Паровоз

Парораспределительный механизм

Возвратно-поступательное давление поршней в паровых машинах паровоза превращается при помощи кривошипного привода во вращательное движение его колес. Кривошипный механизм вам должен быть знаком; когда вы вертите рукою мясорубку, кофейную мельницу или веялку, то ваша рука исполняет движение, похожее на движение паровозного шатуна, рукоятка подобных машинок — палец кривошипа; педали велосипеда, вращаемые ногами ездока, тоже кривошипы; ножная швейная машинка приводится от подножки в движение также шатуном кривошипного механизма. У паровоза кривошипный механизм устроен так. Шток поршня соединен (рис. 11) с крейцкопфом: литою из стали частью, с которой шарниром соединен шатун (М), длинный, прочный рычаг, другой конец которого круглым своим отверстием надет на кривошипный палец, наглухо вставленный в ступицу ведущего колеса паровоза на некотором расстоянии от его оси. Крейцкопф сверху имеет гладкую поверхность и плотно прилегает к длинному прямому брусу (Р), называемому параллелью, охватывая ее закрайками; при движении поршня взад и вперед крейцкопф скользит по параллели, которая направляет движение штока, удерживая его от колебаний, неизбежных при толчках во время работы паровоза; пар, двигая в цилиндре поршень взад и вперед, то тянет, то толкает шатун за конец, укрепленный в крейцкопфе, и вращает шатуном колесо. Не трудно понять, что при полном ходе поршня взад и вперед колесо сделает один оборот. Расстояние от одного крайнего положения поршня до другого называется ходом поршня. В нашем паровозе ход поршня — 700 миллиметров. Расстояние от средины оси ведущего колеса до середины пальца кривошипа, как ясно из рисунка, равно половине хода поршня (в нашем паровозе, следовательно, 350 мм) и называется длиною кривошипа.

У кривошипа и связанного с ним шатуном поршня есть два положения, которые необходимо отметить, именно, когда поршень занимает переднее или заднее крайнее положение в цилиндре, а палец кривошипа и шатун находятся на линии штока, соединяющей центр оси колеса с центром поршня; при таком положении кривошипа, называемом мертвой точкой, пар не может привести в движение колеса, так как шатун только прижимает в этом положении ось колеса к подшипнику, в котором она должна вращаться; надо сдвинуть хоть чуть-чуть колесо с мертвой точки, чтобы кривошипный механизм мог снова действовать. В паровозе это достигается тем, что обе его машины и правая и левая действуют на одну пару колес, т.-е. на одну ось; колеса паровоза, наглухо надетые на оси, вращаются вместе с ними; ось, на которую действуют посредством кривошипного привода машины паровоза, называется ведущей осью, и два колеса ее тоже называются ведущими, потому что они «ведут» паровоз; для избежания остановок поршней машин в «мертвых» точках, кривошипы ведущих колес установлены в разных положениях — под прямым углом один к другому: когда кривошип правой машины приходит в переднюю или заднюю мертвую точку, кривошип левой машины занимает в первом случае верхнее положение, во втором нижнее положение, а в обоих этих положениях поршень действует на плечо кривошипа с наибольшим эффектом и сдвигает правый кривошип с мертвой точки; не трудно понять, что в то время как левый кривошип попадет в «мертвое» положение, правый окажется в наиболее деятельной точке и сдвинет левый с мертвой точки; благодаря этой взаимной связи машин паровоза, нет такого положения поршней и кривошипов, при котором машина не могла бы стронуться, раз только машинист открыл регулятор и пустил тем самым пар в золотниковые коробки обеих машин.

Из золотниковых коробок пар пропускается в цилиндры золотниками то с одной стороны, то с другой. Посмотрим теперь, как и чем движутся золотники. Так как золотники распределяют пар, то приводы для их движения называют «парораспределительными механизмами». Есть несколько устройств-парораспределения для паровозов.

