Легкий мобильный

Зная принцип построения двигателя Стирлинга и имея в домашнем запасе несколько коробочек с мазью, кусочки проволоки и гибкую одноразовую перчатку или баллон, мы можем стать обладателями работающей настольной модели.

1. Модель двигателя, работающая от тепла горячего чая

Мы будем использовать тепло горячего чая или кофе в стакане, чтобы запустить этот двигатель. Или специальный нагреватель для напитков, подключаемый к компьютеру, на котором мы работаем, с помощью USB-разъема. В любом случае сборка мобиля доставит нам массу удовольствия, как только он начнет тихо работать, крутя серебристый маховик. Я думаю, что это звучит достаточно обнадеживающе, чтобы немедленно приступить к работе.

Конструкция двигателя. Рабочий газ, а в нашем случае воздух, нагревается под основным, смесительным поршнем. Нагретый воздух испытывает повышение давления и толкает рабочий поршень вверх, передавая ему свою энергию. Он поворачивается одновременно коленчатый вал. Затем поршень перемещает рабочий газ в зону охлаждения над поршнем, где объем газа уменьшается, чтобы втянуть рабочий поршень. Воздух заполняет рабочее пространство, заканчивающееся баллоном, и коленчатый вал продолжает вращаться, приводимый в движение вторым кривошипным плечом малого поршня. Поршни соединены коленчатым валом таким образом, что поршень в горячем цилиндре опережает поршень в холодном цилиндре на 1/4 такта хода. Он показан на рис. 1.

двигатель Стирлинга производит механическую энергию, используя разницу температур. Заводская модель производит меньше шума, чем паровые двигатели или двигатели внутреннего сгорания. Не требует использования больших маховиков для улучшения плавности вращения. Однако его преимущества не перевешивали недостатки, и в конечном итоге он не получил такого широкого распространения, как паровые модели. Раньше двигатели Стирлинга использовались для перекачки воды и приведения в движение небольших лодок. Со временем их заменили двигатели внутреннего сгорания и надежные электродвигатели, которым для работы требовалось только электричество.

Материалы: две коробки, например, для лошадиной мази, высотой 80 мм и диаметром 100 мм (одинаковые или более или менее одинаковые размеры), тюбик поливитаминных таблеток, резиновая или одноразовая силиконовая перчатка, стиродур или полистирол, тетрик, т.е. гибкий пластиковый хомут с реечным и храповым механизмом, три пластины от старого компьютерного диска, провод диаметром 1,5 или 2 мм, термоусадочная изоляция с величиной усадки, соответствующей диаметру провода, четыре гайки для пакетов из-под молока или аналогичные ( 2).

2. Материалы для сборки модели

3. Styrodur – материал, выбранный для плунжера.

Инструменты: пистолет для горячего клея, волшебный клей, плоскогубцы, прецизионные плоскогубцы для гибки проволоки, нож, дремель с диском для резки листового металла и наконечниками для точной обработки, пиления, шлифования и сверления. Нелишней будет и дрель на подставке, которая обеспечит необходимую перпендикулярность отверстий по отношению к поверхности поршня, и тиски.

4. Отверстие под палец должно быть перпендикулярно поверхности будущего поршня.

5. Штифт измеряется и укорачивается на толщину материала, т.е. на высоту поршня

Корпус двигателя — а заодно и цилиндр, в котором работает смесительный поршень — сделаем большую коробку высотой 80 мм и диаметром 100 мм. Дремелем со сверлом проделайте в центре дна коробки отверстие диаметром 1,5 мм или такое же, как у вашей проволоки. Будет хорошей идеей сделать отверстие, например, с помощью ножки циркуля, перед сверлением, что облегчит точное сверление. Положите трубку таблетки на нижнюю поверхность, симметрично между краем и центром, и маркером нарисуйте круг. Вырезаем дремелем с отрезным диском, а затем выравниваем наждачной бумагой на валике.

6. Вставьте его в отверстие

7. Разрезаем поршневой круг ножом или шариком

Поршень. Изготавливается из стиродура или полистирола. Однако лучше подойдет первый, твердый и мелковспененный материал (3). Вырезаем его ножом или ножовкой, в виде круга чуть больше диаметра нашей коробочки для мази. В центре круга сверлим отверстие диаметром 8 мм, как у мебельной шпильки. Отверстие должно быть просверлено точно перпендикулярно поверхности пластины и поэтому мы должны использовать дрель на подставке (4). Используя викол или волшебный клей, вклейте мебельный штифт (5, 6) в отверстие. Его нужно предварительно укоротить до высоты, равной толщине поршня. Когда клей высохнет, поместите ножку циркуля в центр булавки и начертите ею окружность диаметром с цилиндр, т.е. нашу коробочку для мази (7). В том месте, где у нас уже есть обозначенный центр, сверлим отверстие диаметром 1,5 мм. Здесь также следует использовать настольную дрель на штативе (8). Наконец, в отверстие аккуратно забивается простой гвоздь диаметром 1,5 мм. Это будет ось вращения, потому что наш поршень должен точно катиться. Используйте плоскогубцы, чтобы отрезать лишнюю шляпку забитого гвоздя. Прикрепляем ось с нашим материалом для плунжера к патрону дрели или дремелю. Включенные обороты не должны быть слишком высокими. Вращающийся стиродур сначала тщательно обрабатывается крупнозернистой наждачной бумагой. Мы должны придать ему круглую форму (9). Только потом тонкой бумагой добиваемся такого размера поршня, который помещается внутрь коробки, т.е. цилиндра двигателя (10).

