Как сделать маленький винт
Простой расчет и изготовление самодельных винтов.
Обычно в этом случае есть только одна причина, которая останавливает здоровую идею: как получить винт с заданными характеристиками?
Рис 1. Теория винта. Шаг винта.
Аналогичная ситуация возникает, если нужны два винта разного направления вращения, или если нам понадобились 3-4 лопастные винты. Все это решаемо при наличии разумного подхода и простейших инструментов.
Рис 2. Определение угла наклона профиля винта.
Рис 2. Определение всех углов наклона во всех расчетных точках
Выполнив аналогичные построения для всех 6-ти сечений винта мы получим ширины винта на расстоянии 12.5, 25.0, 37.5, 50, 62.5 и 75 мм. Строить большее количество сечений можно, но особой точности это не добавит. В итоге на рис 2., обведя полученные ширины винта в шести точках, мы получим профиль винта на виде сверху.
Далее изготовляем шаблон винта из картона или любого другого (см рис 3.) плотного материала и переходим к изготовлению собственно требуемого винта (150х100 мм).
Рис 3. Шаблон и размеченная заготовка винта
Рис 4 Вид на размеченную заготовку сверху.
Рис 5 Вид заготовки сбоку и сверху
Рис 6. Балансирова заготовки
Рис 7. Разметка выборки передней части
Рис 8. Разметка выборки задней части.
На виде снизу(сзади) проводим линии отстоящие от края винта примерно на 1 мм. Нижняя часть винта как раз задает шаг (или угол наклона сечения).
Рис 9 Выбранная задняя часть винта.
Затем начинаем убирать лишнюю дрвесину ножом или напильником начиная с нижней (задней) части винта согласно сделанной разметке. Убрав все сзади (снизу), отшкуриваем сначала крупной(120-160), а потом мелкой шкуркой заднюю часть винта.
Рис 10. Выбранная передняя часть винта
Рис 11. Балансировка отлакированного винта.
Обычно я окрашиваю изготовленный винт в традиционный черный цвет, а затем покрываю 2-4 слоями лака. Как правило я использую классический эмалит. Быстро сохнет и легко шлифуется. Во время окрвшивания и лакировки не стоит забывать о балансировке. См. рис 11.
Полученные таким образов винты, по моему мнению ничуть не хуже покупных пластиковых винтов, которые обычно тоже нуждаются в дополнительной балансировке. Если же вас больше устраивают винты из угле- или стекло- пластика, то используя изготовленный по описанной выше методе винт в качестве мастер-модели, вы можете изготовить формы для винтов из стекло- углепластика.
Более того, рассчитав и изготовив одну лопасть двухлопастного винта, вы сможете изготовить по ней формы для трех или 4-х лопастных винтов из стекло-угле-пластика, но это уже тема для отдельной статьи.
Как самому сделать винтик
Наивысшее проявление слесарного искусства со стороны учителя физики – это уменье сделать самому винтик взамен сломавшегося или потерянного. Это уменье может быть иногда очень полезно, потому что недостача одного винтика часто делает невозможным опыт с прибором.
Винты для физических приборов бывают обыкновенно трёх типов: с цилиндрической головкой (рис. 24), с полукруглой, снизу плоской головкой (рис. 25) и с плоской или слегка выпуклой, снизу конической головкой (рис. 26). Обыкновенно нарезка доходит до самой головки, как на рисунках, но если около винта, как оси, должна повёртываться прикрепляемая им часть, необходимо под самой головкой оставить часть потолще, без нарезки, ровно такой длины, как нужно, чтобы подвижная часть ворочалась без шатания. Если такого «анзаца», до которого можно завинтить винт накрепко, нет, то поворотная часть будет увлекать за собой винт вследствие трения, и он будет то завинчиваться слишком крепко, то отвинчиваться. (93) Для таких винтов гайки нарезаны в самой вещи. Винт с особой гайкой (рис. 27) называется «болт». Винты эти изготовляются для продажи на особого рода машинах очень аккуратно и дёшево их можно получать в магазинах, где продают принадлежности для часовщиков; более грубые продаются вместе со столярными шурупами. Винты эти железные или из мягкой стали; латунные бывают тоже в продаже, но редко. Винтами этими удобно пользоваться при самодельном изготовлении приборов, но для починок мало вероятия, что попадётся такой, какой нужно. Не только форма и размеры должны совпадать, но надо ещё, чтобы ход нарезки был тождествен, а в физических приборах ещё не успела распространиться метрическая система винтовых нарезок, выработанная берлинским «Рейхсанштальтом», и каждый мастер употребляет свою.
