蒸汽机原理与构造部件详解

蒸汽机原理与构造部件详解

蒸汽机的结构

图258上所示为蒸汽机的结构。该图所示为卧式蒸汽机。它由机座、汽缸、活塞、连杆曲柄机构、蒸汽分配装置和飞轮组成。

蒸汽机的工作原理如下。

蒸汽从蒸汽锅炉经蒸汽管路和蒸汽分配装置(滑阀室)进入汽缸、汽缸内的活塞在蒸汽压力作用下按次序地自一端到另一端作往复运动。当活塞的一面在进汽时，废汽从活塞的另一面排出。活塞借活塞杆与连杆的一端相连接。连杆的另一端与曲柄轴相迎接，蒸汽分配装置(滑阀)是由安装在蒸汽机曲柄轴上的偏心轮来带动的。当活塞在蒸汽压力作用下向右移动时，滑阀向左移动；当活塞向左移动时，滑阀则向右移动。

现在来研究一下盒式滑阀配汽装置的蒸汽分配图(图259)。滑阀室和汽缸相连接。在此滑阀室中有一抛光的平面2---滑阀面，在滑阀面内开有三条汽路：两条3在两侧，一条4在中间。蒸汽经过中间的汽路向外排出，而经

过两侧的汽路进入汽缸内。滑阀借偏心轮可以在滑阀面上沿滑阀室纵方向作往复运动。滑阀如一盒子，在其移动时能关闭汽路的所有的三个汽口、或者其中两个汽口。

从锅炉进入滑

阀室的蒸汽经汽路

中的一条，例如，

经左侧汽路进入汽

缸。此时，右侧的

汽路3被滑阀关

闭：并且在滑阀下

与排汽汽路4相连

通。从锅炉出来的蒸汽往汽缸内进汽，直到滑阀向左移动，把左侧的汽路3关闭，并使左侧汽路3与排汽汽路4相连通时为止。使滑阀作往复运动的偏心轮应正确地安装在曲柄轴上；即当活塞移至死点时，滑阀能使蒸汽开始从活塞的一侧进汽，而从另一侧排汽。

蒸汽在蒸汽机汽缸内的工作可以分成四个阶段：1、进汽；2、膨胀；3、排汽；4、压缩。这些阶段可以参看

图260，图261，图262，图263。

图260下半个图所示为活塞位于左面死点，而上半个图所示是与活塞相应的滑阀位置。此时，蒸汽经过隙缝а开始进汽；并经过隙缝б排汽。

图261所示为滑阀处于极右的位置，此时活塞已离开死点。左侧汽路完全启开进汽，右侧汽路则排汽。

图262所示为停止进汽(进汽切断)；进汽切断以后，汽缸内之压力降低，但活塞继续向右移动；与此同时，继续排出废汽。

图263所示为排汽停止；活塞左侧的蒸汽继续膨胀；而右侧的蒸汽被活塞压缩，形成弹性的“汽垫”。接着滑阀继续向左移动，启开右侧汽路进汽，左侧汽路便排汽，此后，活塞将开始向左运动，重复以上所述的全部过程。

摇摆式汽缸的单作用蒸汽机

这种蒸汽机的制造十分简单而使用可靠。其结构如图264所示。

在汽缸上面焊有一块短的平板1，其上垂直于汽缸纵向中心线装有轴2。在蒸汽机工作时汽缸绕该轴作摆动。轴2装入机架4上的孔内。焊在汽缸上的平板被小弹簧3紧压在机架平面上，弹簧套在轴上并用螺母调节。在汽缸上部和在平板1上高于轴2处开有孔5，而在固定机架上或焊在机架上的专门平板6上开有另外两个孔7和8。孔7与孔8的位置能使得当曲柄处于极左端位置时，汽缸上的孔5与和蒸汽管及锅炉相连的右孔7贯通。此时蒸汽进入汽缸，就能带动飞轮的轴开始旋转(图265，1)。当活塞靠近下死点(图265，2)以及蒸汽停止进入汽缸时，飞轮则继续旋转，使汽缸移位越过死点。当汽缸上孔5接近左(排汽)孔8时。在曲柄位于右极端位置(图265，3)的瞬间进行排汽。排汽经孔8继续进行到活塞升到上死点为止，然后以同样的程序重复蒸汽机的整个工作循环：汽缸自右孔7获得一部份蒸汽，而废汽由左孔8排出。这种蒸汽机是单作用的蒸汽机，因为蒸汽只在活塞的一侧进汽。