На нашем паровозе парораспределение Гейзингера или, как иногда короче говорят, «кулисса Гейзингера» по названию существенной части этого привода. Кулисса Гейзингера состоит из нескольких связанных между собою тяг и рычагов, игрой которых вы любовались со стороны во время хода паровоза. Они то скрещиваются, то расходятся, движутся то в одну, то в разные стороны, одни скользят, другие качаются и хотя глаз сразу ловит многократное повторение движений, но общую картину его усваивает с трудом — глядя со стороны кажется, что движение кулиссного механизма мудрено и непостижимо. Чтобы показать, что это не так, что, напротив, парораспределительный механизм паровоза прост и доступен пониманию, мы расчленим его движение на части, чтобы затем вернуться ко всей картине движения в целом.

Парораспределительный механизм, или коротко «кулисса Гейзингера», представляет собою сочетание нескольких тяг (штанг) и рычагов, получающих свое движение от поршня и от связанного с ним посредством шатуна и кривошипа ведущего колеса. Движение кривошипа нам достаточно знакомо: центр его пальца, а стало-быть и конец надетого на палец шатуна, совершают круговые движения вокруг центра колеса, конец же шатуна, соединенный шарниром с крейцкопфом, движется прямолинейно взад и вперед от одного мертвого положения до другого. Прежде чем приступить к разбору «кулиссы Гейзингера», нам нужно ознакомиться с некоторыми простыми свойствами рычага. У двуплечего рычага точка опоры, или ось вращения в шарнирном соединении, помещается между концами, а у одноплечего на конце его. При движении рычага вокруг его оси концы его движутся по окружности, как и любая из отмеченных на рычаге точек, и чем дальше возьмем от оси рычага на нем точку, тем бо́льший путь они описывают, и наоборот. В рычаге первого рода точки, отмеченные на разных его концах, движутся при вращении рычага в разные стороны, а в рычаге второго рода — в одну сторону. Само собой понятно, что в рычаге первого рода, т.-е. двуплечем, точки любого его плеча, лежащие по одну сторону от точки опоры (оси), можно считать точками рычага второго рода: они движутся в ту же сторону, как и конец рычага. Эти известные из курса физики свойства рычагов дают нам способ приложить их для перемены направления движения и для уменьшения его размаха. Если рычаг при движении какой-нибудь машины качается между двумя крайними положениями, то мы можем занимать движение в разных расстояниях от оси качания и с той, или иной стороны ее; вот почему мы можем, пользуясь рычагом, перемещать золотник помощью тяги, укрепленной шарниром в избранной точке рычага, в желательном для нас направлении и на заданную величину.

Менять направление движения золотника для нас необходимо потому, что машина паровоза должна быть реверсивна (обратима), т.-е. иметь прямой (вперед) и обратный (назад) ход. Если бы речь шла только об одном ходе, то мы могли бы устроить очень простой парораспределительный механизм. Вспомним подвижной рисунок, которым мы пользовались, рассматривая различные положения поршня в цилиндре при впуске и выпуске пара. Сделаем такой рисунок, прикрепим его к чертежной доске или к доске стола, вырежем из бумаги, как и прежде, поршень и золотник с их штоками, согласно размерам в миллиметрах, написанных на рисунке 9; наложим их на рисунок так, чтобы поршень был в правом мертвом (крайнем) положении. Затем возьмем полоску бумаги длиною в 200 миллиметров и сколем один ее конец с концом поршневого штока (крейцкопф) кнопкой так, чтобы кнопка лежала своим кружком на рисунке, а острием вверх; другую кнопку так же снизу воткнем в конец золотникового штока. Припомним, что, когда поршень находится в правом крайнем положении (обозначенном цифрой I), золотник должен быть сдвинут со своего среднего места и открывать внутренней кромкой правого своего поршенька впуск пара в правый впускной канал цилиндра; в то же время в левой стороне должен быть открыт выпуск пара. Расстояние, на которое сдвинута кромка поршенька от края впускного канала, называют линейным опережением выпуска. В нашем паровозе «С» это очень небольшая величина, — всего 4 миллиметра! Прикиньте глазом это смещение, и вы поймете, насколько точно конструируются (строятся) современные паровозы. Как ни огромен паровоз, но в его машине излишек или нехватка в размере одного миллиметра, то, что металлисты называют «допуском», имеет очень большое значение.

