john_jack (john_jack) wrote,
john_jack
john_jack

Categories:

Мало обкладывали конструкторов!

Иначе говоря, "Hints on Steam-Engine Design and Construction with practical suggestions for the guidance of junior engineers and students", Charles Hurst, 1901 год.
Автор с самого начала высказывает мысль, что от любого успешного инженера интереснее всего было бы услышать рассказ о его ошибках, заблуждениях и незнании. Может даже дневник, чтобы видеть блуждания вслепую во тьме начальных ограниченных знаний, постепенное обретение мудрости, и применение её к решению стоящих задач. К сожалению, инженеры вообще мало пишут, особенно про ежедневные, банальные, тривиальные и неинтересные вещи. И вот потому мы здесь.

Книжка короткая, шестьдесят страниц. Основа содержания действительно отдельные советы по разработке и устройству паровых машин, в первую очередь больших, отчего по прямому назначению подходит не только лишь всем, а точнее мало кому будет полезна. Но написана хорошим языком, и интересна общими пожеланиями к разработчикам любых механических устройств. Забавно ещё напоминает что даже после конца просвещённого девятнадцатого века сопромат считался лженаукой был набором эмпирических рецептов, передававшихся устно от инженера к инженеру. Пример следует.

В разработке оборудования конструктор должен, превыше всего прочего, стремиться избегать поломок; после того он должен размещать части, чтобы обязательные нецензурные выражения со стороны обслуживающего механика были сведены к минимуму; и наконец он может постараться придать деталям хорошие пропорции и аккуратный вид.

Самая ценная характеристика для молодого инженера — увесистый здравый смысл. После него хорошо бы иметь воображение. Здравый смысл подскажет наилучшие пути для достижения идеала. Он определит пропорции и формы каждой подробности, и научит избегать всего плохого и слабого по форме и некрасивого на вид. Воображение же даёт возможность быстро представлять сложности и изобретать способы для преодоления трудностей.

Вокруг всех деталей должно по возможности быть достаточно места для пальцев; и стоит по такому поводу отметить что пальцы коренастого и замасленного механика в среднем гораздо толще, чем таковые у разрабочика.

Если деталь, благодаря своим положению или форме, не может быть поднята за пузико, она должна быть оснащена ушками для переноски.

Один знакомый автору главный конструктор пользовался весьма своеобразным методом разработки механизмов (пароаспределительных). Он располагал части по приятности глазу, который, стоит признать, в отдельных аспектах был неплохо набит, и лишь потом переходил к расчётам. Что поразительно, каковы бы ни оказались результаты расчётов, он всегда утверждал что и так сойдёт это удовлетворяет требованиям, и что механизм соответствует обоим и цифрам, и его чувству прекрасного. Кратко, его способ состоял в подгонке правил под результат, а не результата под правила. Такой образ действий слишком част в конструировании, и упоминается не с целью принижения ценности теории, но чтобы показать, что теория не всегда заходит достаточно глубоко, и пользуется недоверием в ходе мысли людей практичных.

Приведён в книге и один конкретный пример того, что сейчас бы назвали усталостью металла. Обычно односторонние кривошипные пальцы (на которые давит нижняя/большая головка шатуна) у паровых машин делают просто: сверлят в щеке отверстие и запрессовывают в него ступенчатый палец. Тонкой стороной вперёд, ступенька упирается, толстая часть торчит и по ней скользит втулка шатуна. С точки зрения прочности это правильно. Масляная плёнка и даже баббитовая заливка гораздо слабее любого чугуна. Однако со временем они склонны отламываться. Потому что перепад сечения, концентрация напряжений и знакопеременные нагрузки, ага? Автор советует: делать палец наоборот, с более толстым концом для запрессовки, и выраженными скруглениями на переходе к торчащей части. Объяснения не даёт, это только мы знаем, что так напряжения от консольной нагрузки и распределяются на большую длину, и выносятся из крепко зажатой части на имеющую возможность свободно гнуться.
Screenshot_2018-12-10-17-27-35

