moteur de la voiture à vapeur Stanley

moteur bi cylindre à tiroirs cylindriques

Cliquez pour agrandir l'imageL'idée de a construction de ce moteur fait suite à une correspondance avec Daniel alias Procule qui a le projet d'en utiliser une réplique pour une réalisation grandeur.

Si vous vous vous rendez sur le site ci-dessous, vous verrez que la forme générale en est respectée mais que la différence réside surtout dans les tiroirs : sur le modèle original il s'agit de tiroirs plans, sur celui-ci on trouvera des tiroirs cylindriques.

http://www.stanleymotorcarriage.com/SteamEngine/SteamEngine.htm
En cliquant sur les images de gauche, vous apprendrez tout de ce moteur.
Cliquez pour agrandir l'image

La disposition générale sera respectée mais il y aura un certain nombre de simplifications quant aux liaisons des bielles .
Sur le moteur présenté, il manque encor le pignon d'entraînement de l'essieu arrière qui sera installé quand ... je l'aurai reçu !
Cliquez pour agrandir l'image

Quel usage ?

On pense tout naturellement à la voiture Stanley dont, pour une fois, je possède les plans (vieux "Système D" il me semble).

Mais ses possibilités de ralenti font qu'on peut envisager de l'utiliser pour des roues à aubes latérales ...

le plan

Cliquez pour agrandir l'imageUn plan assez simple puisqu'il tient sur une seule page ...

1 - Montage vu de l'arrière :
. 2 ronds de diamètre 14 de longueur 30 percés à 4.8 puis alésés en phase finale à 5 (faire un plat de 0.5 sur un côté) et un parallélépipède de 14 x 20 par 35 percé de deux trous qui seront alésés à 4.
. la liaison se fera par brasure à l'argent
. on trouve 4 trous M2 pour la fixation de la plaquette d'admission et d'échappement  et deux perçages qui rejoignent les rainures d'alimentation en haut des extrémités ou au milieu des tiroirs.
. les rainures seront fermées par des plats de laiton soudés à l'étain (étamage).

2 - Tiroirs, pistons et bouchons dont une face sera reprise sur une profondeur de 1pour permettre leur emboîtement.

3 - Usinage des rainures sur la face supérieure d'une profondeur de 1.5 : alimentation des extrémités des tiroirs.

4 - Usinage des rainures de la face inférieure : alimentation du centre des tiroirs.

5 - Usinage des faces latérales : alimentation du haut et du bas des pistons.

6 - Les chapes : en haut, celle des tiroirs, en bas celles des pistons. Pour toutes, usinage de vis dans de l'hexagonal de 4 sur plat, vis n'offrant aucun jeu.

7 - Piston flottant.


Avec un piston de 0.5 cm de diamètre, un course de 1.4 cm, on obtient pour ce bi-cylindre une cylindrée de 1 cm3.

usinages

le corps

Cliquez pour agrandir l'imageRainures de la face supérieure avec une erreur : la liaison devrait se faire au centre... 
Cliquez pour agrandir l'imageErreur rectifiée par la suite, la soudure à l'étain permettant un démontage facile.
Cliquez pour agrandir l'image
Rainure de la face inférieure.
Cliquez pour agrandir l'image
Rainure latérale.
Cliquez pour agrandir l'image
Les cylindres.
Cliquez pour agrandir l'imageMontage pour la brasure : on coupe une baguette de 0.5 de brasure à l'argent que l'on place entre le cylindre et le corps central puis on chauffe jusqu"à ce que ça fonde ... Attention a ne pas mettre de flux dans les rainures ou les trous.
Cliquez pour agrandir l'imageMontage terminé, il restera à souder à l'étain les plats pour obstruer les rainures.

