагружен генератором!
Я в общих чертах представляю себе как работает шаговый двигатель, но никак не могу сообразить почему он так себя ведёт, даже при вращении пальцами ощущается эффект залипания, двигатель крутиться как-бы ступеньками, стоит замкнуть все обмотки, как "ступеньки" становяться как-бы скользкими, и сопротивление вращению явно падает, если раскрутить посильнее.
Может я как-то не так что-то делаю?
У кого есть опыт использования шагового двигателя в качестве генератора? Может кто чего подскажет?

"залипание" чувствуется только до определённого момента. Если попробовать его крутить даже под 100-ваттной нагрузкой, то до определённого момента он будет сопротивляться и тяжело идти, но после набора определённых оборотов он станет крутиться очень легко, как буд то практически не нагружен. Обычно для шаговиков такого размера этот порог порядка 700-1000 об/мин. По эффективности кстати шаговики превосходят любые другие машины и в качестве генераторов и в качестве двигателей ибо многополюсные. На электростанциях именно такие машины и стоят всего с одним различием- там и ротор и статор электромагнитные, а у шаговиков обычно магниты в роторе постоянные.
Кстати надо узнать рабочее напряжение движка. Он вырабатывет такое же напряжение +-10-15% в зависимости от оборотов. Чтобы облегчить жизнь двигателю можно попробовать шунтировать обмотки резисторами в несколько килоом и выше, либо замыкать накоротко до выхода двигателя на рабочие обороты.
Для паровиков кстати идеальное соотношение хода/диаметра где-то в районе 2-3:1 находится. Для ступени высокого давления(до 40 бар) разумный диаметр около 10см, для ступени нихкого давления(до 15 бар, питание мятым паром после ступени высокого давления) рабочий диаметр начинается от 15см. Это параметры вполне реального двигателя от паровика Doble.

Конструктивно шаговые двигатели имеют мало общего с генератором, я пару штук как-то распилил из любопытства.
У меня их была целая куча всяких размеров.
Процентов 95 силовых двигателей - асинхронные с короткозамкнутым ротором, шаговые применяют там, где надо точно контролируемое перемещение.
Главное свойство любого генератора - маленькое внутреннее сопротивление, единицы или даже доли ома,по крайней мере оно должно быть во много раз меньше сопротивления нагрузки, иначе и падение напряжения на обмотках будет большое и мощность в них будет рассеиваться впустую! шаговые двигатели этим качеством не обладают, по крайней мере те что мне попадались.....
Есть конкретные примеры успешного использования ШД как генератора?

Насчёт оптимального соотношения диаметра/хода, на самом экономичном советском паровозе диаметр 600/ход800
Я могу сделать в принципе любой цилиндр, и коленвал с изменяемым радиусом кривошипа, оборудование позволяет, мне это было бы очень интересно, но к сожалению совершенно нет времени на эксперименты, надо на хлеб зарабатывать.
Вот пришла идея сделать центробежный регулятор оборотов, чисто любопытно что получиться.

Вот кстати вспомнил: мощность это произведение крутящего момента на угловую скорость, так ведь? Если при разгоне ШД крутящий момент стремиться к нулю, значит и мощности с него не получить..... Физика! У любого генератора при замыкании происходит интенсивнейшее торможение, ШД ведёт себя наоборот зараза!

romka10.06, я про многополюсные генераторы. ШД имеет в роторе многополюсный магнит в простейшем случае. Более точные ШД в статоре обычно имеют неколько отдельных многополюсных колец стоящих со сдвигом 1 шг, 0.5 шага или 0.25 шага в зависимости от точности. Отсюда и все его выверты несвойственные остальным дыижкам. Крутящий момент у них кстати сильно зависит от питания. При правильном питании у них он при разгоне тоже стремится к бесконечности как и в обычных. Успешных примеров использования в качестве генератора довольно много. Наиболее яркий- практически все гибридные автомобили с рекуперативным торможением. Движки в электрокарах и гибридах сейчас поголовно стоят бесколлекторники. А по сути- униполярные шаговики с двумя обмотками. Да и злобные тяговые движки сейчас везде шаговые ибо в габарит 10КВт асинхронника влезает 75КВт униполярный шаговик с питанием 144в под 500А. Могу дать ссылки на кёртисовские движки и контроллеры для электромобилей. Ближе к середине лета может даже будут фотки и отчёт по драгстеру а базе 75КВт двигла и машинки Эстония 21М.

