Naminis maišymas. Stirlingo variklis. Sėkmingo automobilinių Stirlingų diegimo pavyzdžiai

Stirlingo variklis yra tam tikras variklis, kuris pradeda veikti naudojant šiluminę energiją. Šiuo atveju energijos šaltinis yra visiškai nesvarbus. Svarbiausia, kad yra temperatūros skirtumas, tokiu atveju toks variklis veiks. Dabar mes analizuosime, kaip galite sukurti tokio žemos temperatūros variklio modelį iš „Coca-Cola“ skardinės.

Medžiagos ir armatūra

Dabar mes išanalizuosime, ko turime imtis, kad sukurtume variklį namuose. Ką reikia paimti maišymui:

• Balionas.
• Trys skardinės kolos.
• Specialūs gnybtai, penkios dalys (5A).
• Speneliai dviračio stipinų tvirtinimui (du dalykai).
• Vata.
• Plieninės vielos gabalas trisdešimties cm ilgio ir 1 mm skerspjūvio.
• Didelės plieninės arba varinės vielos gabalas, kurio skersmuo nuo 1,6 iki 2 mm.
• Dvidešimties mm skersmens medinis smeigtukas (vieno cm ilgio).
• Butelio dangtelis (plastikinis).
• Laidai (trisdešimt cm).
• Specialūs klijai.
• Vulkanizuota guma (apie 2 centimetrus).
• Valas (ilgis trisdešimt cm).
• Keli svareliai balansavimui (pavyzdžiui, nikelis).
• CD (trijų dalių).
• Specialūs mygtukai.
• Skardinė ugniai sukurti.
• Karščiui atsparus silikonas ir skardinė skirta vandens aušinimui.

Kūrimo proceso aprašymas

1 etapas. Stiklainių paruošimas.

Pirmiausia turėtumėte paimti 2 skardines ir nupjauti jų viršų. Jei viršūnės nupjaunamos žirklėmis, susidariusias įpjovas teks nušlifuoti dilde.

2 etapas. Diafragmos gamyba.

Kaip diafragmą galite paimti balionas, kuris turėtų būti sutvirtintas vulkanizuota guma. Kamuolys turi būti supjaustytas ir ištrauktas ant stiklainio. Tada ant centrinės diafragmos dalies priklijuokite specialios gumos gabalėlį. Po to, kai klijai sukietėja, diafragmos centre pradursime skylę laido montavimui. Lengviausia tai padaryti specialiu mygtuku, kurį galima palikti angoje iki surinkimo.

3 etapas. Pjovimas ir skylių sukūrimas dangtyje.

Dangtelio sienelėse turi būti padarytos dvi dviejų mm skylės, jos reikalingos svirčių sukimosi ašiai sumontuoti. Dangtelio apačioje reikia padaryti dar vieną skylę, per ją eis viela, kuri bus prijungta prie išstumtuvo.

Paskutiniame etape dangtis turi būti nupjautas. Tai daroma taip, kad išstūmimo laidas neužsikabintų ant dangtelio kraštų. Tokiam darbui galite pasiimti buitines žirkles.

4 etapas. Gręžimas.

Indelyje reikia išgręžti dvi skylutes guoliams. Mūsų atveju tai buvo padaryta su 3,5 mm grąžtu.

5 etapas. Apžiūros lango sudarymas.

Variklio korpuse turi būti išpjautas specialus langas. Dabar bus galima stebėti, kaip veikia visi įrenginio mazgai.

6 etapas. Terminalo modifikavimas.

Būtina paimti gnybtus ir nuimti nuo jų plastikinę izoliaciją. Tada paimame grąžtą ir padarome skylutes gnybtų kraštuose. Iš viso reikia išgręžti tris gnybtus. Palikite du gnybtus neišgręžtus.

7 etapas. Sverto sukūrimas.

Kaip medžiaga svirčių gamybai imama varinė viela, kurios skersmuo yra tik 1,88 mm. Kaip tiksliai sulenkti mezgimo adatas, verta ieškoti internete. Galima imti plieninę vielą, tik su varine viela, patogiau dirbti.

8 etapas. Guolių gamyba.

Norėdami pagaminti guolius, jums reikės dviejų dviračio spenelių. Būtina patikrinti skylės skersmenį. Autorius juos išgręžė 2 mm grąžtu.

9 etapas. Svirčių ir guolių montavimas.

Svirtis galima pastatyti tiesiai per žiūrėjimo langą. Vienas laido galas turi būti ilgas, smagratis gulės ant jo. Guoliai turi tvirtai stovėti tinkamose vietose. Jei yra atstumas, juos galima klijuoti.

10 etapas. Išstūmiklio gamyba.

Išstumtuvas pagamintas iš plieno vatos poliravimui. Stūmoklio gamybai imama plieninė viela, ant jos sukuriamas kabliukas, o tada aplink vielą apvyniojamas tam tikras kiekis vatos. Stūmoklis turi būti tokio pat dydžio, kad jis sklandžiai judėtų banke. Visas išstūmimo aukštis neturi viršyti penkių centimetrų.

Pabaigoje vienoje medvilnės pusėje reikia padaryti vielos spiralę, kad ji neišlįstų iš vilnos, o antroje pusėje iš vielos darome kilpą. Tada prie šios kilpos pririšame meškerės valą, kuri vėliau bus pritraukta per centrinę diafragmos dalį. Talpyklos viduryje turi būti vulkanizuota guma.