Установив, как сказано, золотник на нашем подвижном рисунке, наколем теперь полоску бумаги на острие кнопки, торчащее из-под конца золотникового штока, на расстоянии 20 миллиметров от верхнего конца, а конец полоски приколем к чертежной доске или к столу, на котором лист рисунка лежит, кнопкой или булавкой. Теперь осторожно начнем двигать поршень так, как бы он двигался в натуре, и не давая золотнику сдвигаться в стороны, будто он движется в своей камере. Наблюдая взаимные перемещения поршня и золотника, мы увидим, что они в точности соответствуют тому, что должно происходить при работе машины паровоза: золотник своевременно впускает и выпускает пар, и под его давлением поршень должен притти в возвратно-поступательное движение. Подобное парораспределение и устраивается в паровых насосах Вортингтона, где не надо ни менять скорости движения, ни его направления. Для паровоза ограничиться таким устройством нельзя. Поэтому в кулиссном приводе Гейзингера движение золотника от рычага, присоединенного к концу поршневого штока, применяется единственно для предварения впуска и выпуска, почему верхнее плечо рычага делается очень коротким, т.-е. шарнирное соединение золотникового штока с рычагом очень близко к его неподвижному на нашем рисунке концу; рычаг этот, следуя за движением кривошипа, если смотреть со стороны, качается, подобно маятнику, почему его и называют иногда маятником кулиссного механизма (на рисунке 11 маятник обозначен буквой L). Посмотрев на паровоз, вы после сказанного легко отыщете маятник; при этом вы, конечно, обратите внимание на то, что нижним своим концом маятник соединен шарниром не прямо с крейцкопфом, а посредством серьги к отростку, протянутому вниз от крейцкопфа. Сделано это для избежания подергиваний привода, искажающих его работу. Эти подергивания и вас, наверное, неприятно удивят, когда вы будете работать с своим подвижным рисунком. Дело в том, что крейцкопф движется по прямой линии (эта линия — ось цилиндра), а нижний конец маятника, качаясь, движется по дуге круга и, если он не особенно длинен, от этого подергивает золотниковый шток, раскачиваясь слегка вверх и вниз. Присоединяя маятник к отростку крейцкопфа, мы можем его сделать более длинным, и тогда его нижний конец будет двигаться по окружности большего радиуса, и поэтому путь его будет более похож на прямолинейный, отчего подергивания вверх и вниз станут меньше, а если сделать еще промежуточную серьгу (Г на рис. 11), то она и совсем устранит подергивание маятника; выгода устройства серьги еще та, что благодаря ей мы можем укоротить золотниковый шток и, подвинув привод ближе к цилиндру, дать простор другим частям кулиссного механизма. Именно так и устроено «опережение» впуска в парораспределении нашего паровоза. На рис. 12 даны в миллиметрах размеры маятника, отростка и серьги, подходящие к модели цилиндра с золотником, изображенных на рисунке 9.

Пользуясь этими размерами и общим видом кулиссы Гейзингера (нижняя часть рис. 11), не трудно построить из картона модель описанной части парораспределения нашего паровоза, — она называется «эксцентриком опережения». Теперь посмотрим, как достигается кулиссой Гейзингера увеличение впуска пара, т.-е. увеличение «отсечки», и перемена хода машины. Для достижения этого мы занимаем движение от ведущего колеса, устанавливая на нем особый, кроме ведущего, кривошип. Если вы приобрели некоторый навык в делании подвижных рисунков, то для вас, я думаю, не трудно будет изготовить еще один чертеж паровозной машины, при чем цилиндр и поршень, золотниковая коробка и золотник пусть останутся прежние, а маятник сделайте с серьгой и присоедините его к отростку крейцкопфа, приклеив к концу штока под прямым углом вниз кусочек бумаги. Лучше, если вы вырежете движущиеся части вашей модели из картона. Затем на линии цилиндра отметим положение центра колеса. Чем дальше будет колесо от цилиндра, тем правильнее будет работать модель. Достаточно поместить центр колеса на расстоянии от левого крайнего положения поршня равном четырем или пяти ходам поршня. Самого колеса и ведущего кривошипа пока не стоит делать, но будем, не забывая, думать, что они есть. Пусть кружок бумаги поперечным размером в 160 миллиметров будет изображать среднюю часть колеса; мы его приколем в центре кнопкой к рисунку в месте, намеченном для оси колеса. Вслед за тем нам надо задаться наибольшим размахом золотника или его наибольшим ходом, — чтобы обеспечить полное открытие золотником впускных и выпускных каналов. Допустим, что на нашем чертеже для этого золотник должен иметь наибольший ход в 70 миллиметров.