Мы отклоняемся от темы паровой машины конечно, но вопрос интересный, давай ссылку, почитаю.
Честное слово не слышал чтоб в автомобилях ШД ставили, нафига? Может мы просто друг друга не понимаем? ШД это тот, который при подаче 1импульса поворачивает ротор на 1 шаг. Синхронные и асинхронные это те что используют вращающееся магнитное поле.
ШД электростациях их уж точно не используют, в турбогенераторах ТЭЦ и АЭС и так рабочие обороты 3000, на гидростанциях используют многополюсные синхронные трёхфазные генераторы, ничего общего с ШД они не имеют. И бытовые бензогенераторы все сплошь асинхронные с кз ротором! Безколлекторные! В последние годы получил распространение частотный привод, с его помощью регулируют частоту вращения обычных асинхронных двигателей от 0 до максимальных. Раньше использовали двигатели с фазным ротором.
Пытался сегодня снять характеристику с генератора что прикутил к паровой машине, но на улице валит снег, ремень буксует от сырости (а может и просто резинка не годиться как ремень), подключил автомобильную светодиодную лампу, даже горит довольно ярко. Не в полный накал (если слово накал вообще применимо к светодиодам).
Отыскал генератор на основе флопика, когда-то перематывал, очень неплохо кстати работает, родной двигатель там трёхфазный синхронный, я родную обмотку срезал, свою намотал, намотал правда только 2 фазы, третью поленился, и напряжение снимаю между фаз. Сопротивление обмотки 5 ом, против 70 у моего шагового, и ток кз он выдаёт 200 ма, даже если его вяло пальцами крутить, шаговый сколько ни старался больше 40ма не раскрутил.

Вот ещё турбину от пылесоса к разобранному винчестеру приделываю, там тоже синхронный трёхфазный, обмотки звездой, сопротивление 3,5ом, попробую паром крутить, ему как раз обороты нужны бешенные, хотя пальцами до 4в раскручивается...

Котёл надо срочно строить большой! Живу в частном доме, летом постоянно какую-нибудь листву,траву жгём в бочке, чё горит зря? сварить мусоросжигатель в виде водотрубного котла давно мечтаю, перегрева и термоударов водотрубный не боиться вроде. Вот как сделаю, можно и турбины строить будет, и движки побольше!

Появилась пара часов свободного времени, и решил я изготовить центробежный регулятор оборотов для паровой машины. Предварительных расчетов не делалось, всё делаю как получиться. Сначала хотел сделать регулятор отдельным агрегатом с ремённым приводом, оно конечно получилось бы проще и компактнее, но в случае обрыва или проскальзывания ремня, машина мгновенно пойдёт в разнос, поэтому подумав сделал его на коленчатом валу. Схема конструктивно отличается от классической, но принцип тот-же в общем.

Усилие от двух Г-образных рычагов с грузиками на концах передаётся на шток проходящий через центр вала. На конце штока для уменьшения трения и износа завальцован шарик от подшипника, решение проверенное годами, просто и сердито как говориться. Диаметр штока 3,50мм диаметр шарика 2,20мм

Далее усилие от штока передаётся на рычаг к которому в будующем будет приделана тяга идущая к паровому крану и возвратная пружина с ручкой управления оборотами.


При испытаниях двигателя под давлением 2 bar шток толкается с удивительно большим усилием, ну килограмма 2 а то и три как минимум, хрен затолкаешь обратно как говориться! Так что повернуть кран через рычаг и тягу будет не проблема, думаю всё заработает.

Возникает конечно сомнение что обороты будут держаться стабильно, так как грузики расходясь от центра переходят на вращение по большему радиусу, соответственно и центростремительное ускорение на них возрастает при тех-же оборотах, возникнет как-бы положительная обратная связь, которая как известно любую ситему превращает в генератор незатухающих колебаний, но я это предвижу и заранее буду принимать меры, уверен что решу эту проблему. Как только доделаю выложу видео, осталось мне немного: кран, тяга и пружина, пустяки по сравнению с тем что сделано!