11 veiksmas. Slėgio bako gamyba

Stiklainio dugną reikia tam tikru būdu nupjauti, kad nuo jo pagrindo liktų apie 2,5 cm. Išstūmiklis kartu su diafragma turi būti perkeltas į rezervuarą. Po to visas šis mechanizmas perkeliamas į skardinės galą. Diafragmą reikia šiek tiek priveržti. kad nesusmuktų.

Tada reikia paimti terminalą, kuris nebuvo išgręžtas, ir per jį pravesti meškerę. Mazgas turi būti priklijuotas taip, kad jis nejudėtų. Viela turi būti sutepta aukštos kokybės alyva ir tuo pačiu įsitikinti, kad išstūmiklis gali lengvai ištempti už jos esančią valą.

12 etapas. Stūmimo strypų gamyba.

Šios specialios jungtys jungia diafragmą ir svirtis. Jis pagamintas iš penkiolikos cm ilgio varinės vielos gabalo.

13 etapas. Smagračio sukūrimas ir montavimas

Smagračio gamybai imame tris senus kompaktinius diskus. Paimkite medinį strypą kaip centrą. Sumontavę smagratį sulenkite alkūninio veleno strypą, taip smagratis nebeslūgs.

Paskutiniame etape visas mechanizmas surenkamas visiškai.

Paskutinis žingsnis – ugniakuro sukūrimas

Taigi mes pasiekėme paskutinį variklio kūrimo žingsnį.

Žinoma, galite įsigyti gražių gamyklinių Stirling variklių modelių, pavyzdžiui, šioje Kinijos internetinėje parduotuvėje. Tačiau kartais norisi susikurti pačiam ir pasigaminti daiktą net iš improvizuotų priemonių. Mūsų svetainėje jau yra keletas šių variklių gamybos variantų, todėl perskaitykite visą šį leidinį paprastas variantas gamyba namuose.

Žemiau rasite 3 „pasidaryk pats“ parinktis.

Dmitrijus Petrakovas, populiariai paklausęs, filmavo žingsnis po žingsnio instrukcijas surinkti galingą Stirlingo variklį, atsižvelgiant į jo matmenis ir suvartojamos šilumos kiekį. Šiame modelyje naudojamos kiekvienam žiūrovui prieinamos medžiagos ir įprastos medžiagos – jas įsigyti gali kiekvienas. Visus šiame vaizdo įraše pateiktus dydžius autorius atrinko remdamasis ilgamete tokio dizaino Stirlingų patirtimi, ir šiam konkrečiam atvejui jie yra optimalūs.

Šiame modelyje naudojama kiekvienam žiūrovui prieinama medžiaga ir įprasta medžiaga, kad kiekvienas galėtų jas įsigyti. Visi šiame vaizdo įraše pateikti dydžiai buvo parinkti remiantis ilgamete tokio dizaino Stirlingų patirtimi ir šiuo konkrečiu atveju jie yra optimalūs.

Su jausmu, jausmu ir susitarimu.

Stirlingo variklis veikia su apkrova (vandens siurblys).

Vandens siurblys, surinktas kaip veikiantis prototipas, sukurtas taip, kad jį būtų galima sujungti su Stirlingo varikliais. Siurblio ypatumas slypi mažose energijos sąnaudose, reikalingos jo darbui užbaigti: tokia konstrukcija naudoja tik nedidelę variklio dinaminio vidinio darbinio tūrio dalį, taigi iki minimumo paveikia jo veikimą.

Stirlingo variklis iš skardinės

Jam pagaminti prireiks improvizuotų medžiagų: skardinės konservų, nedidelio putplasčio gabalėlio, kompaktinio disko, dviejų varžtų ir sąvaržėlių.

Putplastis yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų, naudojamų Stirlingo variklių gamyboje. Iš jo pagamintas variklio stumtuvas. Iš mūsų putplasčio gumos gabalo išpjauname apskritimą, jo skersmenį padarome dviem milimetrais mažesnį už vidinį skardinės skersmenį, o aukštis yra šiek tiek didesnis nei pusė jo.

Dangtelio centre išgręžiame skylę, į kurią vėliau įkišame švaistiklį. Kad švaistiklis veiktų sklandžiai, iš sąvaržėlės padarome spiralę ir prilituojame prie dangtelio.

Porolono ratą iš porolono per vidurį su varžtu perveriame ir poveržle iš viršaus ir apačios užfiksuojame poveržle ir veržle. Po to litavimo būdu pritvirtiname segtuką, prieš tai jį ištiesinę.

Dabar įkišame išstumtuvą į iš anksto padarytą skylę dangtelyje ir hermetiškai sulydome dangtelį ir stiklainį. Sąvaržėlės gale padarome nedidelę kilpą, o dangtelyje išgręžiame dar vieną skylę, bet šiek tiek daugiau nei pirmoji.

Iš skardos gaminame cilindrą litavimo būdu.

Paruoštą cilindrą lituokliu pritvirtiname prie stiklainio, kad litavimo vietoje neliktų tarpų.

Alkūninį veleną gaminame iš sąvaržėlės. Atstumas tarp kelių turi būti 90 laipsnių. Kelias, kurio aukštis bus virš cilindro, yra 1–2 mm didesnis už kitą.

Iš sąvaržėlių gaminame stelažus kotui. Membranos gamyba Norėdami tai padaryti, ant cilindro uždedame plastikinę plėvelę, šiek tiek įstumiame į vidų ir pritvirtiname prie cilindro sriegiu.