les bouchons

On les ajustera après l'alésage des cylindres.
Cliquez pour agrandir l'imageA l'avant comme à l'arrière, reprendre une face sur 1 mm.
Cliquez pour agrandir l'imageUne idée pour bien ajuster les trous des bouchons et les filetages sur les cylindres ...
Cliquez pour agrandir l'imageLe téton percé à 2 pour la tige de piston ne doit pas être une entrave pour le serrage (vis à tête étroite).
Cliquez pour agrandir l'imageIl ne reste plus qu'à souder les plat : commencer par étamer les deux faces, serrer puis chauffer. Quand l'étain commence à ressortir en brillant sur les côtés, c'est tout bon.
Cliquez pour agrandir l'image

tiroirs

Ils seront prolongés par un téton (diamètre 2) qui permettra leur réglage.
Sur le croquis d'ensemble, on voit en rouge une fente qui est en réalité un trait obtenu à la scie fine : quand ce repère sera à ras du corps, notre tiroir sera en position de fermeture.
Cliquez pour agrandir l'image

pistons

Pour ces pistons flottants, un petit truc pour éviter que l'écrou se dévisse : au fer à souder, un peu d'étain... On reprendra au tour pour éviter tout blocage dans le bouchon du bas du cylindre si ça déborde un peu.
Cliquez pour agrandir l'image

bielles d'excentriques

en tôle de laiton de 1 d'épaisseur

volants et excentriques

C'est finalement la solution choisie afin de gagner de la place en largeur.
Cliquez pour agrandir l'image
L'excentrique sera obtenu au tour avec le mandrin à trois mors, ce qui suppose l'usinage d'une cale.

Sur le Web, j'ai trouvé cette formule : épaisseur de la cale = X x (2/3)
X est la valeur de l'excentrique multiplié par 2 : si l'excentrique désiré est de 2, X = 2 x 2 = 4 et notre cale devra faire 4 x (2/3) = 2.66 d'épaisseur

Attention, sur le croquis, la cote de 14 est celle du positionnement du maneton ... Le volant a un diamètre de 20 !
Et finalement, cette cote de 2.66 peut être obtenue ou tout au moins en en sera très proche en procédant par toutes petites passes .
Mon palmer a rendu l'âme ... mon pied à coulisses risque de suivre la même voie ... mais prenez le temps de le lire !
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
dresser une face d'un rond de 20
Cliquez pour agrandir l'image
placer la cale
Cliquez pour agrandir l'image
usiner, vérifier
Cliquez pour agrandir l'image
percer à diamètre 1
Cliquez pour agrandir l'image
Enlever du mandrin notre rond de 20 et après sciage, le mettre à épaisseur.
On le repositionne dans le mandrin en serrant cette fois le rond de l'excentrique et on perce à nouveau à diamètre 1.
Petite vérification, les axes des deux trous doivent être à 2 !
Cliquez pour agrandir l'image
forets ou tiges de 1
Cliquez pour agrandir l'image
traçage de part et d'autre
Cliquez pour agrandir l'image
repérage du haut de l'excentrique
Cliquez pour agrandir l'image
repérage du maneton
Cliquez pour agrandir l'image
centrer le diviseur
Cliquez pour agrandir l'image
déplacer de 90°
Cliquez pour agrandir l'image
pointer, percer
Cliquez pour agrandir l'image
perçage à 3
Cliquez pour agrandir l'image
vis d'arrêt
Cliquez pour agrandir l'image
volants et excentriques de chaque côté de l'axe

inverseur

Il s'agit du même modèle que celui décrit dans
cet album
On pourra le monter en bout ou, plus pratique d'utilisation sur le côté.
Cliquez pour agrandir l'image
montage en bout
Cliquez pour agrandir l'image
montage sur équerre

montage en bout

Il nécessite une manière particulière de procéder :
Cliquez pour agrandir l'imageUtilisation de goujons M2. Pose du joint en libérant les trous menant aux rainures.

On utilisera le même joint dans l'autre version et on observera que c'est lui qui ferme les extrémités des trous des tiroirs.
Cliquez pour agrandir l'imagePose d'une pièce complémentaire de 8 d'épaisseur dans laquelle on perce les trous servant à l'inverseur et ceux recevant admission et échappement.
Cliquez pour agrandir l'imagePose du joint qui va recevoir l'inverseur.
Voir au centre le trou recevant le petit téton qui guide l'inverseur.
Cliquez pour agrandir l'imageFixation de l'inverseur avec écrous M2.

montage

Cliquez pour agrandir l'imageIl se fait sur un plat de 2 d'épaisseur et de 15 de large qu'il conviendra de plier après recuit.
Le support de l'arbre est en alu et on utilise deux roulement de diamètre 20.30.70.