Для вас, после знакомства с кривошипным механизмом, должно быть ясно, что перемещение в 70 миллиметров в обе стороны мы можем сообщить золотнику от кривошипа длиною в 35 миллиметров. Отмерим на кружке, который мы утвердили на месте паровозного колеса, от центра 35 миллиметров, проколем в конечной точке отмеренной длины кружок кнопкой острием вверх, это и будет необходимый нам золотниковый кривошип. Мы можем его соединить с золотниковым штоком длинной штангой, но она была бы при своей длине или тяжелой, если мы захотим ее сделать прочной и несгибаемой, или зыбкой, если мы ее сделаем легкой и тонкой. Кроме того, такое прямое соединение из-за того, что золотник находится высоко над цилиндром, причинит неравномощность движений золотника, или несимметричность парораспределения, как мы говорили раньше. Попробуйте сделать такое соединение полоской картона, поверните несколько раз сделанный вами кривошип, и вы легко убедитесь, что действительно прямое соединение кривошипа с золотником искажает парораспределение. Поэтому мы должны передать движение золотнику от устроенного нами кривошипа при помощи вспомогательных рычагов. Зная свойство рычагов, вы сумеете сделать это подобно тому, как мы этого достигли с маятником, обеспечивающим «линейное опережение». Попробуйте это сделать, разъединив временно золотниковый шток с маятником. При этом надо помнить, что поршень у нас приводит во вращение колесо при помощи шатуна и кривошипа, — мы их не сделали потому, что на подвижном рисунке трудно насадить два кривошипа (они бы мешали один другому). Помня об этом, мы поймем, что устроенный нами кривошип приводится в движение от главного ходового (или ведущего) кривошипа, и потому нам надо выбрать толково взаимное расположение двух кривошипов — ведущего и кулиссного (золотникового). Без дальних слов скажем, что оба эти кривошипа устанавливаются на ведущем колесе почти под прямым углом один к другому, т.-е. на расстоянии почти четверти оборота колеса. Значит, когда поршень находится в одном из крайних положений в цилиндре, а кривошип в одной из мертвых точек, — тогда кулиссный кривошип находится или в верхней или в нижней точке и, стало-быть, соединенный с ним золотник — в середине своего движения. Такое расположение обеспечивает впуск и выпуск пара золотником. Зная это, вы можете попробовать свою способность к изобретению. Разрежьте чрезмерно длинный шатун, нужный нам для соединения кривошипа с золотником, посередине. Потом при помощи промежуточного рычага передайте движение от кривошипа золотнику посредством половинок разрезанного шатуна. Решить эту задачу можно разными способами. Я расскажу, как это сделано в кулиссном механизме Гейзингера. Тут введением между двумя штангами, соединяющими кривошип с золотником, промежуточного рычага особой формы, решена не только задача равномерного перемещения золотника; этот промежуточный рычаг, называемый кулиссой (Q на рис. 11), дает еще возможность менять ход паровоза с переднего на задний и обратно, а также и изменять по желанию наполнение цилиндра машины свежим перегретым паром. В кулиссе проделан по дуге круга прорез; выгнутой своей стороной кулисса обращена назад к кривошипу ведущего колеса (на рис. 11). Кулисса прилажена к раме паровоза так, что она качается около своей средины и стало-быть есть двуплечий рычаг. Кулисса получает движение от кулиссного шатуна В, соединяющего ее нижний конец с парораспределительным кривошипом. Чтобы кулисса совершала одинаковые качания вправо и влево, кулиссный шатун должен быть достаточной длины. Его примерные размеры определяют следующим способом. Если мы хотим от кулиссы получить размахи золотника, то они не могут быть больше расстояния между двумя крайними положениями нижнего или верхнего конца кулиссы; это же расстояние, примерно, вдвое больше длины кулиссного кривошипа. Так мы в начале и предполагали, наметивши занять от него движение.