Švaistiklis, kurį reikės pritvirtinti prie membranos, yra pagamintas iš sąvaržėlės ir įkišamas į gumos gabalėlį. Švaistiklio ilgis turi būti toks, kad apatiniame veleno negyvame taške membrana būtų įtraukta į cilindrą, o aukščiausia, atvirkščiai, būtų išplėsta. Antrasis švaistiklis sukonfigūruotas taip pat.

Švaistiklį su guma priklijuojame prie membranos, o kitą pritvirtiname prie išstūmiklio.

Su lituokliu pritvirtiname kojeles nuo sąvaržėlių prie stiklainio, o smagratį pritvirtiname prie švaistiklio. Pavyzdžiui, galite naudoti kompaktinį diską.

Stirlingo variklis pagamintas namuose. Dabar belieka šilumą parnešti po stiklainiu – uždegti žvakę. Ir po kelių sekundžių paspausk smagratį.

Kaip sukurti paprastą Stirlingo variklį (su nuotraukomis ir vaizdo įrašu)

www.newphysicist.com

Pagaminkime Stirlingo variklį.

Stirlingo variklis yra šilumos variklis, kuris veikia cikliškai suspaudžiant ir plečiant orą ar kitas dujas (darbinį skystį) esant skirtingoms temperatūroms, kad šiluminė energija būtų paversta mechaniniu darbu. Tiksliau sakant, Stirlingo variklis yra uždaro ciklo regeneracinis šilumos variklis su nuolat dujiniu darbiniu skysčiu.

Stirlingo varikliai yra efektyvesni nei garo varikliai ir gali pasiekti 50 % efektyvumo. Jie taip pat gali veikti tyliai ir gali naudoti beveik bet kokį šilumos šaltinį. Šiluminės energijos šaltinis generuojamas ne Stirlingo variklyje, o ne vidaus degimo būdu, kaip yra Otto ar dyzelinio ciklo varikliams.

Stirlingo varikliai yra suderinami su alternatyvių ir atsinaujinančių energijos šaltinių, nes jie gali tapti reikšmingesni kylant tradicinio kuro kainoms ir atsižvelgiant į tokias problemas kaip naftos atsargų išeikvojimas ir klimato kaita.

Šiame projekte mes jums suteiksime paprastos instrukcijos sukurti labai paprastą variklis DIY Maišymas naudojant mėgintuvėlį ir švirkštą .

Kaip pasidaryti paprastą Stirlingo variklį – vaizdo įrašas

Komponentai ir žingsniai Stirlingo varikliui gaminti

1. Kietmedžio arba faneros gabalas

Tai yra jūsų variklio pagrindas. Taigi jis turi būti pakankamai standus, kad galėtų valdyti variklio judesius. Tada padarykite tris mažas skylutes, kaip parodyta paveikslėlyje. Taip pat galite naudoti fanerą, medieną ir kt.

2. Marmuro arba stiklo karoliukai

Stirlingo variklyje šie rutuliai atlieka svarbią funkciją. Šiame projekte marmuras veikia kaip karšto oro išstumtuvas iš šiltosios mėgintuvėlio pusės į šaltąją. Kai marmuras išstumia karštą orą, jis atvėsta.

3. Lazdelės ir varžtai

Smeigtukai ir varžtai naudojami patogioje padėtyje laikyti vamzdžiui, kad būtų galima laisvai judėti bet kuria kryptimi be jokių pertrūkių.

4. Gumos gabaliukai

Įsigykite trintuką ir supjaustykite jį tokiomis formomis. Jis naudojamas tvirtai laikyti vamzdelį ir išlaikyti jo sandarumą. Vamzdžio angoje neturi būti nuotėkio. Jei taip, projektas nebus sėkmingas.

5. Švirkštas

Švirkštas yra viena iš svarbiausių ir judančių dalių paprastas variklis Stirlingas. Į švirkšto vidų įpilkite šiek tiek tepalo, kad stūmoklis galėtų laisvai judėti cilindro viduje. Kai oras plečiasi mėgintuvėlio viduje, jis stumia stūmoklį žemyn. Dėl to švirkšto cilindras pajuda aukštyn. Tuo pačiu metu marmuras rieda link karštosios vamzdžio pusės ir išstumia karštą orą ir priverčia jį atvėsti (sumažinti tūrį).

6. Mėgintuvėlis Mėgintuvėlis yra svarbiausias ir veikiantis paprasto Stirlingo variklio komponentas. Mėgintuvėlis pagamintas iš tam tikro tipo stiklo (pvz., borosilikatinio stiklo), kuris yra labai atsparus karščiui. Taigi jis gali būti šildomas iki aukštos temperatūros.

Kaip veikia Stirlingo variklis?

Kai kurie žmonės sako, kad Stirlingo varikliai yra paprasti. Jei tai tiesa, tada, kaip ir didžiosios fizikos lygtys (pvz., E = mc2), jos yra paprastos: iš pažiūros jos yra paprastos, bet turtingesnės, sudėtingesnės ir galbūt labai painios, kol jų nesuvokiate. Manau, kad Stirlingo variklius saugiau laikyti sudėtingais: daugelis labai blogų „YouTube“ vaizdo įrašų parodo, kaip lengva juos „paaiškinti“ labai nepilnai ir nepatenkinamai.

Mano nuomone, Stirlingo variklio negalima suprasti vien jį sukūrus ar stebint jo veikimą iš išorės: reikia rimtai pagalvoti apie jo žingsnių ciklą, kas vyksta su dujomis viduje ir kuo jos skiriasi nuo kas vyksta įprastoje garo mašinoje.

