La industria automotriz moderna ha alcanzado un nivel de desarrollo en el que, sin fundamentos investigación científica es casi imposible lograr mejoras dramáticas en el diseño de los motores de combustión interna tradicionales. Esta situación obliga a los diseñadores a prestar atención a diseños de plantas de energía alternativas... Algunos centros de ingeniería han centrado sus esfuerzos en crear y adaptarse a la producción en serie de modelos híbridos y eléctricos, mientras que otros fabricantes de automóviles están invirtiendo en el desarrollo de motores propulsados por combustibles renovables (por ejemplo, biodiésel de colza). Hay otros diseños de tren motriz que potencialmente podrían convertirse en el nuevo sistema de propulsión estándar del vehículo.
Las posibles fuentes de energía mecánica para los automóviles del futuro incluyen el motor de combustión externa, que fue inventado a mediados del siglo XIX por el escocés Robert Stirling como una máquina de expansión térmica.
Esquema de trabajo
Un motor Stirling convierte la energía térmica suministrada externamente en trabajo mecánico útil mediante cambios en la temperatura del fluido de trabajo(gas o líquido) circulando en un volumen cerrado.
EN vista general el esquema de funcionamiento del dispositivo se ve de la siguiente manera: en la parte inferior del motor, la sustancia de trabajo (por ejemplo, el aire) se calienta y, aumentando de volumen, empuja el pistón hacia arriba. El aire caliente entra parte superior motor, donde es enfriado por un radiador. La presión del fluido de trabajo disminuye, el pistón se baja para el siguiente ciclo. En este caso, el sistema está sellado y la sustancia de trabajo no se consume, sino que solo se mueve dentro del cilindro.
Hay varias opciones para el diseño de unidades de potencia utilizando el principio de Stirling.
Modificación de Stirling "Alpha"
El motor consta de dos pistones de potencia separados (frío y caliente), cada uno ubicado en su propio cilindro. Se suministra calor al cilindro de pistón caliente y el cilindro frío se encuentra en el intercambiador de calor de refrigeración.
Modificación de Stirling "Beta"
El cilindro que contiene el pistón se calienta en un lado y se enfría en el extremo opuesto. Un pistón de potencia y un desplazador se mueven en el cilindro para cambiar el volumen del gas de trabajo. El regenerador realiza el movimiento inverso de la sustancia de trabajo enfriada hacia la cavidad caliente del motor.
Modificación de Stirling "Gamma"
El diseño consta de dos cilindros. El primero es completamente frío, en el que se mueve el pistón de potencia, y el segundo, caliente por un lado y frío por el otro, sirve para mover el desplazador. El regenerador para la circulación de gas frío puede ser común a ambos cilindros o formar parte del diseño del desplazador.
Ventajas del motor Stirling
Como la mayoría de los motores de combustión externa, Stirling tiene multicombustible: el motor funciona con una diferencia de temperatura, sea cual sea la causa.
¡Dato interesante! Una vez se demostró una planta que funcionaba con veinte opciones de combustible. Sin parar el motor, gasolina, gasoil, metano, crudo y aceite vegetal- la unidad de potencia continuó funcionando de manera constante.
El motor tiene simplicidad de diseño y no requiere sistemas adicionales y accesorios (sincronización, arranque, caja de cambios).
Las características del dispositivo garantizan una larga vida útil: más de cien mil horas de funcionamiento continuo.
El motor Stirling es silencioso, ya que no hay detonación en los cilindros y no es necesario eliminar los gases de escape. La versión Beta, equipada con un mecanismo de manivela rómbica, es un sistema perfectamente equilibrado que no vibra durante el funcionamiento.
No ocurren procesos en los cilindros del motor que puedan causar impacto negativo sobre el ambiente... Al elegir una fuente de calor adecuada (por ejemplo, energía solar) Stirling puede ser absolutamente Amigable con el medio ambiente unidad de poder.
Desventajas del diseño de Stirling
Con todo el set propiedades positivas El uso masivo inmediato de motores Stirling es imposible por las siguientes razones:
El principal problema radica en el consumo de material de la estructura. El enfriamiento del fluido de trabajo requiere radiadores de gran volumen, lo que aumenta significativamente el tamaño y el consumo de metal de la instalación.
El nivel tecnológico actual permitirá que el motor Stirling se compare en rendimiento con los motores de gasolina modernos solo mediante el uso de especies complejas medio de trabajo (helio o hidrógeno), a una presión de más de cien atmósferas. Este hecho plantea serias dudas tanto en el campo de la ciencia de los materiales como en la garantía de la seguridad de los usuarios.
