مدار موتور استرلینگ در خانه. چگونه موتور استرلینگ خود را بسازیم. پیکربندی های مدرن استرلینگ

موتور استرلینگ نوعی موتور است که از انرژی حرارتی شروع به کار می کند. در این مورد، منبع انرژی کاملاً بی اهمیت است. نکته اصلی این است که تفاوت وجود دارد رژیم دما، در این صورت چنین موتوری کار خواهد کرد. اکنون ما تجزیه و تحلیل خواهیم کرد که چگونه می توانید مدلی از چنین موتور با دمای پایین را از یک قوطی کوکاکولا بسازید.

مواد و وسایل

اکنون آنچه را که برای ایجاد موتور در خانه باید انجام دهیم را تجزیه و تحلیل خواهیم کرد. آنچه برای هم زدن باید مصرف کنیم:

• بالون.
• سه قوطی کولا.
• پایانه های ویژه، پنج قطعه (برای 5A).
• نوک سینه برای محکم کردن پره دوچرخه (دو تکه).
• پشم فلزی.
• یک قطعه سیم فولادی سی سانتی متر طول و یک میلی متر مقطع.
• یک قطعه سیم فولادی یا مسی بزرگ با قطر 1.6 تا 2 میلی متر.
• سنجاق چوبی به قطر بیست میلی متر (طول یک سانتی متر).
• درب بطری (پلاستیکی).
• سیم کشی برق (سی سانتی متر).
• چسب مخصوص.
• لاستیک ولکانیزه (حدود 2 سانتی متر).
• خط ماهیگیری (طول سی سانتی متر).
• چندین وزنه متعادل کننده (به عنوان مثال نیکل).
• سی دی (سه قطعه).
• دکمه های مخصوص
• قوطی حلبی برای ایجاد یک جعبه آتش.
• قوطی حلبی سیلیکونی و آب خنک مقاوم در برابر حرارت.

شرح فرآیند ایجاد

مرحله 1. آماده سازی شیشه ها.

ابتدا باید 2 قوطی برداشته و سر آنها را جدا کنید. اگر رویه ها با قیچی بریده شوند، بریدگی های حاصل باید با یک سوهان خرد شوند.

مرحله 2. ساخت دیافراگم.

به عنوان یک دیافراگم، می توانید بگیرید بالونتقویت شده با لاستیک ولکانیزه توپ باید بریده شود و روی شیشه کشیده شود. سپس یک تکه لاستیک مخصوص را روی قسمت مرکزی دیافراگم می چسبانیم. بعد از اینکه چسب سفت شد، در مرکز دیافراگم، سوراخی برای نصب سیم ایجاد کنید. ساده ترین راه برای انجام این کار با یک دکمه مخصوص است که می توان آن را تا زمان مونتاژ در سوراخ باقی گذاشت.

مرحله 3. برش و ایجاد سوراخ در درب.

دو سوراخ دو میلی متری باید در دیواره های پوشش ایجاد شود، آنها برای نصب محور محوری اهرم ها ضروری هستند. سوراخ دیگری در پایین درب باید ایجاد شود، سیمی از آن عبور می کند که به جابجایی متصل می شود.

در آخرین مرحله، درب باید قطع شود. این برای جلوگیری از گیرکردن سیم جابجایی به لبه های پوشش است. برای چنین کاری می توانید قیچی خانگی بگیرید.

مرحله 4. حفاری.

در شیشه، باید دو سوراخ برای یاتاقان ها دریل کنید. در مورد ما، این کار با یک مته 3.5 میلی متری انجام شد.

مرحله 5. ساخت پنجره مشاهده.

یک پنجره مخصوص باید در محفظه موتور بریده شود. اکنون مشاهده نحوه عملکرد تمامی اجزای دستگاه امکان پذیر خواهد بود.

مرحله 6. اصلاح پایانه ها.

لازم است پایانه ها را گرفته و عایق پلاستیکی را از آنها جدا کنید. سپس یک مته برمی داریم و سوراخ هایی را در لبه های ترمینال ایجاد می کنیم. در کل، شما باید سه پایانه را سوراخ کنید. بگذارید دو ترمینال حفاری نشده باقی بماند.

مرحله 7. ایجاد اهرم.

به عنوان ماده ای برای ساخت اهرم ها از سیم مسی استفاده می شود که قطر آن تنها 1.88 میلی متر است. نحوه دقیق خم کردن سوزن های بافندگی ارزش دیدن در اینترنت را دارد. می توانید سیم فولادی بگیرید، فقط سیم مسی، کار کردن راحت تر است.

مرحله 8. ساخت بلبرینگ.

برای ساخت بلبرینگ ها به دو نوک سیکلت نیاز دارید. قطر سوراخ باید بررسی شود. نویسنده آنها را با مته 2 میلی متری سوراخ کرد.

مرحله 9. نصب اهرم و بلبرینگ.

اهرم ها را می توان مستقیماً از طریق پنجره مشاهده قرار داد. یک سر سیم باید بلند باشد و فلایویل روی آن قرار گیرد. بلبرینگ ها باید محکم روی آن قرار گیرند مکان های مناسب... در صورت وجود هرگونه واکنش، می توان آنها را چسباند.

مرحله 10. ساخت جابجایی.

جابجایی از پشم فولادی برای پرداخت ساخته شده است. برای ساختن جابجایی، یک سیم فولادی گرفته، قلابی روی آن ایجاد می شود و سپس مقداری پشم روی سیم پیچ می شود. جابجایی باید هم اندازه باشد تا بتواند به راحتی در بانک حرکت کند. ارتفاع کل جابجایی نباید بیش از پنج سانتی متر باشد.