Поэтому желательно приобрести на всякий случай запас таких винтиков и «винтовальную доску» (рис. 28) с такой же нарезкой: такие обыкновенно имеются в тех же магазинах, где и винты. Вместе с винтами и с каждой винтовальной доской продают соответственные «метчики» (рис. 29), которыми нарезываются гайки. При замене винта прежде всего надо попробовать, не входит ли правильно в его гайку один из имеющихся метчиков, если нет, то приходится несколько «развертеть» дырку гайки, пока нарезка не будет удалена, и нарезать в ней новую нарезку ближайшим по толщине метчиком. Если с силой завинтить в гайку метчик подходящей толщины, но не тождественного «хода», нарезки будут частью срезаны, и новый винт не будет прочно держать, как это было уже объяснено выше.
Винтовальная доска (рис. 28) представляет собой стальную, закалённую пластинку, в которой сделаны гайки постепенно уменьшающегося диаметра. Подходящей толщины цилиндрик, слегка заострённый конически на свободном конце, с силой ввёртывают, при обильном смазывании маслом, в одну из этих гаек, острые края которой частью выдавливают, а частью вырезывают на нём (94) нарезку, соответствующую своей. Вертеть надо то вперёд, то назад, чтобы нарезки освобождались от стружек. При выдавливании винт обыкновенно кривится и легко ломается, поэтому рядом с гайкой просверливают две дырочки и соединяют их с ней прорезами. Таким образом образуются режущие края, и работа идёт легче и скорее. Иногда рядом оставляют другую гайку без надрезов и едва заметно меньшего диаметра, чтобы она могла служить для сглаживания работы и придавания каждому винту определённого диаметра.
Условие успеха – аккуратный диаметр приготовленного цилиндра; когда он мал, нарезка выходит неполная; если он велик, винт может сломаться при нарезывании, а если этого не случится, его поверхность выходит негладкой, и местами нарезки оказываются сорванными. Мерить можно по метчику пальмеровской винтовой меркой или часовщицким рычажным циркулем. При правильной работе «бланк» для винта вытачивают на токарном станке, но за неимением такового, «грешным делом», можно и выпилить напилком. Работа при этом никогда не выйдет аккуратной, но часто всё-таки окажется целесообразной.
Для выпиливания винтика надо взять кусок латунной, железной или стальной проволоки такого диаметра, какой должна иметь головка, но значительно длиннее, чтобы было за что держать во время работы. Винт заготовляют на величину его диаметра длиннее, чем нужно, потому что конец необходимо сделать потоньше, чтобы он вошёл в дырку винтовальной доски и нарезывание началось правильно; когда работа готова, конец с неполной нарезкой можно отрезать. Сначала, завинтив проволоку в тиски горизонтально, напиливают плоским драчёвым напилком с тупым краем одну фацетку, к губе тисков, и напиливают вторую, такую же фацетку; затем повторяют то же и получают четыре фацетки. Их продолжают симметрично напиливать, пока не получится квадратная призма той толщины, которую должен иметь цилиндр для изготовляемого винта. Тогда поворачивают на 45°, завинчивают в тиски и подобным же приёмом обращают четырёхгранную призму в восьмигранную. После этого остаётся обратить её в цилиндр; для этого, завинтив проволоку в ручные тиски, упирают восьмигранную призму в желобок, выпиленный в деревяшке, завинченной в тиски, постоянно поворачивают и округляют более мелким напилком. Если нужен «анзац», его сначала оставляют квадратным, а потом уже обращают тем же приёмом в цилиндр. При нарезывании винта проволоку завинчивают в тиски вертикально; винтовальная доска должна вращаться очень легко, когда винтики – в 1 – 2 мм, и только для более толстых чувствуется заметное сопротивление. Желательно (95) поддерживать винтовальную доску обеими руками, чтобы избежать бокового давления, способного искривить винт. Когда нарезка готова и винт в гайку входит, можно отрезать его от проволоки и оформить головку. Разрез для отвёртки делают пилой для металла и плоской «надельфейлей». Так как для этого потребуется завинтить в тиски нарезку, необходимо подкладывать картон, дерево, свинец или цинк (для стальных винтов).