Ещё интересны конструкции крепления "латунек", то есть вкладышей, половин подшипников трения в шатунных шейках. Кроме классического "морского", известного любому автомобилисту, показан более архаичный с полосой/хомутом и затяжкой клином, и простейший винтовой. Винтовой конечно непригоден для серьёзных нагрузок, но годится для миниатюрных машинок. Тоже может быть разборным, если вот эту петлю крепить к самому шатуну например штифтом с гайками.
Screenshot_2018-12-10-17-27-09

Любопытная причина установки сборников отработанного текущего из всех щелей машины масла — оно разрушает фундаменты (очевидно каменные или кирпичные), приводит к перекосу подшипников, значит перегреву, износу, клинам и авариям. Машины в целом не должны быть скручены слишком жёстко, чтобы не перекашивать, не ломать и не рвать части себя от теплового расширения при работе.
Между цилиндром и "холодными" частями вроде станины должны быть хорошие теплоизолирующие прокладки, иначе даже хорошо утеплённый собственно цилиндр теряет слишком много теплоты, уходящей в металл и далее в машинный зал. Пусть читатель сам положит руку на часть станины рядом с цилиндром, и он получит чувствительный ответ на своё недоумение — откуда же берётся столько жара рядом с вроде бы утеплённой машиной? И кстати это очень полезный совет, который никогда не применяется на практике. Даже если цилиндр (кокетливо) прикрыт, с громадным радиатором, известным как "все остальные части паровой машины" его разделяет максимум тоненькая картонная прокладка. А вместе с предыдущим параграфом, лучше всего цилиндр держать за ушки одной крышки, или вовсе пусть висит на шпильках.

Автор хвалит перегрев пара, в том числе кстати перегрев промежуточный. Приводит пример машины компаунд с давлением 9.5 атм, у которой при перегреве острого пара на 214⁰C и в ресивере на 74⁰C в цилиндре низкого давления всё равно была конденсация. Что любопытно, с перегревом эта машина при мощности 180 поняш и объёме около 13 литров жрёт чуть меньше 0.8 кг угля на киловатт-час. И это машина не разработанная специально под перегретый пар.

Завершает книгу забавный прогноз. Из всех направлений улучшения экономии паровой машины, важнейшим для нас является перегрев пара, особенно если удастся избавиться от всех сортов мягких сальниковых набивок, и найти смазки, работающие до 400⁰C. С перегревом возрастёт важность уменьшения теплопотерь и мёртвых объёмов. Не стоит рассчитывать, что многое будет достигнуто в уменьшении трения механизмов, выигрыш от применения шарикоподшипников при современной цене угля еле оправдывает усложнение и удорожание машины.
Через век с лишним мы видим, что перегретый пар стал абсолютным мейнстимом, да и с подшипниками качения всё не так однозначно.

Отдельным пунктом разрешаю товарищу rottenshworz воровать части перевода.

Вдогонку: тут ТОЖЕ ругают double-beat клапаны, "сбалансированные" с двумя кромками. По очевидной причине: их невозможно подогнать чтобы не травили при любой температуре (читай при рабочей). Хвалят их, по-моему, исключительно теоретики и хипстеры маркетологи, реально у них сплошные недостатки. Особенно цинично когда такой клапан ставят в ручной регулятор. Регулятор должен регулировать проход пара плавно, а весь смысл такого клапана в открытии резко и сразу.
Большинство подъёмных машин в Ланкаширбассе оборудованы этим типом клапана, но редко увидишь у остановленной машины выпускную трубу совершенно без пара.

Теперь же начал читать советскую книжку 1984 года за применение водорода в автомобильных двигателях. Если применить немного навыка чтения между строк, получается прекрасный ругательный памфлет.
Tags: Книги, Моторчики, Нечем запомнить, Пар, Тепловедение
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 31 comments