Viskas, ko reikia variklio veikimui, yra temperatūros skirtumas tarp karštų ir šaltų dujų kameros dalių. Sukurti modeliai, galintys veikti tik esant 4 °C temperatūrų skirtumui, nors gamykliniai varikliai veikiausiai veiks su kelių šimtų laipsnių skirtumu. Šie varikliai gali tapti efektyviausia vidaus degimo variklio forma.

Stirlingo varikliai ir koncentruota saulės energija

Stirlingo varikliai yra puikus būdas šiluminę energiją paversti judesiu, kuris gali varyti generatorių. Labiausiai paplitęs sprendimas yra tas, kad variklis yra parabolinio veidrodžio centre. Veidrodis bus sumontuotas ant sekimo, kad saulės spinduliai būtų nukreipti į variklį.

* Stirlingo variklis kaip imtuvas

Galbūt mokyklos laikais žaidėte su išgaubtais lęšiais. Sukoncentruoti saulės energiją popieriaus lapui ar degtukui sudeginti, ar aš teisus? Naujos technologijos vystosi kiekvieną dieną. Koncentruota saulės šiluminė energija šiais laikais sulaukia vis daugiau dėmesio.

Aukščiau pateiktas trumpas vaizdo įrašas apie paprastą mėgintuvėlio variklį, kuriame stiklo karoliukai naudojami kaip propelentas ir stiklinis švirkštas kaip jėgos stūmoklis.

Šis paprastas Stirlingo variklis buvo pagamintas iš medžiagų, kurios yra prieinamos daugumoje mokyklų mokslo laboratorijose ir gali būti naudojamos pademonstruoti paprastą šilumos variklį.

Slėgio ir tūrio ciklo diagrama

1 procesas → 2 Darbinių dujų išsiplėtimas karštame vamzdelio gale, šiluma perduodama dujoms ir dujos plečiasi, padidindamos tūrį ir stumdamos švirkšto stūmoklį aukštyn.

2 procesas → 3 Kai marmuras juda karšto vamzdžio galo link, dujos iš karšto vamzdžio galo verčiamos į šaltąjį, o judant dujoms atiduoda šilumą vamzdžio sienelei.

3 procesas → 4 Iš darbinių dujų pašalinama šiluma ir tūris sumažėja, švirkšto stūmoklis juda žemyn.

4 procesas → 1 Baigiamas ciklas. Darbinės dujos juda iš šalto vamzdžio galo į karštąjį galą, nes rutuliukai jį išstumia, o judant gauna šilumą iš vamzdžio sienelės, todėl padidėja dujų slėgis.

Kadaise garsėjęs Stirlingo variklis buvo ilgam pamirštas dėl plačiai paplitusio kito variklio (vidaus degimo) naudojimo. Tačiau šiandien apie jį girdime vis daugiau. Galbūt jis turi galimybę išpopuliarėti ir rasti savo vietą naujoje modifikacijoje šiuolaikiniame pasaulyje?

Istorija

Stirlingo variklis yra šilumos variklis, kuris buvo išrastas XIX amžiaus pradžioje. Autorius, kaip žinote, buvo kažkoks Stirlingas, vardu Robertas, kunigas iš Škotijos. Įrenginys yra išorinio degimo variklis, kuriame korpusas juda uždarame inde, nuolat keisdamas savo temperatūrą.

Dėl kito tipo variklių paplitimo jis buvo beveik pamirštas. Nepaisant to, dėl savo pranašumų šiandien Stirlingo variklis (daugelis mėgėjų jį kuria namuose savo rankomis) vėl grįžta.

Pagrindinis skirtumas nuo vidaus degimo variklio yra tas, kad šilumos energija gaunama iš išorės, o ne pačiame variklyje, kaip vidaus degimo variklyje.

Veikimo principas

Galite įsivaizduoti uždarą oro tūrį, uždarytą korpuse su membrana, tai yra, stūmokliu. Kai kūnas šildomas, oras plečiasi ir veikia, taip išlenkdamas stūmoklį. Tada įvyksta aušinimas ir jis vėl susilenkia. Tai yra mechanizmo ciklas.

Nenuostabu, kad daugelis „pasidaryk pats“ termoakustinių Stirlingo variklių gaminami namuose. Tam reikalingos priemonės ir medžiagos reikalauja minimumo, kurį kiekvienas turi savo namuose. Pažvelkime į du skirtingus būdus, kaip lengva tai sukurti.

Darbo medžiagos

Norėdami savo rankomis pasigaminti Stirlingo variklį, jums reikės šių medžiagų:

• skarda;
• plieniniai stipinai;
• žalvarinis vamzdis;
• metalo pjūklas;
• failas;
• medinis stovas;
• metalinės žirklės;
• tvirtinimo detalės;
• lituoklis;
• litavimas;
• lydmetalis;
• mašina.

Tai viskas. Likusi dalis yra paprastos technikos reikalas.

Kaip daryti

Iš skardos paruošta krosnelė ir du pagrindo cilindrai, iš kurių sudarys rankomis pagamintas Stirlingo variklis. Matmenys parenkami atskirai, atsižvelgiant į tikslus, kuriems šis prietaisas yra skirtas. Tarkime, kad variklis gaminamas demonstravimo tikslais. Tada pagrindinio cilindro šlavimas bus nuo dvidešimt iki dvidešimt penkių centimetrų, ne daugiau. Likusios dalys turi tilpti į ją.