Часто стальные винты бывают «отсинены». Для этого надо вычистить начисто поверхность головки и нагревать весь винт на лампе: на его поверхности появятся последовательно «побежалые цвета»: светло-жёлтый, золотисто-жёлтый, пурпуровый, синий, голубой, затем они повторятся в том же порядке, но уже неяркими и перейдут в серый. Яркость цветов первого порядка обусловливается хорошей полировкой и чистотой поверхности. При довольно быстром нагревании каждому цвету первого порядка соответствует определённая температура нагрева – от 120° до 350° Ц примерно. Но если нагревать долгое время при одной и той же температуре, окисление идёт дальше, и можно получить цвет дальнейшего порядка. По-настоящему перед отсиниванием винты закаливают для придания большей прочности их головкам.
Сделать винт по указанному можно в случае, когда его гайка свободна, но часто винт отламывается так, что часть его остаётся в гайке. Вывинтить его можно, если достаточная часть торчит, то её можно завинтить в тиски. Если же такой части нет, остаётся высверлить новую дырку и нарезать новую гайку, побольше. Иногда удаётся такой приём: просверливают вдоль оси винта дырку, немного поменьше его диаметра, заколачивают в неё стальное шило или кусочек стальной проволоки, нарочно приготовленный в виде притуплённой, остроугольной четырёхгранной пирамиды, и, завинтив её в тиски, пробуют отвинчивать. Если винт заржавленный или на нём сильно присохло масло, полезно перед попыткой отвинчивания нагреть довольно сильно, а также положить на несколько часов в керосин. Когда нельзя нагревать весь предмет, накаливают железный прутик и приставляют его конец к выдающейся части винта.
При нарезании новой гайки в готовой части прибора надо действовать очень осторожно: если приложить побольше силы или надавить метчик на сторону, его легко отломать. А если метчик сломается в нарезываемой гайке, его обломок редко удаётся вывинтить. Высверлить его тоже нельзя иначе, как нагрев предварительно до тёмно-красного каления, потому что он твёрдо закалён. Но готовую часть прибора почти никогда нельзя бывает прокалить без повреждения, поэтому-то и нужна крайняя осторожность. Метчик завёртывают обыкновенно в ручные тиски и ввёртывают его, вращая то вперёд, то назад, причём при самом (96) начале необходимо нажимать вперёд. Обыкновенно при вращении вперёд сопротивление быстро возрастает, а если винт отвернуть немного назад, опилки с маслом выделяются, и можно опять повернуть ещё немного вперёд и т. д.
Надо уметь приготовить самому и метчик, потому что они ломаются и теряются. Для этого надо приготовить сначала винт из инструментной стали, но аккуратно, чтобы нарезка вышла в верхней части полная. Для этого можно конец опилить потоньше, попробовать нарезывать, и по указанию первых нарезок подпилить остающуюся часть. Когда нарезка готова, надо получить режущие края: для этого всего проще – спилить на конце четыре взаимно перпендикулярные фацетки, придающие метчику пирамидальную форму. При этом у основания винтовой нарезки надо спилить столько, чтобы посредине фацетки нарезки только что исчезли, а к концам фацетки должны взаимно пересекаться так, чтобы на свободном конце метчика от нарезки оставался едва заметный след на углах. Иначе метчик не войдёт в дырку и не начнёт резать. Метчики толще сантиметра обыкновенно снабжают желобчатыми нарезками, чтобы получить более острые режущие углы, но для маленьких это неудобно. Такой длинный конический метчик годится вполне для сквозных гаек; если же гайка не сквозная, надо иметь ещё другой, у которого спилены всего оборота три, и то не вполне: он войдёт после первого и дорежет гайку. Когда же необходимо иметь полную нарезку до дна гайки, пользуются ещё третьим метчиком, вполне цилиндрическим, с фацетками, не уничтожающими верхний край нарезки и на конце.
