stringtranslate.com

Двигатель балки Grasshopper

Анимация для Grasshopper Linkage.

Размеры:
Голубая ссылка = a
Желтая ссылка = 2a
Зеленая ссылка = b
Вертикальное расстояние между наземными суставами ≈ 2a
Горизонтальное расстояние между наземными суставами ≈ b
Немецкий стационарный двигатель 1847 года

Лучевые двигатели Grasshopper — это лучевые двигатели , которые вращаются на одном конце, а не в центре.

Обычно шатун коленчатого вала располагается между поршнем и осью балки. [1] То есть, они используют рычаг второго рода , а не обычный рычаг первого рода.

Происхождение

Модель паровой кареты Уильяма Мэрдока 1784 года

Первым зарегистрированным примером балки-кузнечика была модель паровой повозки Уильяма Мердока 1784 года. [2] Балка давала незначительное механическое преимущество и, по-видимому, использовалась в основном вместо траверсы , для того, что фактически было двигателем с возвратным шатуном . Американский инженер Оливер Эванс спроектировал высоконапорный морской двигатель-кузнечик в 1801 году, [примечание 1] и в 1805 году построил Oruktor Amphibolos , земснаряд -амфибию . [2]

Почти все двигатели Grasshopper размещали коленчатый вал между поршнем и осью балки. Это позволяло использовать длинный ход поршня и более короткий ход кривошипа, хотя и с большей силой. Это было выгодно для ранних паровых двигателей низкого давления [примечание 2] , которые имели ограниченную силу цилиндра, но могли увеличить свою мощность, используя более длинный цилиндр. Несколько исключений, такие как лодки американцев Оливера Эванса и локомотивы Grasshopper Финеаса Дэвиса , изменили это и разместили цилиндр между осью и кривошипом: рычаг третьего рода.

Многие двигатели «Кузнечик» были построены как стационарные двигатели . Несколько известных ранних паровозов использовали балочные двигатели, все из которых были по образцу «Кузнечик». Гораздо больше двигателей «Кузнечик» были построены как морские двигатели .

Судовые двигатели

Двигатель морской кузнечик

Одним из наиболее важных применений двигателя кузнечика было его использование в качестве морского двигателя для колесных пароходов . После неудачных экспериментов Эванса с Oruktor Amphibolos первым успешным двигателем кузнечика стал двигатель первого коммерчески успешного парохода PS Comet 1812 года. [3] В морском использовании двигатель кузнечика назывался двигателем «полурычага» [примечание 3] и  использовал пару низко расположенных рычагов, по одному с каждой стороны цилиндра. Это обеспечивало низкий центр тяжести для устойчивости и высокий коленчатый вал, подходящий для приведения в действие гребных колес. Конструктор двигателя Comet Генри Белл создал образец для двигателя, который будет широко использоваться для колесных пароходов в течение следующего полувека. [3]

Стационарные двигатели

В отличие от тяжелого каменного корпуса двигателя, используемого для поддержки балки и шарнира обычного балочного двигателя, балка Grasshopper вращалась на качающемся звене. Шатунный палец переносился непосредственно балкой и перемещался по прямой линии вертикально, шарнир балки слегка перемещался вбок на своем звене, чтобы обеспечить это. [примечание 4] Это упростило необходимость в параллельном движении звена на поршневом штоке. Таким образом, двигатели Grasshopper были легче обычных балочных двигателей и могли быть полностью построены на заводах, а не требовали значительных монтажных работ, выполняемых на месте. Это способствовало использованию двигателей Grasshopper для двигателей меньшего размера. Некоторые производители, в частности Easton & Amos из Southwark , специализировались на таких двигателях. Многие из них использовались для перекачивания, но не для питания больших мельниц .

Выжившие стационарные двигатели

Видеозапись двигателя-кузнечика в действии в Музее науки и промышленности в Манчестере

Паровозы Grasshopper

Пыхтящий Билли
Кузнечик Атлантический Балтимор и Огайо

Примечания

  1. ^ Концепция, аналогичная локомотиву высокого давления Тревитика того же периода.
  2. ^ Хотя в свое время их называли двигателями «высокого давления», по сравнению с более ранними атмосферными двигателями эти двигатели низкого давления вскоре были вытеснены после разработки цилиндрического дымоходного котла .
  3. ^ Морской аналог двигателя-лучей, называемый «рычажным двигателем».
  4. ^ Поскольку шатунный палец движется по дуге относительно оси балки, их горизонтальное расстояние неизбежно меняется. В двигателе Уатта параллельное движение звена позволяет это, позволяя цилиндру и оси балки оставаться на месте. В кузнечике качающееся звено позволяет балке немного двигаться вокруг цилиндра и звена кривошипа, которые остаются в одной вертикальной плоскости.

Ссылки

  1. ^ Кроули, TE (1982). Лучевой двигатель . Издательство Сенесио. стр. 95–96. ISBN 0-906831-02-4.
  2. ^ ab Semmens, PWB; Goldfinch, AJ (2003) [2000]. Как на самом деле работают паровозы . Оксфорд: Oxford University Press . стр. 97. ISBN 978-0-19-860782-3.
  3. ^ ab Rippon, Commander PM (1998). Эволюция инженерии в Королевском флоте . Том 1: 1827-1939. Spellmount. стр. 19–20. ISBN 0-946771-55-3.
  4. Кроули 1982, стр. 64–65.
  5. Кроули 1982, стр. 67.
  6. Кроули 1982, стр. 75.
  7. Кроули 1982, стр. 95–96.
  8. Кроули 1982, стр. 99.
  9. Кроули 1982, стр. 102.
  10. Кроули 1982, стр. 109.
  11. ^ Снелл, Дж. Б. (1964). Ранние железные дороги . Вайденфельд и Николсон. стр. 38.
  12. ^ Кинерт, Рид (1962). "VI: "Кузнечики" имеют свой день". Ранние американские паровозы . Superior Publishing. стр. 53, 56.