L'important est que les axes du corps et du support soient à la même hauteur.

Ici le calage des volants est prévu à 90°, mais des essais montrent qu'on peut aussi utiliser le calage à 120°.
Cliquez pour agrandir l'image
vue de dessous
Cliquez pour agrandir l'imagePréparation des bielles de piston : brasure à l'argent d'un rond de 4 percé à 2 d'une tige de diamètre 2.
Le trou de diamètre 2 sera repris après la soudure à 2.2.
Cliquez pour agrandir l'imageVis spéciale pour cette tête de bielle.
Cliquez pour agrandir l'imageMontage des pistons.
Il n'y a pas encore de point de soudure sur l'écrou du piston flottant et ... l'un se dévissera !
Cliquez pour agrandir l'imageSerrage des bouchons.
Cliquez pour agrandir l'imageMontage des tiroirs et des bielles.
Cliquez pour agrandir l'imageLes bielles se glissent sur l'axe.

Il vaut mieux placer une rondelle de téflon entre le corps du support et la bielle.
Cliquez pour agrandir l'imageMontrer un volant garni de son excentrique en y faisant glisser la tête de bielle.
Puis installer le second.

Les manetons et les excentriques se trouvent naturellement décalés de 90°. Pour un premier réglage mettre la vis d'arrêt du volant à la verticale, amener le tiroir pour que la fente vienne à ras du corps.
Cliquez pour agrandir l'imageMontage des bielles des pistons.

Réglage en poussant à fond le piston le volant étant au PMH puis en le reculant d'environ 1 mm avant serrage.

les essais

Comme d'habitude ils ont lieu 
à l'air comprimé
à la vapeur

Certes cela fonctionne mais pas tout à fait comme je le souhaitais : l'inversion de marche n'est pas assez franche et le moteur tourne beaucoup mieux et plus vite dans un sens que dans l'autre avec des effets négatifs sur un des ralentis..

Cela tient probablement à deux choses :
. la première sur laquelle je ne peux plus revenir : un débordement de soudure ayant bouché un des trous menant à l'un des cylindres ce qui réduit son débit
. la seconde à l'usure prématurée e ce moteur qui a tourné de nombreuses heures avant que je découvre que l'un des pistons avait tendance à se bloquer : du jeu en sortie de cylindre mais aussi du jeu aux bielles des tiroirs alors que le réglage tient du dizième ...

Cependant, ce moteur qui sera reconstruit un jour, ne rejoindra pas la poubelle : il fonctionne parfaitement dans un sens et servira à mouvoir un truc qui n'aura pas vraiment besoin de marche arrière ...
Cliquez pour agrandir l'image

documentation

Elle est rare pour qui recherche un moteur bi-cylindre à tiroirs cylindriques et ce n'est que sur le tard, en essayant de trouver une solution à mon problème, que j'ai découvert ce plan
http://jpduval.free.fr/Plans_moteurs_vapeur_p2.htm

Cependant je lis dans la présentation :
" Distribution par tiroir cylindrique l'inversion de marche peut se faire en inversant le sens d'alimentation du moteur. Si l'admission se fait par les brides du dessus il va tourner dans un sens alors que si on alimente par en dessous il va tourner dans l'autre sens. "

Ce qui suppose que l'alimentation se fasse essentiellement par le milieu du tiroir et c'est vrai que c'est ainsi qu'on obtient le meilleur fonctionnement ... Et pourtant mes derniers moteurs et même celui-ci, acceptent l'alimentation par les extrémités des tiroirs ... 


Je conclurai donc cet album avec la toute première version mais il faudra me corriger pour le commentaire : en inversant l'alimentation on ne fait qu'alimenter le centre des tiroirs !


Et ça tourne dans un sens puis dans l'autre : l'inverseur n'est pas du tout en cause ...

Mais j'ai quand même suivi l'idée exprimée en fin de vidéo : le montage d'excentriques indépendants que l'on aperçoit sur ce montage ... sans amélioration notoire tout en augmentant les difficultés de réglage !

Cliquez pour agrandir l'image

album terminé

Des erreurs ? Des commentaires ? Des questions ?  ...  écrivez-moi


Copyright (C) 2008-2018 Tous droits réservés.albums mis à jour le : jeudi 13 décembre 2018