Делаем гребной винт для лодочного мотора своими руками
Гребные винты для лодочного мотора
Универсального винта не существует. Если бы такой и был, его бы с завода ставили на все моторы. Но гидродинамика винта гораздо сложней, чем может показаться на первый взгляд. Поэтому гребные винты следует выбирать исходя из параметров конкретного мотора с учетом тех задач, который водномоторник ставит перед своим судном. В частности, для рыбалки или для катания на водных лыжах потребуются различные винты. Более того, рыбалка в одиночку или в дружной компании из 3-4 человек — это совершенно разные сценарии использования судна. Чтобы сделать правильный выбор, нужно учитывать целый ряд параметров:
Тип конструкции
Все существующие варианты винтов можно разделить на несколько групп по количеству лопастей. Не существует однозначно лучших или худших типов — каждый обладает собственным набором сильных и слабых сторон:
В каких случаях можно делать литые винты?
Литые элементы можно делать небольшого диаметра
Из каких материалов можно делать формы для отливки?
Формы делаются из материалов: гипс, цемент, стеклопластик.
От каких факторов зависит уровень шума работающего движка?
Звуковые волны генерирует вибрация различных элементов конструкции, чем она больше, тем больше амплитуда звуковых волн.
Материал
Винт для лодочного мотора может быть изготовлен из алюминия или стали. И у первого, и у второго решения есть свои сторонники и противники. Алюминиевые и стальные винты имеют значительные различия по своим потребительским качествам:
Количество оборотов мотора
В инструкции к мотору указано количество оборотов, рекомендованное для конкретной модели. Для проверки необходимо взять тахометр, разместить одного пассажира в лодке со стандартным винтом и выкрутить полный газ. Если мотор раскручивается ровно до рекомендованного числа оборотов (например, 5500), то винт подобран правильно. Любые отклонения нежелательны:
Если мотор демонстрирует эталонные значения с 1 пассажиром, то с 3 пассажирами число оборотов просядет. В этом случае нужно установить грузовой винт — у него будет ниже показатель шага (измеряется в дюймах). Чем выше этот параметр, тем быстрее плывет лодка. например, винт с шагом 12 «вытягивает» только 4600 оборотов. Один шаг меняет число оборотов примерно на 200-300. Если установить «девятку» (винт с шагом 9), то удастся выйти на рекомендованное значение в 5500 оборотов.
Пожалуй, в большей степени, чем от двигателя, скорость катера зависит от правильно подобранного и установленного гребного винта. Более того, эффективная работа гребного винта является необходимым условием для обеспечения нормальной эксплуатации двигателя и полной отдачи его мощности.
Сказанное в значительной мере относится и к подвесным моторам, которые хотя и выпускаются с винтами, специально рассчитанными на мощность их двигателя, но при установке на судах различного типа не всегда работают с оптимальной отдачей.
Для выбора элементов гребного винта нужно знать скорость, на которую»рассчитано судно при работе двигателя на полную мощность. Проще всего получить эти данные, если есть возможность посмотреть катер приблизительно тех же размерений и примерно с той же мощностью двигателя. Тогда можно либо просто скопировать гребной винт, либо сделать новый с откорректированными элементами. Технология изготовления модели и самого винта будет рассмотрена ниже. Сейчас ознакомимся с основными закономерностями, которые определяют эффективность его работы.
Шаг гребного винта, как и шаг обычного резьбового соединения, является величиной, которая характеризует осевое перемещение его за один полный оборот. В отличие от шурупа, гребной винт при полном своем обороте перемещается не на величину шага, а на несколько меньшую величину, так как он «ввинчивается» не в твердое тело, а в воду. Проскальзывание гребного винта в определенных пределах — явление не только неизбежное, но и необходимое, для того чтобы винт выполнял свое основное назначение — двигал судно вперед. Отсюда понятно, что между числом оборотов винта, его шагом и скоростью хода судна существует определенная взаимосвязь. Если, например, на водоизмещающем катере установить подвесной мотор, который при нормальной мощности дает 4500 об/мин, то ясно, что винт с большим шагом будет «молотить» воду, и лишь незначительная часть мощности мотора превратится в полезную энергию, обеспечивающую движение судна.
Кроме шага, основными элементами винта, определяющими его эффективность, являются диаметр и дисковое отношение, характеризующее площадь лопастей.