Кулисса соединяется с золотником. В дуговом прорезе кулиссы может передвигаться «кулиссный камень». Это стальная штука с закрайками, обработанная так, что она входит плотно в разрез и держится в нем закрайками. В кулиссный камень вделан палец для шарнирного соединения с золотниковой тягой (N). Длина золотниковой тяги точно равна радиусу дуги кулиссы. Иными словами говоря, это значит, что линию прореза мы получим, если закрепим один конец золотниковой тяги, а в середину отверстия, надеваемого на палец кулиссного камня, укрепим карандаш острием вниз. Ведя теперь за конец тягу, начертим на подложенном листе или доске часть круга — дугу; она должна точно совпадать с дугой, которую начертил бы, двигаясь в своем прорезе, кулиссный камень, карандашом, укрепленным на оси его пальца. Теперь нам остается только найти место на штоке золотника для соединения с ним свободного конца золотниковой тяги. Для этого устанавливаем главный кривошип в положение среднее между двумя мертвыми точками, т.-е. в самом верхнем или нижнем положении. В это время крейцкопф займет, примерно, среднее положение, и соединенный с ним маятник линейного опережения висит отвесно. Кулиссный камень с надетой на его палец золотниковой тягой установим как раз в середине прореза кулиссы над осью, вокруг которого кулисса вращается. Сама кулисса при таком положении крейцкопфа должна занять одно из своих крайних положений, так как кулиссный кривошип будет на мертвой точке и отклонит кулиссной тягой (шатуном) нижний конец кулиссы вправо, если ведущий кривошип находится в нижнем среднем положении, и влево в противном случае. Установив так механизм, мы двигаем золотниковую тягу вокруг ее кулиссного шарнира до той поры, пока она не ляжет своим концом на верхнюю часть маятника над тем местом, где к нему прикреплен шарниром золотниковый шток. В этом месте маятника мы и соединим его шарниром с концом золотниковой тяги, идущей от кулиссы. На рисунке 13 показано такое соединение кулиссного кривошипа посредством кулиссы и золотниковой тяги с золотником. При этом на чертеже мы изображаем не внешние очертания частей механизма, не вид их, а только существенные для нас размеры.

После того как вы выполнили подвижные чертежи поршня и золотника, для вас не составит труда сделать и этот рисунок при помощи линейки, циркуля и чертежного треугольника с прямым углом. Размеры отдельных частей указаны на рисунке в миллиметрах в натуральную величину, при чем предполагается, что точки встречи (пересечения) линий означают центры шарниров и соединений, около которых совершается движение тяг, кривошипов и рычагов.[2] Обратите внимание, каким образом мы поместили кулиссу на рисунке. Камень кулиссы уставлен как раз в ее средине, и золотниковая тяга направлена горизонтально, или, вернее, параллельно оси цилиндра и, стало-быть, параллельно движению золотникового штока.