在制造这种蒸汽机时必须特别注意孔5、7和8的位置，并注意使摇摆式汽缸和机架的接触平面与汽缸的摆动平面平行，且互相很好地研磨。

汽缸可以用黄铜或青铜棒料车制成，或

者用内表面平滑的管子制作，活塞按照汽缸

直径加上少量的加工余量来车制，然后研

磨，活塞最好做成空心的，以减轻其重量，

并且与整根金属棒做成的连杆同时车制。软

的机器钢、青铜、黄铜和硬铝都可作为活塞

的制造材料。

在连杆下端做出一粗大部分，从其相对

的两面用锉刀锉出两个平面。在这两个平面

上钻一个贯通孔，孔之大小应与曲柄销直径

相适应。活塞与安装在车床上的汽缸用混有

润滑油的细金刚砂来研磨。为此，活塞的粗

大部分用手虎钳夹紧，并将活塞顺着回转的

汽缸均匀地向前后作移动。这样的研磨应延

续10—15分钟，检查研磨精密性的方法如

下：用煤油或汽油清洗汽缸和活塞，将活塞装入汽缸(到底)，然后将活塞拉到汽缸边缘再松手放下。精密研磨的活塞拉出后，汽缸内应形成真空，所以如果活塞自己能回进去，则说明空气没有从汽缸壁和活塞之间通过。

若用管子来制造汽缸时，应在管子的一端焊上一个白铁盖。如果汽缸用整根铁棒制造时，则铁棒应首先照汽缸外径车削并用细金刚砂纸打光。然后汽缸用夹紧在车床后顶针上的钻头钻孔，钻到需要的深度为止。钻头应比汽缸的内径细0.2公厘，然后用圆柱形铰刀代替钻头以修平汽缸的内表面。平板1(图264)用手锉刀锉平。并在与汽缸相连接的平面上需切出一条半圆形的纵向槽以便与汽缸连接。在平扳1的中央钻一螺线孔，孔内拧进充作汽缸轴的螺柱(两面带螺纹)。螺柱不应摇动，并且须垂直于平板。然后，须用铁丝将平板固紧在汽缸上，并用手虎钳将汽缸夹紧后，用焊料将平扳焊在汽缸上。两零件应很好地加热，使焊料在其中间渗透，并在整个接触面上将其焊牢。然后可以进行孔5的划线工作(图264)，并通过平板和汽缸壁钻出此孔。孔边缘处的毛刺应仔细地予以清除。

机架可用3公厘厚的铁条或黄铜条弯成。在和汽缸摆动平面接触的平扳6的表面上，用冲子打上汽缸轴孔的中心记号。以此为中心，以汽缸轴和孔5中心(在平板1上)间的距离作半径，画一弧线，在此弧线上应开两个孔---进汽孔和排汽孔。为了确定在弧线上此两孔间的距离，须在选定汽缸轴到曲柄轴的距离以及活塞行程(图266)之后，绘制蒸汽机图。划线后用直径等于孔5(田264)直径的钻头钻这些孔。

最后一进重要工序是在机架上钻两个装曲柄轴的孔。在机架成直角折曲的两端间应紧紧地插入一根木条，钻上一个孔后，倒转机架再钻另一孔。标出这些孔的中心时应使曲轴平行于汽缸的摆动轴心。为了将机器固定于基座上，在机架的水平部分钻两个埋头孔，以便拧入木螺丝。曲柄用直径为3-4公厘的钢棒弯成，并且应使曲柄轴中心线到曲柄销中心线的距离等于1/2活塞行程，并使两中心线互相平行。