Приведем зависимости, которые определяют эти элементы.
Величина шага рассчитывается по формуле
где h и I — подъем и длина винтовой дуги на радиусе г, равном 0,6/? (R — наибольший радиус винта).
Диаметр винта представляет собой диаметр круга, который описывают лопасти при вращении.
Дисковое отношение вычисляется по формуле
где А — площадь спрямленной поверхности всех лопастей;
Ad — площадь диска винта.
Для выбора этих элементов существует ряд расчетных методов, описанных, например, в книге Л. М. Кривоносова «Гребной винт к твоей лодке» (М., ДОСААФ, 1970 г.).
На практике любители-судостроители, однако, предпочитают обходиться без этих расчетов и либо обращаются за помощью к специалистам, либо эмпирически подбирают элементы винта, сравнивая ходовые качества собственного судна и судна, близкого по размерениям. Если имеется близкий прототип, можно просто позаимствовать у его владельца гребной винт и, используя его в качестве модели, отлить по нему копию.
Гребной винт, выбранный любым из указанных способов (в том числе и расчетным) нуждается в проверке и доводке. Суть этих операций заключается в том, чтобы установить согласованность винтомоторного комплекса и корпуса и, если винт не позволяет снимать с двигателя полную мощность (является легким), то увеличить его шаг, а если не дает двигателю возможности развивать номинальные обороты (тяжелый винт), то уменьшить шаг или диаметр.
Из сказанного уже можно сделать вывод, что доводить проще тяжелый винт, так как подрезать лопасти чаще бывает проще, чем изменить шаг.
Перед доводкой винта двигатель катера должен быть обкатан и отрегулирован хорошим специалистом. Необходимо иметь внешнюю характеристику двигателя — график изменения мощности на различных оборотах при полностью открытой дроссельной заслонке.
Доводка винта заключается в проведении скоростных испытаний судна, при которых определяются скорость хода, ходовой дифферент, число оборотов и количество топлива, расходуемого двигателем. Расход топлива дает возможность оценить мощность, развиваемую двигателем на различных режимах работы. Чтобы использовать этот критерий, необходимо иметь в своем распоряжении универсальную характеристику серийного двигателя, представляющую собой ряд кривых зависимостей мощности от числа оборотов.
Рис. 163. Внешняя и винтовые характеристики двигателя. 1 — внешняя характеристика; 2 — винтовая характеристика тяжелого гребного винта; 3 — рекомендуемая винтовая характеристика; 4 — теоретическая винтовая характеристика (кубическая парабола; 5 — винтовая характеристика легкого гребного винта.
Испытания проводятся на мерном участке, ограниченном створами. Чтобы исключить влияние внешних условий (ветра, течения), замеры скорости делаются при прохождении мерного участка в обоих направлениях, а результат вычисляется как среднее арифметическое. Наилучшее согласование гребного винта с двигателем достигается в том случае, когда винтовая характеристика 3 проходит через точку А (рис. 163), соответствующую номинальному режиму работы двигателя, и пересекается с внешней характеристикой 1 при максимальных значениях мощности и числа оборотов (точка А).
При гидродинамически тяжелом гребном винте винтовая характеристика 2 пересечется с внешней характеристикой (точка Б) при числе оборотов, меньшем номинальных. Наоборот, при легком винте винтовая характеристика 5 вообще не пересечется с внешней характеристикой, так как мощность, развиваемая винтом, меньше, номинальной.
Для выполнения указанных замеров необходимо располагать счетчиком оборотов для вала двигателя или любым подходящим для этой цели тахометром. Желательно также оборудовать специальное приспособление для точного учета расхода топлива с целью определения развиваемой двигателем мощности. Такое приспособление может, например, состоять из мерных бачков с точной градуировкой, включаемых в систему подачи топлива.
Исправление элементов гребного винта заключается в изменении шага или диаметра винта. Еще раз напомним, что это Легче выполнять, если винт получился тяжелым. Полезно помнить, что винты с одинаковой суммой Н + D близки по своим характеристикам при колебании этих величин в пределах 10%.