Сохраняя размеры этого рисунка, мы можем начертить еще несколько таких же для различных положений ведущего кривошипа, крейцкопфа и опережающего ведущий кривошип на примерно четверть оборота кулиссного кривошипа. Или, по старой памяти, мы можем изготовить подвижной чертеж из полосок бумаги и двигать его из одного положения кривошипа в другое. Исследовав тем или другим способом полный оборот ведущего колеса, мы увидим следующее. При положении кулиссного камня по средине кулиссы, хотя она и совершает размахи, но не оказывает никакого влияния на движение золотника. Он, как и раньше в первом нашем подвижном чертеже парораспределения, получает движение только от маятника, соединенного с крейцкопфом; стало-быть при этом получаются только предварительные впуски пара около мертвых положений кривошипа. Затем мы обратим внимание на следующее. Поставим поршень в одно из крайних положений, а кулиссный кривошип в средине; мы можем в этом положении представить себе, что передвигаем камень кулиссы в ее прорезе из среднего положения в то или другое крайнее, и при этом золотник не шевельнется: точка его соединения с концом золотниковой тяги остается недвижимой. Совсем иное будет дело, если кулисса в наклонном положении вправо или влево. Если передвигать камень теперь из конца в конец кулиссного прореза, то золотниковая тяга заставит двигаться золотник, увлекая его вправо или влево, в зависимости от того, куда имеет наклон кулисса. При этом золотник передвигается из одного крайнего положения в другое. Теперь представьте себе, что мы поставили кулиссный камень в самый нижний конец кулиссы, когда поршень занимает левое крайнее положение в цилиндре и машинист открыл регулятор, впуская пар через перегреватель в золотниковую коробку. Допустим, что это мы рассматриваем правую машину паровоза. Для пара открыт ход под поршень (предварительный впуск). Как только левая машина паровоза сдвинет кривошип нашей правой машины с мертвой точки, под давлением пара поршень ее двинется, приводя в движение весь парораспределительный механизм; кулиссный кривошип потянет нижний конец кулиссы влево, и кулиссная тяга увлечет влево же золотник, который будет открывать левое паровпускное окно, и машина движется вправо (передний ход). Пусть поршень займет положение, изображенное на рисунке 9 цифрой V; если в этом положении мы начнем двигать кулиссный камень из крайнего положения в среднее, мы увидим, что золотник движется вправо и закроет паровпуск раньше, чем это случилось бы, если бы кулиссный камень оставался в своем крайнем положении. Но движение поршня при этом не изменяется. Сократилась только отсечка пара и уменьшилось наполнение цилиндра свежим паром. Стало-быть, наша кулисса дает возможность паровозу работать при разных наполнениях цилиндра. Когда кулиссный камень занимает крайнее положение, — размахи золотника самые большие, впускные каналы открываются надольше, и паровоз работает с наибольшими наполнениями. Около средины — с малым. Если же камень в среднем положении, то пар все-таки подается в цилиндр, так как золотник движется маятником от крейцкопфа, и при открытом регуляторе паровоз может сдвинуться с места.

Если мы, достигнув средины кулиссы, двинем камень ее дальше, то (при наклонном положении кулиссы) золотник передвинется через среднее свое положение и откроет впуск пара навстречу движению поршня, а с другой стороны откроет выпуск пару на волю. При таком обороте дела (мы его называем «контр-пар») движение паровоза сначала затормозится потому, что поршню придется двигаться против течения пара, а потом изменится на обратное. Следовательно, кулисса дает возможность не только уменьшать и увеличивать отсечку (наполнение), но и менять направление движения машины. Мы добились реверсивности паровозной машины. Кулиссный камень передвигается в кулиссе при помощи коленчатого рычага, поднимающего и опускающего конец золотниковой тяги, близкий к камню.

Тяга от переводного рычага проведена в будку к машинисту; он может передвигать эту тягу при помощи винта с колесиком и рукояткой — это устройство и называется реверс (см. рис. 14), потому что машинист при его помощи реверсирует (меняет на обратный) ход паровоза, а также меняет отсечку: когда паровозу трудно везти или сдвинуть поезд с места, машинист устанавливает реверсом камень кулиссы в крайнем положении, и паровоз работает свежим паром со всей доступной ему мощностью. Переменять ход реверсом принято после полной остановки паровоза. К «контр-пару» на ходу мы прибегаем только в случае надобности экстренно остановить паровоз.