در پایان در یک طرف پشم پنبهباید یک سیم مارپیچ درست کرد تا از پنبه بیرون نیاید و در طرف دوم یک حلقه از سیم درست می کنیم. سپس یک خط ماهیگیری را به این حلقه متصل می کنیم که متعاقباً از طریق قسمت مرکزی دیافراگم جذب می شود. لاستیک ولکانیزه باید در وسط ظرف باشد.

مرحله 11. ساخت مخزن تحت فشار

لازم است ته شیشه را به نحوی برش دهید که حدود 2.5 سانتی متر از پایه آن باقی بماند. جابجایی به همراه دیافراگم باید به داخل مخزن منتقل شود. پس از آن، کل این مکانیسم به انتهای قوطی منتقل می شود. دیافراگم باید کمی کشیده شود b به طوری که آویزان نشود.

سپس باید یک ترمینال که حفاری نشده است را بردارید و یک خط ماهیگیری را از آن عبور دهید. گره باید چسب زده شود تا حرکت نکند. سیم باید به خوبی با روغن روغن کاری شود و در عین حال مطمئن شوید که جابجایی می تواند به راحتی خط پشت خود را بکشد.

مرحله 12. ساخت میله های فشار.

این میله های مخصوص دیافراگم و اهرم ها را به هم متصل می کنند. از یک تکه سیم مسی به طول پانزده سانتی متر ساخته شده است.

مرحله 13. ایجاد و نصب فلایویل

برای ساخت فلایویل سه سی دی دیسک قدیمی می گیریم. یک میله چوبی را به عنوان مرکز انتخاب کنید. پس از نصب فلایویل، میله میل لنگ را خم کنید تا دیگر چرخ فلایویل سقوط نکند.

در آخرین مرحله، کل مکانیسم به طور کامل مونتاژ می شود.

آخرین مرحله، ایجاد جعبه آتش

بنابراین ما به آخرین مرحله در ساخت موتور رسیدیم.

من مدت زیادی است که صنعتگران این منبع را تماشا می کنم و وقتی مقاله ظاهر شد، می خواستم خودم آن را بسازم. اما مثل همیشه وقت نداشتم و این ایده را به تعویق انداختم.
اما بالاخره دیپلمم را گذراندم، از دپارتمان نظامی فارغ التحصیل شدم و زمانش ظاهر شد.
به نظر من چنین موتوری را بسیار ساده تر از فلش USB می کند :)

اول از همه، من می خواهم به استاد این سایت توبه کنم که یک فرد 20 ساله به چنین مزخرفاتی مشغول است، اما من فقط می خواستم این کار را انجام دهم و چیزی برای توضیح این آرزو وجود ندارد، امیدوارم قدم بعدی من همچنان باشد. یک درایو فلش
بنابراین ما نیاز داریم:
1 میل.
2 سه قوطی.
3 سیم مسی (من آن را با مقطع 2 میلی متر پیدا کردم).
4 کاغذ (روزنامه یا دفتر مهم نیست).
5 چسب لوازم التحریر (PVA).
6 چسب فوق العاده (CYJANOPAN یا هر نوع دیگر با همان روح).
7 دستکش لاستیکی یا بادکنک.
8 ترمینال برای سیم کشی 3 عدد.
9 عدد درب شراب 1 عدد.
10 کمی خط.
11 ابزار برای طعم دادن.

1- بانک اول; 2- ثانیه؛ 3 - سوم؛ 3-درب قوطی سوم؛ 4- غشاء; 5- جابجایی; 6- ترمینال سیم کشی; 7- میل لنگ; 8- قطعه حلبی :) 9- شاتون; 10- چوب پنبه; 11- دیسک; 12- خط.
بیایید با جدا کردن دو قوطی از هر سه قوطی شروع کنیم. من این کار را با یک درمل خانگی انجام دادم، ابتدا می خواستم با یک دایره سوراخ کنم و با قیچی برش دهم، اما دستگاه معجزه را به یاد آوردم.
راستش خیلی خوب نشد و من به طور اتفاقی دیواره یکی از قوطی ها را سوراخ کردم، بنابراین دیگر برای ظرف کار مناسب نبود (اما دو تا دیگر داشتم و آنها را با دقت بیشتری درست کردم) .


در مرحله بعد، ما به شیشه ای نیاز داریم که به عنوان فرم برای آن استفاده شود جابجا کننده(5).
از آنجایی که روز دوشنبه بازارها کار نمی کردند و همه خودروفروشی های اطراف تعطیل بودند و من می خواستم موتور بسازم، به خودم اجازه دادم طرح اصلی را تغییر دهم و دیسپاسر را از کاغذ و نه از پشم فولادی بسازم.
برای انجام این کار، یک شیشه غذای ماهی پیدا کردم که از نظر اندازه بیشتر برای من مناسب بود. من اندازه را بر اساس این واقعیت انتخاب کردم که قطر قوطی نوشابه 53 میلی متر بود، بنابراین به دنبال 48-51 میلی متر بودم تا وقتی کاغذ را روی قالب می پیچم، حدود 1-2 میلی متر بین دیواره قوطی و قالب فاصله داشته باشم. جابجایی (5) برای عبور هوا. (در شیشه را از قبل با چسب چسباندم تا چسب نچسبد).