Требующееся изменение шага или диаметра винта достаточно точно можно определить по следующей приближенной формуле:
в которой Н — исходный шаг винта;
по — число оборотов винта, которые он должен развивать при мощности N;
ni-число оборотов винта, достигнутое на испытаниях при той же мощности N.
Знак в скобках в формуле принимается минус при тяжелом винте и плюс — при легком.
Технологически проще производить корректировку винта подрезкой лопастей (имеется в виду тяжелый винт). Однако и эту операцию нужно выполнять очень аккуратно, так как в результате утолщения концевых сечений может возникнуть кавитация. Новый контур лопасти должен плавно сопрягаться со старым. Следует по возможности избегать изменения дискового отношения винта.
Рекомендуется обрезку лопастей производить за два, а то и за три раза, проверяя каждый раз полученные результаты на повторных скоростных испытаниях судна. Корректировка не должна нарушать статической балансировки винта. Откорректированным винтом можно пользоваться в дальнейшем как эталоном, помня, что его можно заменить другим с разницей по шагу Н или по диаметру D в пределах 10% при условии, что сумма Н + D останется неизменной. С обрезанными лопастями винта при увеличении оборотов можно попасть в зону кавитации. Винт в этом случае как бы внезапно становится легким: обороты резко возрастают, а мощность и тяга падают, в результате судно теряет скорость. Обнаружив появление кавитации, винт нужно заменить на новый-с меньшей толщиной лопастей или с большим дисковым отношением. Теперь непосредственно об изготовлении гребного винта. Проще всего его отлить из силумина. В качестве исходного материала можно использовать, например, отслужившие свой срок головки блоков цилиндров двигателей.
Моделью для отливки может служить готовый винт, элементы которого близки к элементам, полученным расчетом или подбором с последующей доводкой. В более общем случае придется изготовить специальную модель винта, точнее его лопасти.
Модель для литья выполняют из дерева, стеклопластика, цемента, органического стекла. Каждый из этих материалов имеет свои достоинства и недостатки. Для деревянной модели лучше всего взять липу, но можно обойтись и сосновой или ольховой доской; важно, чтобы она была без сучков и каких-либо других дефектов. Готовую модель нужно пропитать горячей смолой и покрасить. Изготовить деревянную модель винта представляется, однако, делом не простым. Поэтому, чтобы упростить задачу, рассмотрим сначала, как делается модель из пластических материалов, в частности из цемента.
Прежде всего надо изготовить основание приспособления (рис. 164). Оно состоит из квадратной доски 1 размером на 50-100 мм больше длины лопасти. В краю доски сверлится отверстие диаметром 20-30 мм, в котором строго перпендикулярно к поверхности доски крепится на клею гладкий центрирующий стержень 2 (лучше металлический) высотой 2/3 H. На стержень насаживается формовочный шаблон 3.
Рис. 164. Изготовление цементной модели лопасти гребного винта. 1 — доска-основание; 2 — центрирующий стержень по оси ступицы винта; 3 — вращающийся вокруг стержня деревянный формовочный шаблон с острой кромкой; 4 — шаговый угольник; 5 — шаблон профиля; 6 — цементная модель лопасти.
Из миллиметровой фанеры или тонкого железа вырезается шаговый угольник 4, острый угол которого а вычисляется по формуле
где Н — шаг винта; R — радиус установки шагового угольника: R=1.1Rmax
Для установки шагового угольника 4 нужно прочертить на основании дугу радиусом установки /? и набить вдоль нее два ряда мелких гвоздей, между которыми и зажимается угольник 4. Пространство между стержнем 2 и шаговым угольником 4 заполняется густым раствором цемента 6. Перемещая деревянный формовочный шаблон 3 относительно стержня 2, образуют поверхность А, которая будет соответствовать нагнетающей поверхности винта. Когда цемент застынет, на его поверхности из центра стержня 2 прочерчивают несколько дуг (радиусами 0,25/?, 0,5/?, 0,75/?).
Из жести вырезают шаблоны засасывающей поверхности винта на выбранных радиусах. Шаблоны изгибают так, чтобы они совпадали с прочерченными на поверхности А дугами. Наносят на поверхность А слой разделительной смазки, например солидола, а сверху накладывают слой цемента. Для придания модели необходимой прочности лучше заформовать в цемент арматуру в виде металлической сетки. В месте перехода лопасти в комель заформовывается винт Мб или М8 так, чтобы наружу выходила нарезная часть длиной 40-50 мм.