Stūmoklio judėjimo cilindro viršuje yra padarytos dvi iškyšos ir skylės, kurių skersmuo yra nuo keturių iki penkių milimetrų. Elementai veiks kaip alkūninio įtaiso vietos guoliai.

Tada pagamintas variklio darbinis korpusas (jis taps paprastu vandeniu). Skardiniai apskritimai prilituojami prie cilindro, kuris susukamas į vamzdelį. Į juos padaromos skylės ir įkišti žalvariniai vamzdeliai, kurių ilgis yra nuo dvidešimt penkių iki trisdešimt penkių centimetrų, o skersmuo – nuo ​​keturių iki penkių milimetrų. Pabaigoje jie patikrina, kiek sandari kamera tapo, užpildydami ją vandeniu.

Toliau ateina išstumtojo eilė. Gamybai ruošinys paimamas iš medžio. Mašinoje jie pasiekia įprasto cilindro formą. Stūmoklis turi būti šiek tiek mažesnis už cilindro skersmenį. Optimalus aukštis parenkamas po to, kai Stirlingo variklis pagaminamas rankomis. Nes toliau šis etapas ilgis turėtų leisti tam tikrą maržą.

Stipinas paverčiamas cilindriniu strypu. Medinio indo centre padarykite kotui tinkamą skylutę, įstatykite. Viršutinėje strypo dalyje būtina numatyti vietą švaistiklio įtaisui.

Tada jie paima keturių su puse centimetro ilgio ir dviejų su puse centimetro skersmens varinius vamzdelius. Prie cilindro prilituojamas skardos ratas. Sienų šonuose padaryta skylė, skirta sujungti konteinerį su cilindru.

Stūmoklis taip pat sureguliuotas tekinimo staklės po didelio cilindro skersmeniu iš vidaus. Viršuje strypas sujungtas šarnyriniu būdu.

Surinkimas baigtas ir mechanizmas sureguliuotas. Tam stūmoklis įkišamas į didesnį cilindrą, o pastarasis prijungiamas prie kito mažesnio cilindro.

Alkūninis mechanizmas yra pastatytas ant didelio cilindro. Pritvirtinkite variklio dalį lituokliu. Pagrindinės dalys tvirtinamos ant medinio pagrindo.

Cilindras pripildomas vandens, o po dugnu padedama žvakė. Stirlingo variklio, pagaminto rankomis nuo pradžios iki pabaigos, veikimas tikrinamas.

Antras būdas: medžiagos

Variklis gali būti pagamintas kitu būdu. Tam jums reikės šių medžiagų:

• skarda;
• putų guma;
• savaržėlės;
• diskai;
• du varžtai.

Kaip daryti

Putplastis labai dažnai naudojamas paprastam, ne galingam Stirlingo varikliui namuose pasigaminti savo rankomis. Iš jo paruošiamas variklio stūmoklis. Iškirpkite putplasčio ratą. Skersmuo turi būti šiek tiek mažesnis nei skardinės, o aukštis - šiek tiek daugiau nei pusė.

Dangtelio centre padaryta skylė būsimam švaistikliui. Kad viskas vyktų sklandžiai, sąvaržėlė susukama į spiralę ir prilituojama prie dangčio.

Viduryje esantis putplasčio apskritimas perveriamas plona viela su varžtu ir pritvirtinamas viršuje su poveržle. Tada prijunkite sąvaržėlę lituodami.

Išstūmiklis įstumiamas į dangtelio angą, o stiklainis sujungiamas su dangteliu litavimo būdu, kad sandariai uždarytumėte. Ant sąvaržėlės padaroma maža kilpelė, o dangtelyje – kita, didesnė skylutė.

Skardos lakštas susukamas į cilindrą ir lituojamas, o tada pritvirtinamas prie skardinės taip, kad neliktų tarpų.

Popierinis segtukas paverčiamas alkūniniu velenu. Atstumas turėtų būti tiksliai devyniasdešimt laipsnių. Kelias virš cilindro yra šiek tiek didesnis nei kitas.

Likę sąvaržėlės virsta veleno lentynomis. Membrana pagaminta taip: cilindras apvyniojamas polietileno plėvele, perspaudžiamas ir tvirtinamas siūlu.

Švaistiklis pagamintas iš popieriaus segtuko, kuris įkišamas į gumos gabalėlį, o gatava dalis pritvirtinama prie membranos. Švaistiklio ilgis pagamintas taip, kad apatiniame veleno taške membrana būtų įtraukta į cilindrą, o aukščiausiame - išplėsta. Antroji švaistiklio dalis pagaminta taip pat.

Tada vienas priklijuojamas prie membranos, o kitas - prie išstūmiklio.

Skardinių kojeles taip pat galima pagaminti iš sąvaržėlių ir lituoti. Alkūniniam varikliui naudojamas kompaktinis diskas.

Čia yra visas mechanizmas. Belieka tik pakeisti ir uždegti po ja žvakę, o tada paspausti smagratį.

Išvada

Toks yra žemos temperatūros Stirlingo variklis (sukurtas savo rankomis). Žinoma, pramoniniu mastu tokie įrenginiai gaminami visiškai kitaip. Tačiau principas išlieka tas pats: oro kiekis pašildomas, o po to atšaldomas. Ir tai nuolat kartojasi.

Galiausiai pažiūrėkite į šiuos Stirlingo variklio brėžinius (galite tai padaryti patys, neturėdami jokių specialių įgūdžių). Galbūt jau užsidegėte idėja ir norite padaryti ką nors panašaus?