8. В пальце просверлите отверстие для штока поршня

9. Плунжер, установленный в дрели, обрабатывается наждачной бумагой

Второй рабочий цилиндр. Этот будет меньше, а роль цилиндра будет играть мембрана из перчатки или резинового баллона. От поливитаминной тубы отрежьте фрагмент длиной 35 мм. Этот элемент плотно приклеивается к корпусу двигателя над прорезанным отверстием, с помощью горячего клея.

10. Обработанный поршень должен подходить к цилиндру

Опора коленчатого вала. Мы сделаем его из другой коробки для мази такого же размера. Начнем с вырезания шаблона из бумаги. Мы будем использовать его для обозначения положения отверстий, в которых будет вращаться коленчатый вал. Нарисуйте шаблон на коробочке с мазью тонким водостойким маркером (11, 12). Положение отверстий важно, и они должны быть точно друг напротив друга. Используя дремель с отрезным диском, вырежьте форму опоры в стенке коробки. В донышке вырезаем круг диаметром на 10 мм меньше дна. Все тщательно обрабатывается наждачной бумагой. Приклейте готовую опору к верхней части цилиндра (13, 14).

13. Позаботьтесь о полной герметичности при склеивании баллона

Коленчатый вал. Его мы будем сгибать из проволоки толщиной 2 мм. Форму изгиба можно увидеть на рисунке 1. Следует помнить, что меньший кривошип вала образует прямой угол по отношению к большему кривошипу (16-19). Вот что такое опережение на XNUMX/XNUMX оборота.

15. Элементы крепления эластичного покрытия

Маховик. Он был сделан из трех серебряных дисков из разобранного старого диска (21). Надеваем диски на крышку пакета из-под молока, подбирая их диаметр. В центре сверлим отверстие диаметром 1,5 мм, предварительно отметив центр ножкой циркуля. Центральное сверление очень важно для правильной работы модели. Второй, такой же, но большего размера колпачок, также просверленный по центру, приклеивается горячим клеем к поверхности диска маховика. Я предлагаю вставить кусок проволоки через оба отверстия в заглушках и убедиться, что эта ось перпендикулярна поверхности колеса. При склеивании горячий клей даст нам время внести необходимые коррективы.

16. Коленчатый вал и кривошип

18. Коленчатый вал и кривошипы машины

19. Установка эластичной оболочки с кривошипом

Сборка модели и ввод в эксплуатацию (20). Приклейте 35-миллиметровый фрагмент поливитаминной трубки к верхнему воздуху. Это будет рабочий цилиндр. Приклейте опору вала к корпусу. На коленчатый вал наденьте кривошип цилиндра и участки термоусадочной изоляции. Вставьте поршень снизу, укоротите его выступающий стержень и соедините с кривошипом с помощью теплоизоляционной трубки. Шток поршня, работающий в корпусе машины, уплотнен смазкой. На коленчатый вал надеваем короткие отрезки термоусадочной изоляции. При нагреве их задача удерживать кривошипы в правильном положении на коленчатом валу. Во время вращения они предотвратят их скольжение по валу. Наденьте крышку на дно корпуса. С помощью клея закрепляем маховик на коленчатом валу. Рабочий цилиндр неплотно закрыт мембраной с прикрепленной проволочной рукояткой. Прикрепите ненагруженную диафрагму к верхней части (22) с помощью стержня. Кривошип рабочего цилиндра, вращая коленчатый вал, должен свободно приподнимать резину в высшей точке вращения вала. Вал должен вращаться плавно и как можно легче, а взаимосвязанные элементы модели работают вместе, чтобы вращать маховик. На другой конец вала надеваем — фиксируя горячим клеем — оставшиеся одну-две заглушки от пакетиков из-под молока.

После необходимых регулировок (23) и избавления от лишнего сопротивления трения наш двигатель готов. Ставим на стакан с горячим чаем. Его тепла должно быть достаточно, чтобы нагреть воздух в нижней камере и заставить модель двигаться. Дождавшись, когда воздух в цилиндре прогреется, крутим маховик. Машина должна начать движение. Если двигатель не запустился, нам придется вносить коррективы, пока не добьемся успеха. Наша модель двигателя Стирлинга не очень эффективна, но ее работы достаточно, чтобы доставить нам массу удовольствия.

22. Диафрагма крепится к камере с помощью стержня.

23. Соответствующие правила ждут, когда модель будет готова.