Лопасть формуют вручную, производя контроль с помощью шаблонов. Для упрочнения модели в ее наиболее тонких местах по контуру лопасти делается утолщение в виде валика. На отливке это утолщение легко снимается напильником.
Модель лопасти из стеклопластика может быть изготовлена примерно таким же способом. Дело несколько упростится, если пространство между центральным стержнем и шаговым угольником заполнять не цементом, а воском или парафином, которые легко поддаются обработке и не трескаются при застывании. На шаблоне 3 профиля следует сделать пропилы на расстояниях, соответствующих контрольным радиусам; при формовании поверхности А они оставят риски, которые будут служить основой для разметки лопасти.
Более высокая точность может быть достигнута при изготовлении модели винта из термопластичного материала, например из органического стекла. Работы выполняются в следующем порядке.
По чертежам винта, из какого-нибудь легко обрабатываемого материала, например из пенопласта, вырезается шаблон спрямленной лопасти. На корневой части шаблона делается шип на всю ширину лопасти для установки ее в ступице.
По шаблону методом точного литья или на копировальном станке изготовляются заготовки модели лопасти из органического стекла. Можно упростить перечисленные операции и изготовлять заготовки из органического стекла вручную по шаблонам, снятым с чертежа, но точность в этом случае будет, безусловно, ниже.
Из органического стекла вытачивается также модель ступицы, в которой профрезеровываются пазы под шипы лопастей. Угол наклона паза к оси ступицы определяется выражением
d — диаметр ступицы.
Заготовки лопастей устанавливаются в модель ступицы на клею по шаблону, обеспечивающему идентичность их положения.
Заготовкам лопастей, изготовленным вышеописанным способом из бетона, по винтовой поверхности придается окончательная форма (рис. 165). Для этого заготовку из органического стекла нужно разогреть до пластического состояния (например, в масляной ванне) и, приложив к винтовой поверхности 3, прижать сверху мешочком с песком. Таким же образом изгибают и остальные лопасти.
При окончательной отделке модели винта необходимо зашпаклевать место соединения лопастей со ступицей, а саму модель покрасить.
Рис. 165. Формование модели лопасти винта из органического стекла. 1 — центрирующий стержень; 2 — готовая модель лопасти; 3 — винтовая поверхность; 4 — основание.
Модель гребного винта устанавливают в опоку и крепят к ней винтом, заделанным в комель модели. Прежде чем набивать опоку формовочной смесью, ее поверхность, а также модель смазывают керосином или соляркой. Опоку с моделью устанавливают на ровную доску или на стальной лист.
В качестве формовочной смеси при отливке гребного винта из силумина, температура плавления которого невелика, может быть использован практически любой песок. Лучше всего для этой цели подойдет кремнезем — мягкая земля темно-коричневого цвета. В такой земле на берегах устраивают гнезда стрижи. Конечно, земля должна быть тщательно просеяна, очищена от посторонних примесей, прежде всего от корешков. Для получения хорошей газопроводности смеси и хорошей чистоты отливки, и песка с помощью сита с ячейкой около 1 мг нужно удалить слишком крупные частицы а затем изъять слишком мелкие на сите с ячей кой 0,3-0,55 мм. Сухой песок смешивают с 3- 5% жидкого стекла. Смесь после этого тщательно растирают руками до получения одно родного состава.
Рис. 166. Отливка гребного винта по модели: а — модель лопасти, закрепленная в опоке; б — нижняя часть формы; в — форма, подготовленная к заливке.
Опоку набивают землей примерно до верх них кромок лопасти, так чтобы получить оттиск нижней части модели. Землю вокруг модели утрамбовывают, а затем тщательно заглаживают мастерком. Полученную поверхность (плоскость разъема) покрывают тонким слоем графита, талька или просто толченого древесного угля. Излишек присыпки сдувают.
Когда форма нижней части лопасти будет закончена, ее можно будет вынуть из опоки, предварительно удалив оттуда модель и сняв откидную стенку. В таком же порядке изготовляют формы и остальных лопастей, после чего их в течение 15-20 час сушат на воздухе. Процесс сушки может быть ускорен, если, например, обдувать формы отработавшими газами двигателя. В этом случае для полного высыхания формовочной земли достаточно 20 мин.