Stirlingo variklis yra variklis, kuris gali veikti naudojant šiluminę energiją. Šiuo atveju šilumos šaltinis visiškai nesvarbus. Svarbiausia, kad yra temperatūros skirtumas, tokiu atveju šis variklis veiks. Autorius sugalvojo, kaip iš „Coca-Cola“ skardinės pagaminti tokio variklio modelį.

Medžiagos ir įrankiai
- vienas balionas;
- 3 skardinės kolos;
- elektros gnybtai, penkios dalys (5A);
- speneliai dviračio stipinams tvirtinti (2 vnt.);
- metalo vata;
- 30 cm ilgio ir 1 mm skerspjūvio plieninės vielos gabalas;
- storos vielos gabalas iš plieno arba vario, kurio skersmuo nuo 1,6 iki 2 mm;
- 20 mm skersmens medinis kaištis (ilgis 1 cm);
- buteliuko dangtelis (plastikinis);
- elektros instaliacija (30 cm);
- Super klijai;
- vulkanizuota guma (apie 2 kvadratinius centimetrus);
- žvejybos valas (ilgis apie 30 cm);
- svorių pora balansavimui (pavyzdžiui, nikelis);
- CD (3 vnt.);
- smeigtukai;
- Kitas gali krosnies gamybai;
- karščiui atsparus silikonas ir skardinė vandens aušinimui sukurti.

Pirmas žingsnis. Stiklainių paruošimas
Pirmiausia reikia paimti du stiklainius ir nupjauti jų viršūnes. Jei viršūnės pjaustomos žirklėmis, susidariusias įpjovas reikės nušlifuoti dilde.
Toliau reikia nupjauti stiklainio dugną. Tai galima padaryti peiliu.

Antras žingsnis. Diafragmos kūrimas
Kaip diafragma autorius naudojo balioną, kuris buvo sutvirtintas vulkanizuota guma. Kamuoliuką reikia nupjauti ir užtraukti virš stiklainio, kaip nurodyta paveikslėlyje. Tada prie diafragmos centro priklijuojamas vulkanizuotos gumos gabalas. Po to, kai klijai sukietėja, diafragmos centre išmušama skylė, skirta laidui sumontuoti. Lengviausia tai padaryti su smeigtuku, kurį galima palikti skylėje iki surinkimo.

Trečias žingsnis. Iškirpti ir padaryti skyles dangtelyje
Dangtelio sienelėse reikia išgręžti dvi skylutes po 2 mm, jų reikia svirčių sukimosi ašiai sumontuoti. Dangčio apačioje reikia išgręžti dar vieną skylę, per ją praeis laidas, kuris bus prijungtas prie išstumtuvo.

Paskutiniame etape dangtelį reikia nupjauti, kaip parodyta paveikslėlyje. Tai daroma taip, kad išstumiamoji viela nepriliptų prie dangtelio kraštų. Tokiam darbui tinka komunalinės žirklės.

Ketvirtas žingsnis. Gręžimas
Indelyje reikia išgręžti dvi skylutes guoliams. AT Ši byla tai buvo padaryta su 3,5 mm grąžtu.

Penktas žingsnis. Peržiūros lango kūrimas
Variklio korpuse turi būti išpjautas apžvalgos langas. Dabar bus galima stebėti, kaip veikia visi įrenginio mazgai.

Šeštas žingsnis. Terminalo modifikavimas
Turite paimti gnybtus ir nuimti nuo jų plastikinę izoliaciją. Tada imamas grąžtas, o gnybtų kraštuose daromos skylės. Iš viso reikia išgręžti 3 gnybtus, o du turėtų likti neišgręžti.

Septintas žingsnis. Sverto kūrimas
Kaip medžiaga svirtims kurti naudojama varinė viela, kurios skersmuo yra 1,88 mm. Kaip tiksliai sulenkti mezgimo adatas, parodyta nuotraukose. Galima naudoti ir plieninę vielą, tik su varine viela dirbti maloniau.

Aštuntas žingsnis. Guolių kūrimas
Norėdami pagaminti guolius, jums reikės dviejų dviračio spenelių. Būtina patikrinti skylės skersmenį. Autorius juos išgręžė 2 mm grąžtu.

Devintas žingsnis. Svirčių ir guolių montavimas
Svirtis galima montuoti tiesiai per žiūrėjimo langą. Vienas vielos galas turi būti ilgas, jame bus smagratis. Guoliai turi būti tvirtai savo vietoje. Jei yra atstumas, juos galima klijuoti.

Dešimtas žingsnis. Displacer kūrimas
Išstumtuvas pagamintas iš plieno vatos poliravimui. Norėdami sukurti išstumtuvą, imama plieninė viela, ant jos padaromas kabliukas, o tada ant vielos suvyniojamas reikiamas vatos kiekis. Išstūmiklis turi būti pakankamai didelis, kad galėtų laisvai judėti skardinėje. Bendras išstūmimo aukštis neturi viršyti 5 cm.

Dėl to vienoje vatos pusėje reikia suformuoti vielos spiralę, kad ji neišlįstų iš vatos, o kitoje pusėje iš vielos daroma kilpa. Tada prie šios kilpos pririšama meškerė, kuri vėliau ištraukiama per diafragmos centrą. Vulkanizuota guma turi būti talpyklos viduryje.