سپس یک نوار از ورق A4 را به 70 میلی متر علامت زدم و بقیه را به نوارهای 50 میلی متری برش دادم (مانند مقاله). راستش یادم نمیاد چندتا از این نوارها رو پیچوندم،خب بذار 4-5تا باشه (نوار 50mm x290mm تعداد لایه ها رو با چشم درست کردم که وقتی چسب گیر کرد جابجایی نباشه نرم). هر لایه با چسب PVA پوشانده شد.


سپس روکش های دیسپلاسر را از 6 لایه کاغذ درست کرد (همچنین همه چیز را چسب زد و با یک دسته گرد فشار داد تا باقیمانده چسب و حباب های هوا بیرون برود) وقتی همه لایه ها را چسب زد، آنها را با کتاب روی آن ها فشار داد. تا خم نشود

ته قوطی (2) را نیز با قیچی که سالم بود با فاصله حدود 10 میلی متر بریدم زیرا جابجایی از سوراخ بالایی عبور نمی کرد. این مال ما خواهد بود ظرفیت کاری.
این همان چیزی است که در پایان اتفاق افتاد (من بلافاصله درب قوطی را بریدم (3) ، اما هنوز هم باید این کار را انجام دهم تا یک شمع در آنجا قرار دهم).


بعلاوه، در فاصله حدود 60 میلی متری از پایین، شیشه (3) را که هنوز با درب آن داشتم بریدم. این پایین در خدمت ما خواهد بود جعبه آتش نشانی.


سپس ته شیشه دوم (1) را با درب بریده شده، همچنین به فاصله 10 میلی متر (از ته) برید. و همه را در کنار هم قرار دهید.


علاوه بر این، به نظرم رسید که اگر یک شی کوچکتر به جای درب به غشای (4) سیلندر کار (2) چسبانده شود، طرح بهبود می یابد و من چنین نمونه ای را از کاغذ برش می دهم. در پایه یک مربع 15x15 میلی متر و "گوش" هر کدام 10 میلی متر است. و من یک جزئیات را از نمونه (8) برش دادم.


سپس سوراخ هایی به قطر 2.1 یا 2.5 میلی متر (مهم نیست) در ترمینال ها (6) سوراخ کردم ، پس از آن سیم (با مقطع 2 میلی متر) را با اندازه 150 میلی متر برداشتم ، مال ما خواهد بود " میل لنگ"(7) و آن را با توجه به ابعاد زیر خم کنید: ارتفاع زانوی جابجایی (5) -20 میلی متر ارتفاع زانو غشاء (4) -5 میلی متر. بین آنها باید 90 درجه باشد (خیر) واشرها درست کردم و با چسب وصل کردم تا پایانه ها در امتداد میل لنگ آویزان نشوند.
درست کردن آن دقیقاً و دقیقاً در اندازه فوراً درست نشد، اما من دوباره آن را دوباره انجام دادم (و نه برای اطمینان خودم).


سپس دوباره سیم (2 میلی متر) را برداشتم و یک قطعه را به طول 200 میلی متر برش دادم، این میله اتصال (9) غشا (4) خواهد بود، قسمت (8) را از آن عبور دادم و آن را خم کردم (برای نشان دادن) .
من یک قوطی (1) (آنی که کمی پر از سوراخ است) برداشتم و در آن سوراخ هایی برای "میل لنگ" (7) به فاصله 30 میلی متر از بالا ایجاد کردم (اما این مهم نیست). و پنجره مشاهده را با قیچی برش دهید.


سپس وقتی سیلندر جابجایی (5) خشک و کاملاً چسبانده شد، شروع به چسباندن روکش ها به آن کردم. پس از چسباندن درپوش ها، برای چسباندن نخ ماهیگیری، یک سیم مقطع حدود نیم میلی متر درست کردم (12).


بعد، من یک محور (10) را از یک دسته چوبی برای اتصال دیسک ها (11) به میل لنگ حک کردم، اما توصیه می کنم از یک درپوش شراب استفاده کنید.
و حالا سخت ترین قسمت (در مورد من) غشاء (4) را از دستکش های پزشکی بریدم و همان جزئیات (8) را در مرکز به آن چسباندم. من غشا را روی استوانه کار (2) قرار دادم و با نخ در امتداد مرز بستم و وقتی شروع به بریدن قسمت های اضافی کردم، غشا از زیر نخ شروع به خزیدن کرد (البته من غشا را نکشیدم). ) و وقتی کاملا قطع شد شروع به سفت کردنش کردم و غشا کاملا جدا شد.
چسب فوق العاده را گرفتم و انتهای قوطی را چسب زدم و سپس غشای از قبل آماده شده را چسب زدم و آن را به شدت در مرکز قرار دادم، آن را نگه داشتم و منتظر ماندم تا چسب سفت شود. سپس دوباره آن را فشار داد، اما این بار با یک کش، لبه های آن را برید، کش را درآورد و دوباره آن را (بیرون) چسباند.
اتفاقی که در آن زمان افتاد این است






بعد غشا (4) و قسمت (8) رو با سوزن سوراخ کردم و نخ ماهیگیری (12) رو ازشون رد کردم (که این هم راحت نبود).
خوب، وقتی همه چیز را کنار هم گذاشتم، این اتفاق افتاد:


فوراً باید اعتراف کنم که در ابتدا موتور کار نمی کرد ، حتی بیشتر از آن ، به نظرم می رسید که اصلاً کار نمی کند ، زیرا لازم بود آن را (با یک شمع سوزان) به صورت دستی و با نیروی نسبتاً زیاد بچرخانید ( همانطور که برای یک موتور خود چرخشی). من کاملاً سست شده بودم و قبلاً شروع به سرزنش کردم که من جابجایی را از کاغذ درست کردم ، قوطی های اشتباه برداشتم ، در طول شاتون (9) یا خط جابجایی (5) اشتباه کردم. . اما پس از یک ساعت عذاب و ناامیدی، بالاخره شمع من سوخت (یکی که در کیس آلومینیومی) و بقیه رو از سال جدید گرفتم (همونی که تو عکس سبزه) خیلی بیشتر سوخت و دیدم تونستم شروعش کنم.
نتیجه گیری
1 این که جابجایی از چه ساخته شده است مهم نیست، همانطور که در یکی از سایت ها خواندم "باید سبک باشد و رسانای گرما نباشد."
2 تغییر در طول شاتون (9) و طول خط (12) جابجایی (5) مهم نیست، همانطور که در یکی از سایت ها خواندم "نکته اصلی این است که جابجایی انجام نمی شود. در حین کار به بالا یا پایین محفظه کار ضربه بزنید، بنابراین آن را تقریباً در وسط قرار دادم ... و غشاء در حالت آرام (سرد) باید صاف باشد و به سمت بالا یا پایین کشیده نشود.
ویدئو
ویدئو با عملکرد موتور. من 4 دیسک تهیه کردم، آنها به عنوان چرخ فلایویل استفاده می شوند. هنگام راه‌اندازی، سعی می‌کنم جابجایی را به موقعیت بالایی برسانم، زیرا هنوز می‌ترسم بیش از حد گرم نشود. می چرخد، باید این گونه باشد: اول جابجایی بالا می آید و بعد غشاء پشت آن بالا می رود، جابجایی پایین می آید و غشاء از پشت آن پایین می رود.

PS: شاید اگر آن را متعادل کنید، سریعتر بچرخد، اما من دارم با عجلهاز متعادل کردن کار نکرد :)

ویدیوی آب خنک. در کار کمک چندانی نمی کند و همانطور که می بینید سرعت چرخش آن را افزایش نمی دهد، اما با چنین خنک کننده ای می توان موتور را برای مدت طولانی تری بدون ترس از گرم شدن بیش از حد تحسین کرد.

و در اینجا یک نقاشی تقریبی از نمونه اولیه من است (اندازه بزرگ):
s016.radikal.ru/i335/1108/3e/a42a0bdb9f32.jpg
چه کسی به اصل نیاز دارد (KOMPAS V 12) می توانم آن را به اداره پست بفرستم.

شاید از من بپرسید که چرا هنوز نیاز است و من پاسخ خواهم داد. مثل همه چیز در استیم پانک ما، بیشتر برای روح.
از شما می خواهم که لگد نزنید این اولین انتشار من است.

صنعت خودروسازی مدرن به سطحی از توسعه رسیده است که در آن، بدون اساسی است تحقیق علمیدستیابی به پیشرفت های چشمگیر در طراحی موتورهای احتراق داخلی سنتی عملا غیرممکن است. این وضعیت طراحان را مجبور به توجه می کند طرح های جایگزین نیروگاه... برخی از مراکز مهندسی تلاش خود را بر ایجاد و انطباق با تولید سریال مدل‌های هیبریدی و الکتریکی متمرکز کرده‌اند، در حالی که خودروسازان دیگر در حال سرمایه‌گذاری در توسعه موتورهایی با سوخت‌های تجدیدپذیر (مثلاً بیودیزل کلزا) هستند. پروژه های دیگری از واحدهای نیرو وجود دارد که در آینده ممکن است به یک پیشرانه استاندارد جدید تبدیل شوند وسیله نقلیه.

منابع احتمالی انرژی مکانیکی برای خودروهای آینده شامل موتور احتراق خارجی است که در اواسط قرن نوزدهم توسط رابرت استرلینگ اسکاتلندی به عنوان یک ماشین انبساط حرارتی اختراع شد.

طرح کار

یک موتور استرلینگ انرژی حرارتی تامین شده از خارج را به کار مکانیکی مفید تبدیل می کند تغییرات دمای سیال کار(گاز یا مایع) در حال گردش در حجم بسته.

V نمای کلیطرح عملکرد دستگاه به شرح زیر است: در قسمت پایین موتور، ماده کار (به عنوان مثال هوا) گرم می شود و با افزایش حجم، پیستون را به سمت بالا هل می دهد. هوای گرم به قسمت بالایی موتور وارد می شود که توسط رادیاتور خنک می شود. فشار سیال کار کاهش می یابد، پیستون برای چرخه بعدی پایین می آید. در این حالت سیستم آب بندی می شود و ماده کار مصرف نمی شود و فقط در داخل سیلندر حرکت می کند.

چندین گزینه برای طراحی واحدهای نیرو با استفاده از اصل استرلینگ وجود دارد.

اصلاح استرلینگ "آلفا"

موتور از دو پیستون قدرت مجزا (گرم و سرد) تشکیل شده است که هر کدام در سیلندر خود قرار دارند. گرما به سیلندر پیستون داغ و سیلندر سرد در مبدل حرارتی خنک کننده قرار دارد.

اصلاح استرلینگ "بتا"

سیلندر حاوی پیستون از یک طرف گرم شده و در طرف مقابل سرد می شود. یک پیستون قدرت و یک جابجایی در سیلندر حرکت می کنند که برای تغییر حجم گاز کار طراحی شده است. حرکت معکوس ماده کار خنک شده به داخل حفره داغ موتور توسط احیا کننده انجام می شود.