Быть-может, вы пожелаете более подробно ознакомиться с движением поршня, кривошипа и парораспределительного механизма нашего паровоза. Для этого вам не нужно непременно изучать настоящий паровоз, это не всем доступно. Вам достаточно построить для себя модель паровозного движения или, что то же, кинематографический (подвижной) рисунок. Изготовить модель можно из дерева. На рисунке, приложенном в конце книги, изображена разобранной построенная в моей мастерской модель паровозной машины со внутренним впуском. Паровоз, взятый для модели, мало отличается от нашего паровоза серии «С». Отдельные части модели выпилены из березовой доски толщиною в 3–5 миллиметров. Это можно сделать ручным лобзиком. Для пальца кривошипа и для кулиссного камня этой модели вам понадобятся две точеные кругляшки, хотя можно обойтись и неточеными чурочками, округленными на-глаз от руки напильником. Шарнирные соединения могут быть сделаны в этой модели двояким способом: на заклепках или на винтах. При первом способе надо вырезать из тонкой жести маленькие шайбочки и, пробив в них отверстия, сгладить заусенцы от пробойника напильником; такие шайбочки из жести есть и в продаже; затем вам понадобятся тонкие машинные гвоздики с плоскими головками. Просверлив в концах собираемой пары рычагов дырочки, накладывают рычаги концами, пропускают насквозь гвоздик с надетой на него заранее шайбочкой; на выступивший конец гвоздика надевают вторую шайбочку и, отрезав излишек гвоздя кусачками, расклепывают конец гвоздика легким молотком, плотно прижав собираемые части со стороны шляпки гвоздика к обуху топора или к утюгу. Такие шарниры довольно прочны, но их нельзя разобрать. Поэтому лучше собирать модели на винтах. В конце того рычага, который будет наложен сверху, просверливают чистое отверстие (лучше всего цилиндрическим сверлом), а в конце другого рычага намечают точно центр отверстия (куда ввинчивают потом шуруп) и соединяют затем части шурупом с круглой головкой, который ввинчивается в отмеченное на второй части место; верхняя часть шурупа (где на нем нет нарезки) должна свободно, но не хлябая, вращаться в отверстии и служит осью шарнира. Чтобы отверстия не разрабатывались при движении модели и модель двигалась легче, хорошо в отверстие, через которое в наложенном рычаге проходит шуруп, вставить металлические втулочки. Прекрасно исполняют роль таких втулочек пистоны, вставляемые обычно в кожу обуви для продергивания шнурков; к пистонам надо подобрать винтики так, чтобы они двигались в них легко, но не хлябая. В просверленное в рычаге отверстие сначала вставляется пистон, а затем уже винт и свинчивается с нижней частью. Собранная таким образом модель движется очень легко, и если сделать ведущее колесо потолще и потяжелее, то оно исполняет роль маховика в одноцилиндровой машине и помогает кривошипу переходить через мертвые точки. Поэтому эту модель можно приводить в действие, двигая взад и вперед поршень в разрезе цилиндра; тогда колесо паровоза приходит во вращение, и все части модели играют точно так, как в настоящем паровозе, и можно проследить движение золотника; модель собирается на доске.