11 žingsnis Sukurkite slėgio baką
Stiklainio dugną reikia nupjauti taip, kad nuo jo pagrindo liktų apie 2,5 cm. Išstūmiklis kartu su diafragma turi būti dedamas į baką. Po to visas šis mechanizmas sumontuotas skardinės gale. Diafragmą reikia šiek tiek priveržti, kad ji nesusmigtų.

Tada reikia paimti neišgręžtą terminalą ir per jį ištempti meškerę. Mazgas turi būti priklijuotas taip, kad jis nejudėtų. Viela turi būti gerai sutepta alyva ir tuo pačiu metu įsitikinkite, kad išstūmiklis lengvai traukia valą.
12 žingsnis Sukurkite stūmiklius
Stūmikliai sujungia diafragmą ir svirtis. Tai daroma su 15 cm ilgio varinės vielos gabalėliu.

Šiuolaikinė automobilių pramonė pasiekė tokį išsivystymo lygį, kuriame be esminių moksliniai tyrimai beveik neįmanoma pasiekti dramatiškų tradicinių vidaus degimo variklių konstrukcijos patobulinimų. Ši situacija verčia dizainerius atkreipti dėmesį alternatyvūs elektrinių projektai. Kai kurie inžinerijos centrai sutelkė savo pastangas į hibridinių ir hibridinių ir serijinės gamybos pritaikymą elektriniai modeliai, kiti automobilių gamintojai investuoja į variklių, varomų iš atsinaujinančių šaltinių (pavyzdžiui, biodyzelino su rapsų aliejumi), kūrimą. Yra ir kitų jėgos agregatų projektų, kurie ateityje gali tapti nauju standartiniu transporto priemonių varikliu.

Tarp galimų ateities automobilių mechaninės energijos šaltinių yra išorinio degimo variklis, kurį XIX amžiaus viduryje išrado škotas Robertas Stirlingas kaip šiluminio plėtimosi mašiną.

Darbo schema

Stirlingo variklis iš išorės tiekiamą šiluminę energiją paverčia naudingu mechaniniu darbu dėl darbinio skysčio temperatūros pokyčiai(dujos ar skystis), cirkuliuojantys uždarame tūryje.

AT bendras vaizdasįrenginio veikimo schema yra tokia: apatinėje variklio dalyje darbinė medžiaga (pavyzdžiui, oras) įkaista ir, didėjant tūriui, stumia stūmoklį aukštyn. Karštas oras patenka į variklio viršų, kur jį vėsina radiatorius. Darbinio skysčio slėgis sumažinamas, stūmoklis nuleidžiamas kitam ciklui. Tokiu atveju sistema yra sandari ir darbinė medžiaga nesunaudojama, o tik juda cilindro viduje.

Yra keletas galios blokų projektavimo variantų, naudojant Stirlingo principą.

Stirlingo modifikacija „Alfa“

Variklis susideda iš dviejų atskirų galios stūmoklių (karšto ir šalto), kurių kiekvienas yra savo cilindre. Šiluma į cilindrą tiekiama karštu stūmokliu, o šaltas cilindras yra aušinimo šilumokaityje.

Stirlingo modifikacija „Beta“

Cilindras, kuriame yra stūmoklis, šildomas iš vienos pusės, o aušinamas priešingoje pusėje. Cilindre juda galios stūmoklis ir stūmoklis, skirtas keisti darbinių dujų tūrį. Atvėsintos darbinės medžiagos grįžtamąjį judėjimą į karštą variklio ertmę atlieka regeneratorius.

Stirlingo modifikacija „Gamma“

Konstrukcija susideda iš dviejų cilindrų. Pirmasis yra visiškai šaltas, kuriame juda galios stūmoklis, o antrasis, karštas iš vienos pusės ir šaltas iš kitos, skirtas perkelti išstūmiklį. Šaltų dujų cirkuliacijos regeneratorius gali būti bendras abiejuose balionuose arba gali būti įtrauktas į išstūmimo konstrukciją.

Stirlingo variklio privalumai

Kaip ir dauguma išorinio degimo variklių, Stirlingas yra būdingas kelių degalų: variklis dirba esant temperatūrų skirtumui, nepaisant jį sukėlusių priežasčių.

Įdomus faktas! Kartą buvo pademonstruotas įrenginys, kuris veikė dvidešimt kuro variantų. Nestabdant variklio, benzinas, dyzelinas, metanas, žalia nafta ir daržovių aliejus- jėgos agregatas toliau veikė stabiliai.

Variklis turi dizaino paprastumas ir nereikalauja papildomų sistemų ir priedai(laikas, starteris, pavarų dėžė).

Prietaiso savybės garantuoja ilgą tarnavimo laiką: daugiau nei šimtas tūkstančių valandų nepertraukiamo veikimo.

Stirlingo variklis yra tylus, nes cilindruose nevyksta detonacija ir nereikia šalinti išmetamųjų dujų. Modifikacija „Beta“, aprūpinta rombiniu alkūniniu mechanizmu, yra puikiai subalansuota sistema, kuri veikimo metu neturi vibracijos.

Variklio cilindruose nėra procesų, kurie gali turėti Neigiama įtaka ant aplinką. Pasirinkus tinkamą šilumos šaltinį (pvz., saulės energiją), Stirlingas gali būti absoliučiai draugiškas aplinkai energijos vienetas.