Чтобы очистить гребной винт от грязи, водорослей, тины, ракушечника, нужно купить моющее средство Фаворит-К для мойки катеров.
Высушенную нижнюю часть формы вновь укладывают в опоку. Устанавливают на свое место и модель (крепить ее к опоке болтом на этот раз не нужно), заполняют верхнюю часть опоки землей и накрывают ее сверху доской. Далее опоку переворачивают верхней частью вниз, снимают с формы, затем снимают высушенную часть формы, а оставшуюся часть отправляют на просушку.
После изготовления формы приступают к литью. Для этого на ровной плите собирают сначала нижние части формы, а затем устанавливают на них верхние части. Чтобы при заливке расплавленный металл не вытекал через разъемы формы, все стыки нужно замыть глиной или цементом.
Металл заливают сверху через отверстие, диаметр которого должен быть чуть больше диаметра ступицы. Этот припуск обеспечивает хорошую плотность отливки, так как усадочная раковина выводится в прибыль, которая впоследствии при механической обработке винта срезается.
Силумин можно плавить в любом металлическом сосуде, важно только, чтобы стенки его были достаточно толстыми и сохраняли температуру расплавленного металла необходимое время. Плавить силумин лучше с перегревом — для повышения его текучести. На глаз готовность металла можно определить при помешивании: он не должен прилипать к металлической мешалке. Прежде чем заливать металл в форму, нужно снять образовавшийся на его поверхности шлак.
Готовую отливку после извлечения из формы подвергают закаливанию. Закаливание можно для простоты заменить естественным старением, которое заключается в том, что горячую деталь оставляют на воздухе на 5 дней. Далее производят механическую обработку и статическую балансировку винта и затем ставят его на катер. Маленький совет: если предполагается использовать формовочную землю повторно, ее в горячем виде выколачивают в ящик, где хранится неиспользованная еще земля, которую предварительно смачивают водой. Содержимое ящика хорошо перемешивают, после чего его плотно закрывают. Пригодность земли в дальнейшем определяют так: сжимают в кулаке горсть земли: если комок потом не рассыпается, значит, все в порядке, можно приступать к изготовлению новой формы.
Читать далее про постройку и проекты катеров и яхт…
Грузовое и скоростные винты
Правильный выбор винта позволит экономно расходовать топливо и в оптимальном режиме эксплуатировать мотор. Даже если имеющийся винт (например, комплектный) полностью устраивает по всем параметрам, то все равно стоит помнить, что винты — это в первую очередь расходный материал, и лучше все равно держать под рукой «запаску». Например, можно приобрести пару винтов для различных условий эксплуатации:
Увод лопасти
Другой важной характеристикой является угол между перпендикуляром оси ступицы и задней кромкой лопастей. Подбирая гребные винты для лодочных моторов «Ямаха» и прочих движков, внимание стоит уделять изделиям с большим уводом, что обеспечивает лучшую работу при значительном сопротивлении поверхности воды.
Увеличение показателя увода на быстрых и легких плавательных средствах передвижения способствует поддержанию стабильного, оптимального положения лодки и, как результат, – снижению гидравлического сопротивления при движении.
Выводы
Выбор винта — это важный и ответственный шаг. Лучше всего запастись сразу парой разных моделей. Скоростной винт Ямаха позволит промчаться по акватории на высокой скорости, а «трудяга» Parsun «вытянет» прогулку дружной компании рыбаков. При подборе оптимальных моделей для своего мотора следует обращать внимание на тип конструкции винта, его материал, шаг и диаметр. Кроме того, не стоит забывать про диаметр ступицы и количество шлицов. При грамотном подходе удастся обеспечить благоприятный режим эксплуатации двигателя и экономно расходовать топливо.
Диаметр
Определяющей характеристикой при выборе рассматриваемой детали выступает ее диаметр. Как правило, подбирая гребной винт для лодочного мотора грузового судна, предпочтение отдают изделиям с наибольшим внешним диаметром. Для лодок, где основной упор делается на скорость передвижения, подбираются винты, лопасти которых описывают круг меньшего диаметра.