В начале сборки на доске проводится прямая черта, которая будет линией цилиндров; точно так начинается и сборка машины настоящего паровоза, только там по меткам, сделанным на раме паровоза, линия цилиндров намечается чаще всего натянутой нитью. Затем вам надо установить на место разрез цилиндра так, чтобы линия, проведенная на доске, пришлась на его оси. Затем вставляют на место поршень с присоединенным к его штоку на шарнире шатуном, а последний надевают отверстием на вклеенный наглухо в колесо палец. Поршень в цилиндре ставится на переднюю мертвую точку; растянув кривошип и шатун, ищут на линии цилиндра место для оси колеса, на котором его и закрепляют винтом. Колесо, конечно, должно свободно вращаться на винте. Затем на палец кривошипа утверждают прочно тремя винтиками кулиссный контр-кривошипчик, соблюдая точно угол между ведущим и кулиссным кривошипом, указанный на общем чертеже. Так как точная установка кулиссного кривошипа решает все, то лучше всего не закреплять контр-кривошипчик наглухо, привинтив его только одним винтом, чтобы можно было, слегка поворачивая при регулировке кулиссы контр-кривошипчик, найти его настоящее положение и в нем окончательно закрепить. Кулисса модели устанавливается на бабашке, в которой просверлено посредине чистое отверстие, сквозь него пропускается винт, укрепляющий кулиссу на доске и служащий ей осью. Склепав как следует все движение, вставляем камень кулиссы в ее прорез, отыскиваем место для кулиссы, сообразно с положением золотника и поршня; при этом надо руководствоваться правилами, следующими из всего, что мы ранее говорили о кулиссном распределении Гейзингера. Именно: при центральном (среднем) положении камня в кулиссе золотник должен непременно слегка приоткрывать на равные величины оба паровпускных отверстия цилиндра; если ведущий кривошип находится на одной из мертвых точек, то при переводе кулиссного камня из одного крайнего положения в другое золотник не должен двигаться; если ведущий кривошип находится в крайнем верхнем, или крайнем нижнем своем положении (а поршень около середины своего хода), то при переводе кулиссного камня из одного крайнего положения в другое золотник должен переместиться на полный свой размах и закрыть паровпускное отверстие, бывшее до того открытым, открыв одновременно ранее бывшее закрытым; качания кулиссы вправо и влево от положения, занимаемого ею при мертвых точках поршня, должны быть равны. Если соблюдены эти правила, модель будет точно показывать все подробности движения паровозной машины. Конечно, при сборке кулиссы вы встретите еще некоторые мелкие затруднения, как их встретил и я со своими сотрудниками при постройке моих моделей; я о них умалчиваю, потому что работающему над сборкой модели будет приятнее преодолеть их самому; затруднения, впрочем, часто возникают в самом ходе работы — искать их причины и устранять составляет главную прелесть этого занятия. При изготовлении кулиссы важно: точно соблюсти расстояние между отверстиями в рычагах, надписанные на очертании каждой части на особом листе, приложенном в конце книги. На этом листе части модели изображены в их действительную величину, и их прямо можно переводить для выпилки на доску помощью копировальной бумаги; отверстия же надо наметить очень точно потом на изготовленных частях, пользуясь линейкой с миллиметровыми делениями. Ведущее колесо изображено на листе только частью: пользуясь этим рисунком, вы легко начертите колесо прямо на доске. Спицы можно и не делать, потому что, как мы с вами теперь хорошо понимаем, нам важно в колесе только расстояние между центром его и центром кривошипного пальца. Сплошное колесо даже лучше — оно потяжелее и прекрасно выполняет дело маховика.

Если бы вам удалась эта модель, а я в этом не сомневаюсь, то вы вздумаете, быть-может, построить модель точно такого парораспределения, какое у паровоза серии «С». На этот случай я даю все размеры нашей машины в миллиметрах. Зная их и устройство кулиссы, имея уже солидный опыт по постройке и сборке первой модели, вы теперь сумеете сделать себе чертежи модели. Лучше всего строить ее в одну пятую натуральной величины, т.-е. уменьшить все размеры в пять раз. Надо помнить, что размеры частей, соединяемых шарниром, понимаются, как расстояние между центрами отверстий, которые вам придется делать при соединении частей. Вот нужные вам цифры:

^{Ход поршня…………………………………………………………………………700 мм}

^{Поперечник (диаметр) цилиндра……………………………………………550}

^{Расстояние между срединами паровпускных отверстий……………472}

^{Длина ведущего кривошипа……………………………………………………350}

^{Длина ведущего шатуна…………………………………………………………2240}

^{Золотник: диаметр…………………………………………………………………250}

^{Золотник: толщина каждого поршенька……………………………………85 мм}

^{Расстояние между внешними кромками поршеньков…………………525}

^{Линейное опережение впуска……………………………………………………4}

^{Длина кулиссного шатуна………………………………………………………1169}

^{Расстояние оси вращения кулиссы от линии оси цилиндров………620}

^{Длина золотниковой тяги………………………………………………………1315}

^{Расстояние шарнира серьги от центра крейцкопфа……………………213}

^{Длина серьги……………………………………………………………………………267}

^{Длина маятника…………………………………………………………………………962}

^{Расстояние от верхнего конца маятника до шарнира золотникового штока……………………………………………………………………………………………………92}

^{Расстояние между осями золотникового и поршневого штоков………535}

^{Поперечник ведущего колеса………………………………………………………1820}

^{Длина кулиссного кривошипа………………………………………………………170}

^{Золотник: толщина каждого поршенька…………………………………………85 мм}

Общий упрощенный очерк соединений кулиссы паровоза «С» показан в углу рисунка выкроек. Пользуясь этим рисунком (или рис. 13) и указанными размерами отдельных частей машины, можно начертить их в уменьшенном размере и по этим рисункам изготовить их, собрав затем сообразно с общим расположением парораспределения.