Красиво получается)
В винтах и флопарях тоже шаговики. Принтерный судя по всему просто униполярный.
Многополюсные генераторы и есть инвертированные униполярные ШД кстати. В том и схожесть. Тот же флопарь по сути и есть довольно точная моделька генератора с ГЭС в некотором приближении. Разница только в том что у ШД магниты постоянные на колоколе. От пылесоса крыльчатку можно снять и выкинуть. Лучше сделать безлопастную турбинку тесла. Из его же блинов. Я себе уже 20 блинов напотрошил, ищу теперь где бы профрезеровать окна в них и буду колхозить девайс.
Про эстонию читать тут.
Про турбину здесь

Brador (22 April 2012 - 18:02) писал:

Опять у нас разногласия по поводу шаговых....
Шаговый имеет момент удержания, он шагнёт скока надо и стоит себе крепко... Он может поворачиватся на строго заданный угол и фиксироваться там БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ. Двигатель от флопика или винта НЕЛЬЗЯ повернуть к примеру на 270 градусов (ну или любой произвольный угол) и вернуть скажем точно обратно в ту-же отправную точку не прибегая к хитроумным схемам слежения за положением ротора!
Если хочешь выложу видео как работает самодельный генератор, ну несравненно круче шагового.
У меня во дворе ящик с шаговыми оттаял, там их десятка три-четыре, больших и маленьких, многоэтажных и не очень, я специально порылся этикетки посмотрел, если он высоковольнный (более 20 вольт), там сопротивление обмоток десятки ом, нашёл пару на 2,4 вольта, там обмотка что-то около 2,5 ом не помню точно, сам понимаешь, о сьеме мощности здесь говорить не приходиться, большая часть в обмотках рассеится.....

Ну да бог с ними, шаговыми, проехали.
Турбина от пылесоса не впечатлила, я её покрутил сжатым воздухом, расхотелось паром вращать, нужно ну очень большой котёл сейчас посмотрю что за турбина тесла, очень интересно.
Ну а насчёт красиво получается... Спасибо большое за такой комментарий, но как раз красиво как ни стараюсь не выходит, слишком детальки мелкие, сваркой их варить проблема, с мои раздолбанные слесарные тиски тоже мелочёвку зажимают плохо, одно мученье короче. Надо было большую машину строить, было б несравненно проще детали изготовить! Был у меня малюсенький токарный станок настольный, достался почти даром в упаковке с огромным количеством приспособлений, ну размеры для автосервиса смешные - сквозь шпиндель 13 мм проходит, в патрон 25 мм зажимает, я подумал ну нахрен оно мне надо? И отдал в хорошие руки, а сейчас вот жалею!

Всё равно красиво)) Тут главное не эстетика, а качество и точность, которе на высоте.
Кстати про шаговики от флопа и винта: Оно таки шаговик. Причём минимальный шаг у двигла от винта равен минимальной ширине кластера на блине и составляет кажись менее 1 градуса. У флопарей та же история, они тоже кластерами пишут. Любой не шаговый двигатель имеет такое поганое свойство как ошибка поворота и накопление ошибки поворота. Если бы не шаговики, хрен бы у нас сейчас были винты по 2ТБ на 1 пластине. Вот кстати наглядное обоснование. На фотке поверхность магнитооптического диска. Это что-то среднее между CD и флопарём или винтом, промежуточная технология, позволившая упихать в габарить ZIP диска 290Мб всместо педельны для ЗИПов 100. Ну или в габарит двух дискет по 1.44МБ для пущей наглядности) На фотке явно видны магнитные кластеры и то как они точно и ровнорасположены и их точная геометрическая форма. Без шаговика такую бяку не катит сделать на вращающемся со скоростью 2-3000 об/мин диске.
А полношаговым режимом я могу даже на видео пошагать попробовать движком от винта, а если нарою флоп, то и от флопа тоже двигло понасилую. Ну и главный прикол свойственный только шаговикам- флопо-сидюко-винто-сканеро-принтеро музыка, тобишь проигрывание звука двиглом при помощи управления формой сигнал подаваемого на обмотки. Ни синхронники ни асинхронники ни коллекторники так не смогут толком))

упс, фотку забыл)
Воть

Судя по фотке кстати там совкошаговик типа "униполяр двухкатушечный" это страшное хреновое зло с чудовищно низким КПД. Нарою современные от принтеров и смеряю у них сопротивление обмоток.