Stirlingo dizaino trūkumai

Dėl visų teigiamų savybių nedelsiant masiškai naudoti Stirlingo variklius neįmanoma dėl šių priežasčių:

Pagrindinė problema yra konstrukcijos medžiagų suvartojimas. Darbiniam skysčiui aušinti reikia didelio tūrio radiatorių, o tai žymiai padidina įrenginio dydį ir metalo sąnaudas.

Dabartinis technologinis lygis leis Stirlingo varikliui palyginti savo našumą su šiuolaikiniais benzininiais varikliais tik naudojant sudėtingi tipai darbinis skystis (helis arba vandenilis), kurio slėgis didesnis nei šimtas atmosferų. Šis faktas kelia rimtų klausimų tiek medžiagų mokslo, tiek vartotojų saugos srityje.

Svarbi eksploatavimo problema yra susijusi su metalų šilumos laidumo ir atsparumo temperatūrai klausimais. Šiluma į darbinį tūrį tiekiama per šilumokaičius, todėl neišvengiami nuostoliai. Be to, šilumokaitis turi būti pagamintas iš karščiui atsparių metalų, atsparių aukštas spaudimas. Tinkamos medžiagos yra labai brangios ir sunkiai apdorojamos.

Stirlingo variklio režimų keitimo principai taip pat iš esmės skiriasi nuo tradicinių, todėl reikia sukurti specialius valdymo įrenginius. Taigi, norint pakeisti galią, reikia pakeisti slėgį cilindruose, fazės kampą tarp stūmoklio ir galios stūmoklio arba paveikti ertmės talpą darbiniu skysčiu.

Vienas iš būdų valdyti veleno greitį Stirlingo variklio modelyje matomas šiame vaizdo įraše:

Efektyvumas

Teoriniais skaičiavimais Stirlingo variklio efektyvumas priklauso nuo darbinio skysčio temperatūrų skirtumo ir gali siekti 70% ar daugiau pagal Carnot ciklą.

Tačiau pirmieji metale realizuoti pavyzdžiai buvo itin žemo efektyvumo dėl šių priežasčių:

• neefektyvūs aušinimo skysčio (darbinio skysčio) variantai, ribojantys maksimalią šildymo temperatūrą;
• energijos nuostoliai dėl dalių trinties ir variklio korpuso šilumos laidumo;
• konstrukcinių medžiagų, atsparių aukštam slėgiui, trūkumas.

Inžineriniai sprendimai nuolat tobulino jėgos agregato konstrukciją. Taigi XX amžiaus antroje pusėje keturių cilindrų automobilis Stirlingo variklis su rombine pavara bandymų metu parodė 35% efektyvumą ant vandens aušinimo skysčio, kurio temperatūra 55 ° C. Kruopštus projekto tyrimas, naujų medžiagų naudojimas ir darbo mazgų patikslinimas užtikrino eksperimentinių mėginių efektyvumą 39%.

Pastaba! Šiuolaikinių panašaus galingumo benzininių variklių efektyvumas siekia 28–30%, o dyzelinių su turbokompresoriumi – 32–35%.

Šiuolaikiniai Stirlingo variklio pavyzdžiai, pavyzdžiui, sukonstruotas amerikiečių kompanijos „Mechanical Technology Inc“, rodo efektyvumą iki 43,5%. O plėtojant karščiui atsparios keramikos ir panašių inovatyvių medžiagų gamybą, bus galima ženkliai padidinti darbo aplinkos temperatūrą ir pasiekti 60 proc.

Sėkmingo automobilinių Stirlingų diegimo pavyzdžiai

Nepaisant visų sunkumų, yra daug veikiančių Stirlingo variklio modelių, taikomų automobilių pramonei.

Susidomėjimas Stirlingu, tinkamu montuoti automobilyje, atsirado XX amžiaus 50-aisiais. Darbą šia kryptimi atliko tokie koncernai kaip „Ford Motor Company“, „Volkswagen Group“ ir kiti.

UNITED STIRLING (Švedija) sukūrė Stirling, kuris maksimaliai išnaudojo automobilių gamintojų serijinius komponentus ir mazgus (alkūninį veleną, švaistiklius). Gauto keturių cilindrų V formos variklio savitasis svoris buvo 2,4 kg / kW, o tai panašu į kompaktiško dyzelinio variklio charakteristikas. Šis agregatas buvo sėkmingai išbandytas kaip septynių tonų krovininio furgono jėgainė.

Vienas iš sėkmingų pavyzdžių – olandų gamybos modelio „Philips 4-125DA“ keturių cilindrų Stirlingo variklis, skirtas montuoti į lengvąjį automobilį. Variklio darbinė galia buvo 173 litrai. Su. matmenys panašūs į klasikinį benzininį agregatą.

„General Motors“ inžinieriai pasiekė reikšmingų rezultatų 70-aisiais sukūrę aštuonių cilindrų (4 darbiniai ir 4 suspaudimo cilindrai) V formos Stirlingo variklį su standartiniu alkūninio mechanizmo mechanizmu.

Panašią elektrinę 1972 m aprūpinta ribota Ford Torino automobilių serija, kurio degalų sąnaudos sumažėjo 25%, palyginti su klasikiniu benzininiu V formos aštuonetu.

Šiuo metu daugiau nei penkiasdešimt užsienio kompanijų tobulina Stirlingo variklio konstrukciją, kad pritaikytų jį masinei gamybai automobilių pramonės poreikiams. O jei pavyks pašalinti šio tipo variklių trūkumus, išlaikant privalumus, tai būtent Stirlingas, o ne turbinos ir elektros varikliai pakeis benzininius vidaus degimo variklius.