اصلاح استرلینگ "گاما"

این طرح از دو سیلندر تشکیل شده است. اولی کاملاً سرد است که در آن پیستون قدرت حرکت می کند و دومی که از یک طرف گرم و از طرف دیگر سرد است برای حرکت جابجایی عمل می کند. احیا کننده برای گردش گاز سرد می تواند برای هر دو سیلندر مشترک باشد یا بخشی از طرح جابجایی باشد.

مزایای موتور استرلینگ

مانند بسیاری از موتورهای احتراق خارجی، استرلینگ نیز چنین است چند سوختی: موتور با اختلاف دما کار می کند، هر علتی که باشد.

حقیقت جالب!یک بار کارخانه ای نشان داده شد که با بیست گزینه سوخت کار می کند. بدون توقف موتور، بنزین به محفظه احتراق خارجی عرضه شد. سوخت دیزلی، متان، روغن خامو روغن سبزیجات- واحد برق به طور پیوسته به کار خود ادامه داد.

موتور دارد سادگی طراحیو نیازی به سیستم ها و پیوست های اضافی (تایمینگ، استارت، گیربکس) ندارد.

ویژگی های دستگاه طول عمر طولانی را تضمین می کند: بیش از صد هزار ساعت کار مداوم.

موتور استرلینگ بی صدا است، زیرا هیچ انفجاری در سیلندرها وجود ندارد و نیازی به حذف گازهای خروجی نیست. نسخه بتا، مجهز به مکانیزم میل لنگ لوزی، یک سیستم کاملا متعادل است که در حین کار لرزش ندارد.

هیچ فرآیندی در سیلندرهای موتور رخ نمی دهد که باعث ایجاد آن شود تاثیر منفیبر محیط... هنگام انتخاب یک منبع گرما مناسب (به عنوان مثال، انرژی خورشیدی) استرلینگ می تواند کاملاً باشد سازگار با محیط زیستواحد قدرت.

معایب طراحی استرلینگ

با تمام مجموعه خواص مثبتاستفاده انبوه فوری از موتورهای استرلینگ به دلایل زیر غیرممکن است:

مشکل اصلی در مصرف مصالح سازه نهفته است. خنک کردن سیال کار به رادیاتورهای با حجم زیاد نیاز دارد که به طور قابل توجهی اندازه و مصرف فلز نصب را افزایش می دهد.

سطح فن آوری فعلی به موتور استرلینگ اجازه می دهد تا از نظر عملکرد با موتورهای بنزینی مدرن فقط از طریق استفاده از گونه های پیچیدهسیال کاری (هلیوم یا هیدروژن)، تحت فشار بیش از صد اتمسفر. این واقعیت سوالات جدی را هم در زمینه علم مواد و هم در تضمین ایمنی کاربران ایجاد می کند.

یک مشکل مهم عملیاتی مربوط به مسائل هدایت حرارتی و مقاومت دمایی فلزات است. گرما از طریق مبدل های حرارتی به حجم کار می رسد که منجر به تلفات اجتناب ناپذیر می شود. علاوه بر این، مبدل حرارتی باید از فلزات مقاوم در برابر حرارت ساخته شده باشد که در برابر آن مقاوم هستند فشار بالا. مواد مناسببسیار گران و دشوار است.

اصول تغییر حالت های موتور استرلینگ نیز به طور اساسی با موارد سنتی متفاوت است که نیاز به توسعه دستگاه های کنترل ویژه دارد. بنابراین، برای تغییر قدرت، باید فشار در سیلندرها، زاویه فاز بین جابجایی و پیستون قدرت را تغییر داد و یا ظرفیت حفره را با سیال کار تحت تأثیر قرار داد.

یکی از روش های کنترل سرعت چرخش شفت در مدل موتور استرلینگ را می توانید در ویدیوی زیر مشاهده کنید:

بهره وری

در محاسبات نظری، راندمان موتور استرلینگ به اختلاف دمای سیال عامل بستگی دارد و می تواند مطابق با چرخه کارنو به 70 درصد یا بیشتر برسد.

با این حال، اولین نمونه های ساخته شده در فلز به دلایل زیر بازده بسیار پایینی داشتند:

• گزینه های ناکارآمد برای خنک کننده (سیال کار) که حداکثر دمای گرمایش را محدود می کند.
• تلفات انرژی به دلیل اصطکاک قطعات و هدایت حرارتی محفظه موتور.
• عدم وجود مصالح ساختمانی مقاوم در برابر فشار بالا.

راه حل های مهندسی به طور مداوم ساختار واحد نیرو را بهبود می بخشد. بنابراین، در نیمه دوم قرن بیستم، یک خودروی چهار سیلندر موتور استرلینگ با درایو لوزی در آزمایشات بازده 35 درصدی را نشان دادبر روی یک خنک کننده آب با دمای 55 درجه سانتیگراد. مطالعه دقیق طراحی، استفاده از مواد جدید و تنظیم دقیق واحدهای کار، کارایی نمونه های آزمایشی 39٪ را تضمین کرد.

توجه داشته باشید! نوین موتورهای بنزینیقدرت مشابه یک عامل دارد اقدام مفیددر سطح 28-30٪ و دیزل های توربوشارژ در محدوده 32-35٪.

نمونه های مدرن موتور استرلینگ، مانند آنچه توسط شرکت آمریکایی Mechanical Technology Inc ساخته شده است، کارایی تا 43.5٪ را نشان می دهد. و با توسعه تولید سرامیک های مقاوم در برابر حرارت و مواد ابتکاری مشابه، می توان دمای محیط کار را به میزان قابل توجهی افزایش داد و به راندمان 60 درصد دست یافت.

نمونه هایی از اجرای موفقیت آمیز استرلینگ های خودرو

با وجود تمام مشکلات، بسیاری از مدل های قابل اجرا از موتور استرلینگ شناخته شده است که برای صنعت خودرو قابل استفاده هستند.

علاقه به استرلینگ مناسب برای نصب در ماشین در دهه 50 قرن XX ظاهر شد. نگرانی هایی مانند شرکت خودروسازی فورد، گروه فولکس واگن و دیگران در این راستا کار می کردند.

UNITED STIRLING (سوئد) استرلینگ را توسعه داده است که در آن قطعات سریال و مجموعه های تولید شده توسط خودروسازان ( میل لنگ، میله های اتصال). موتور V چهار سیلندر حاصل دارای وزن مخصوص 2.4 کیلوگرم بر کیلووات بود که با یک دیزل فشرده قابل مقایسه است. این واحد به عنوان نیروگاه وانت بار هفت تنی با موفقیت آزمایش شده است.

یکی از نمونه های موفق موتور چهار سیلندر استرلینگ مدل تولیدی هلندی "Philips 4-125DA" است که برای نصب در خودروی سواری در نظر گرفته شده است. قدرت کار موتور 173 لیتر بود. با. در اندازه های مشابه واحد بنزین کلاسیک.

نتایج قابل توجهی توسط مهندسان جنرال موتورز به دست آمد که یک موتور استرلینگ هشت سیلندر (4 سیلندر کار و 4 سیلندر تراکمی) V شکل با مکانیزم میل لنگ استاندارد در دهه 70 ساخته بودند.

نیروگاه مشابه در سال 1972 مجهز به نسخه محدود خودروهای فورد تورینوکه مصرف سوخت آن نسبت به هشت کلاسیک بنزینی V شکل 25 درصد کاهش یافته است.

در حال حاضر بیش از پنجاه شرکت خارجی در حال تلاش برای بهبود طراحی موتور استرلینگ به منظور تطبیق آن با تولید انبوه برای نیازهای صنعت خودرو هستند. و اگر بتوانیم ایرادات را برطرف کنیم از این نوعموتورها با حفظ مزایای خود، این استرلینگ است و نه توربین ها و موتورهای الکتریکی که جایگزین موتور احتراق داخلی بنزینی می شوند.

که در آن سیال عامل (گاز یا مایع) در حجم بسته حرکت می کند، در واقع نوعی موتور احتراق خارجی است. این مکانیسم بر اساس اصل گرمایش و خنک کننده دوره ای سیال کار است. استخراج انرژی از حجم در حال ظهور سیال عامل رخ می دهد. موتور استرلینگ نه تنها از انرژی سوزاندن سوخت، بلکه تقریباً از هر منبعی کار می کند.این مکانیسم توسط رابرت استرلینگ اسکاتلندی در سال 1816 به ثبت رسید.

مکانیسم توصیف شده، علیرغم راندمان کم آن، دارای تعدادی مزیت است، اول از همه، سادگی و بی تکلف بودن آن است. به لطف این، بسیاری از طراحان آماتور تلاش می کنند تا موتور استرلینگ را با دستان خود مونتاژ کنند. برخی افراد موفق می شوند و برخی نه.

در این مقاله ما استرلینگ را با دستان خود از مواد ضایعاتی در نظر خواهیم گرفت. ما به وسایل و ابزارهای زیر نیاز داریم: یک قوطی حلبی (از زیر اسپرت امکان پذیر است)، ورق فلز، گیره کاغذ، لاستیک فوم، نوار الاستیک، کیسه، نیپر، انبردست، قیچی، آهن لحیم کاری،

حالا بیایید شروع به مونتاژ کنیم. اینجا دستورالعمل های دقیقنحوه ساخت موتور استرلینگ با دستان خود ابتدا باید شیشه را بشویید، تمیز کنید سمبادهلبه ها یک دایره از ورق فلز برش دهید تا روی لبه های داخلی قوطی قرار گیرد. مرکز را تعیین کنید (برای این کار از یک کولیس یا خط کش استفاده می کنیم)، یک سوراخ با قیچی ایجاد کنید. بعد یک سیم مسی و یک گیره برمی داریم و گیره را صاف می کنیم و در انتها یک حلقه درست می کنیم. سیم را روی یک گیره کاغذ می پیچیم - چهار چرخش محکم. سپس از یک آهن لحیم کاری برای شخم زدن مارپیچ حاصل با مقدار کمی لحیم کاری استفاده کنید. سپس لازم است مارپیچ را به آرامی به سوراخ درب لحیم کنید تا ساقه عمود بر درب شود. گیره کاغذ باید آزادانه حرکت کند.

پس از آن، لازم است یک سوراخ ارتباطی در درب ایجاد کنید. ما یک جابجایی از لاستیک فوم می سازیم. قطر آن باید کمی کمتر از قطر قوطی باشد، اما نباید شکاف زیادی وجود داشته باشد. ارتفاع جابجایی کمی بیشتر از نصف قوطی است. ما یک سوراخ برای آستین در مرکز فوم برش می دهیم، دومی می تواند از لاستیک یا چوب پنبه ساخته شود. ساقه را داخل آستین به دست آمده وارد می کنیم و همه چیز را می چسبانیم. جابجایی باید به موازات درب قرار گیرد، این است شرط مهم... بعد، باقی مانده است که شیشه را ببندید و لبه ها را لحیم کنید. درز باید محکم باشد. حالا شروع به ساخت سیلندر کار می کنیم. برای انجام این کار، یک نوار به طول 60 میلی متر و عرض 25 میلی متر از قلع برش می دهیم، لبه را با انبردست به اندازه 2 میلی متر خم می کنیم. یک آستین تشکیل می دهیم، پس از آن لبه را لحیم می کنیم، سپس لازم است آستین را به درب (بالای سوراخ) لحیم کنید.

حالا می توانید شروع به ساخت غشا کنید. برای انجام این کار، یک تکه فیلم را از کیسه جدا کنید، آن را کمی با انگشت خود به سمت داخل فشار دهید، لبه ها را با یک نوار الاستیک فشار دهید. بعد، شما باید صحت مونتاژ را بررسی کنید. کف قوطی را روی آتش گرم می کنیم، ساقه را می کشیم. در نتیجه دیافراگم باید به سمت بیرون خم شود و در صورت رها شدن ساقه جابجایی به ترتیب زیر وزن خود بیفتد و دیافراگم به جای خود برگردد. در صورتی که جابجایی به اشتباه ساخته شود یا لحیم کاری قوطی محکم نباشد، ساقه به جای خود برنمی گردد. بعد از آن میل لنگ و پایه ها را درست می کنیم (فاصله میل لنگ ها باید 90 درجه باشد). ارتفاع میل لنگ باید 7 میلی متر و جابجایی ها باید 5 میلی متر باشد. طول میله های اتصال با موقعیت میل لنگ تعیین می شود. انتهای میل لنگ به دوشاخه وارد می شود. بنابراین ما نحوه مونتاژ موتور استرلینگ را با دستان خود بررسی کردیم.

چنین مکانیزمی از یک شمع معمولی کار خواهد کرد. اگر آهن ربا را به چرخ فلایویل وصل کنید و سیم پیچ یک کمپرسور آکواریوم را بگیرید، چنین وسیله ای می تواند جایگزین یک موتور الکتریکی ساده شود. همانطور که می بینید با دستان خود ساختن چنین وسیله ای اصلاً دشوار نیست. میل وجود خواهد داشت.

موتور استرلینگ که زمانی معروف بود، به دلیل استفاده گسترده از موتور دیگری (احتراق داخلی) برای مدت طولانی به فراموشی سپرده شد. اما امروز بیشتر و بیشتر در مورد او می شنویم. شاید او این شانس را داشته باشد که محبوب تر شود و جایگاه خود را در یک تغییر جدید در دنیای مدرن پیدا کند؟

تاریخ

موتور استرلینگ یک موتور حرارتی است که در اوایل قرن نوزدهم اختراع شد. نویسنده، همانطور که می دانید، استرلینگ خاصی به نام رابرت، کشیشی از اسکاتلند بود. این دستگاه یک موتور احتراق خارجی است که در آن بدن در یک محفظه دربسته حرکت می کند و دائماً دمای خود را تغییر می دهد.

به دلیل تکثیر نوع دیگری از موتور، تقریباً فراموش شد. با این وجود، به لطف مزایای آن، امروزه موتور استرلینگ (بسیاری از آماتورها آن را با دستان خود در خانه می سازند) دوباره در حال بازگشت است.

تفاوت اصلی با موتور احتراق داخلی این است که انرژی گرمایی از بیرون می آید و مانند موتورهای احتراق داخلی در خود موتور تولید نمی شود.

اصل عملیات

شما می توانید یک حجم هوای بسته را تصور کنید که در یک محفظه با یک غشاء، یعنی یک پیستون محصور شده است. هنگامی که بدن گرم می شود، هوا منبسط می شود و کار می کند و در نتیجه پیستون خم می شود. سپس سرد می شود و دوباره خم می شود. این چرخه مکانیسم است.

جای تعجب نیست که بسیاری از موتورهای ترموآکوستیک استرلینگ که خودتان انجام می دهید در خانه ساخته می شوند. ابزار و مواد برای این کار به حداقل چیزی نیاز دارد که در خانه همه یافت می شود. دو را در نظر بگیرید روش های مختلفچقدر آسان است که آن را ایجاد کنید

مواد برای کار

برای ساخت موتور استرلینگ با دستان خود به مواد زیر نیاز دارید:

• قلع؛
• فولاد صحبت کرد;
• لوله برنجی؛
• اره برقی;
• فایل؛
• پایه چوبی؛
• قیچی برای فلز؛
• جزئیات اتصال دهنده ها؛
• آهن لحیم کاری؛
• لحیم کاری؛
• لحیم کاری؛
• دستگاه.

این همه است. بقیه مسائل مربوط به تکنیک ساده است.

نحوه درست کردن

یک جعبه آتش و دو سیلندر برای پایه از قلع تهیه شده است که موتور استرلینگ ساخته شده با دست از آن تشکیل می شود. اندازه ها به طور مستقل انتخاب می شوند، با در نظر گرفتن اهدافی که این دستگاه برای آن در نظر گرفته شده است. فرض کنید موتور برای اهداف نمایشی ساخته شده است. سپس جاروی سیلندر اصلی از بیست تا بیست و پنج سانتی متر خواهد بود، نه بیشتر. بقیه قطعات باید با آن تنظیم شوند.

در بالای سیلندر برای حرکت پیستون دو برآمدگی و سوراخ به قطر چهار تا پنج میلی متر ایجاد می شود. عناصر به عنوان یاتاقان برای قرار دادن مجموعه میل لنگ عمل می کنند.

سپس سیال کار موتور را می سازند (آب معمولی به آن تبدیل می شود). دایره‌های قلع به سیلندر لحیم می‌شوند که به شکل لوله در می‌آیند. سوراخ هایی در آنها ایجاد می شود و لوله های برنجی به طول بیست و پنج تا سی و پنج سانتی متر و قطر چهار تا پنج میلی متر وارد می شوند. در پایان بررسی می‌کنند که محفظه با پر کردن آب چقدر سفت شده است.

بعد جابجایی می آید. برای تولید، از یک درخت خالی بگیرید. روی دستگاه سعی می کنند آن را به شکل یک استوانه معمولی درآورند. جابجایی باید کمی کوچکتر از قطر سیلندر باشد. ارتفاع بهینه پس از ساخت موتور استرلینگ که خودتان انجام دهید انتخاب می شود. بنابراین، در این مرحله، طول باید مقداری حاشیه را در نظر بگیرد.

پره به یک میله سیلندر تبدیل می شود. یک سوراخ در مرکز ظرف چوبی ایجاد شده است، مناسب برای ساقه، آن را وارد کنید. در قسمت بالایی میله باید محلی برای دستگاه شاتون در نظر گرفته شود.

سپس لوله های مسی به طول چهار و نیم سانتی متر و قطر دو و نیم سانتی متر می گیرند. یک لیوان حلبی به سیلندر لحیم شده است. یک سوراخ در طرفین دیوارها برای ارتباط ظرف با سیلندر ایجاد می شود.

پیستون نیز به آن تعبیه شده است ماشین تراشزیر قطر یک استوانه بزرگ از داخل. در قسمت بالا، ساقه به صورت لولایی متصل شده است.

مونتاژ کامل شده و مکانیسم راه اندازی می شود. برای این، پیستون به سیلندر وارد می شود. اندازه بزرگترو دومی را به سیلندر کوچکتر دیگری وصل کنید.

یک مکانیسم میل لنگ روی یک سیلندر بزرگ ساخته شده است. قسمتی از موتور با آهن لحیم کاری ثابت می شود. قطعات اصلی روی پایه چوبی ثابت می شوند.

سیلندر با آب پر شده و یک شمع در زیر آن قرار می گیرد. موتور استرلینگ که از ابتدا تا انتها با دست ساخته شده است، از نظر عملکرد بررسی می شود.

روش دوم: مواد

موتور را می توان به روش دیگری ساخت. برای این کار به مواد زیر نیاز دارید:

• قلع؛
• اسفنج لاستیکی؛
• گیره کاغذ؛
• دیسک ها؛
• دو پیچ

نحوه درست کردن

لاستیک فوم اغلب برای ساختن یک موتور ساده و نه قدرتمند استرلینگ در خانه با دستان خود استفاده می شود. یک جابجایی برای موتور از آن تهیه می شود. دایره فوم را برش دهید. قطر آن باید کمی کوچکتر از قطر قوطی حلبی باشد و ارتفاع آن کمی بیشتر از نصف باشد.

یک سوراخ در مرکز پوشش برای میله اتصال آینده ایجاد می شود. برای اینکه به آرامی راه برود، گیره کاغذ به صورت مارپیچی تا می شود و به درب آن لحیم می شود.

دایره لاستیکی فوم در وسط با یک سیم نازک با پیچ سوراخ شده و با واشر روی آن ثابت می شود. سپس یک تکه گیره کاغذ با لحیم کاری متصل می شود.

جابجایی به سوراخ درب فشار داده می شود و شیشه و درب برای مهر و موم شدن به یکدیگر لحیم می شوند. یک حلقه کوچک روی یک گیره کاغذ و یک سوراخ بزرگتر دیگر در درب ایجاد می شود.

ورق قلع را به شکل استوانه در می آورند و لحیم می کنند و سپس به شیشه وصل می کنند تا هیچ شکافی باقی نماند.

گیره کاغذ به میل لنگ تبدیل می شود. فاصله باید دقیقا نود درجه باشد. زانوی بالای سیلندر کمی بزرگتر از دیگری ساخته شده است.

بقیه منگنه ها به قفسه شفت تبدیل می شوند. غشاء به شرح زیر ساخته می شود: سیلندر در یک فیلم پلی اتیلن پیچیده شده است، از طریق آن فشرده شده و با یک نخ بسته می شود.

شاتون از یک گیره کاغذ ساخته شده است که در یک تکه لاستیک قرار می گیرد و قسمت تمام شده به غشاء وصل می شود. طول میله اتصال به گونه ای ساخته شده است که غشاء در نقطه ناخالص پایین به داخل سیلندر کشیده شده و در بالاترین نقطه کشیده می شود. قسمت دوم شاتون به همین ترتیب ساخته شده است.

سپس یکی به غشا و دیگری به جابجایی چسبانده می شود.

پایه های شیشه را می توان از گیره های کاغذ و لحیم کاری نیز درست کرد. برای میل لنگ از سی دی استفاده شده است.

بنابراین مکانیسم کامل آماده است. فقط باید یک شمع را در زیر آن جایگزین و روشن کنید و سپس از طریق چرخ طیار فشار دهید.

نتیجه

به گونه ای است موتور با دمای پاییناسترلینگ (خود ساخته). البته در مقیاس صنعتی، چنین دستگاه هایی به روشی کاملاً متفاوت ساخته می شوند. با این حال، این اصل بدون تغییر باقی می ماند: حجم هوا گرم می شود و سپس سرد می شود. و این مدام تکرار می شود.

در نهایت به این نقشه های موتور استرلینگ نگاه کنید (می توانید خودتان بدون مهارت خاصی این کار را انجام دهید). شاید شما در حال حاضر با این ایده در آتش هستید و دوست دارید کاری مشابه انجام دهید؟