Un problema operativo importante está relacionado con los problemas de conductividad térmica y resistencia a la temperatura de los metales. El calor se suministra al volumen de trabajo a través de intercambiadores de calor, lo que conduce a pérdidas inevitables. Además, el intercambiador de calor debe estar hecho de metales resistentes al calor que sean resistentes a alta presión. Materiales adecuados muy caro y difícil de manejar.
Los principios para cambiar los modos del motor Stirling también son radicalmente diferentes de los tradicionales, lo que requiere el desarrollo de dispositivos de control especiales. Entonces, para cambiar la potencia, es necesario cambiar la presión en los cilindros, el ángulo de fase entre el desplazador y el pistón de potencia, o influir en la capacidad de la cavidad con el fluido de trabajo.
Una de las formas de controlar la velocidad de rotación del eje en el modelo del motor Stirling se puede ver en el siguiente video:
Eficiencia
En cálculos teóricos, la eficiencia de un motor Stirling depende de la diferencia de temperatura del fluido de trabajo y puede alcanzar el 70% o más de acuerdo con el ciclo de Carnot.
Sin embargo, las primeras muestras realizadas en metal tuvieron una eficiencia extremadamente baja por las siguientes razones:
- opciones ineficaces para el refrigerante (fluido de trabajo), lo que limita la temperatura máxima de calentamiento;
- pérdidas de energía debido a la fricción de las piezas y la conductividad térmica de la carcasa del motor;
- Falta de materiales de construcción resistentes a altas presiones.
Las soluciones de ingeniería mejoran constantemente la estructura de la unidad de potencia. Entonces, en la segunda mitad del siglo XX, un automóvil de cuatro cilindros El motor Stirling con accionamiento rómbico mostró una eficiencia del 35% en las pruebas. en un refrigerante de agua con una temperatura de 55 ° C. El estudio cuidadoso del diseño, el uso de nuevos materiales y el ajuste fino de las unidades de trabajo aseguraron la eficiencia de las muestras experimentales del 39%.
¡Nota! Moderno motores de gasolina las potencias similares tienen una eficiencia del 28-30% y los motores diesel turboalimentados en el rango del 32-35%.
Diseños contemporáneos Los motores Stirling, como los creados por la empresa estadounidense Mechanical Technology Inc, demuestran una eficiencia de hasta el 43,5%. Y con el desarrollo de la producción de cerámicas resistentes al calor y materiales innovadores similares, aparecerá la posibilidad de un aumento significativo de la temperatura. ambiente de trabajo y logrando una eficiencia del 60%.
Ejemplos de implementación exitosa de Stirlings automotrices
A pesar de todas las dificultades, se conocen muchos modelos viables del motor Stirling que son aplicables a la industria del automóvil.
El interés por un Stirling adecuado para su instalación en un automóvil apareció en los años 50 del siglo XX. Preocupaciones como Ford Motor Company, Volkswagen Group y otras estaban trabajando en esta dirección.
UNITED STIRLING (Suecia) ha desarrollado un Stirling, en el que se aprovecharon al máximo los componentes y conjuntos de serie producidos por los fabricantes de automóviles (cigüeñal, bielas). El motor en V de cuatro cilindros resultante tenía una gravedad específica de 2,4 kg / kW, que es comparable a la de un diésel compacto. Esta unidad fue probada con éxito como planta de energía para una camioneta de carga de siete toneladas.
Uno de los ejemplos exitosos es el motor Stirling de cuatro cilindros del modelo de producción holandés "Philips 4-125DA", destinado a la instalación en un automóvil de pasajeros. El motor tenía una potencia de trabajo de 173 litros. de. en dimensiones similares a la clásica unidad de gasolina.
Los ingenieros de General Motors lograron resultados significativos, después de haber construido un motor Stirling en forma de V de ocho cilindros (4 cilindros de trabajo y 4 de compresión) con un mecanismo de manivela estándar en los años 70.
Una planta de energía similar en 1972 equipado con una edición limitada de vehículos Ford Torino, cuyo consumo de combustible ha disminuido en un 25% en comparación con los ocho clásicos de gasolina en forma de V.
Actualmente, más de cincuenta empresas extranjeras están trabajando para mejorar el diseño del motor Stirling con el fin de adaptarlo a la producción en masa para las necesidades de la industria automotriz. Y si es posible eliminar las desventajas de este tipo de motores, conservando al mismo tiempo sus ventajas, entonces es Stirling, y no turbinas y motores eléctricos, el que sustituirá al motor de combustión interna de gasolina.
Por supuesto, puede comprar hermosos modelos de fábrica de motores Stirling, como en este Tienda online china... Sin embargo, a veces quieres crearte a ti mismo y hacer algo, incluso con medios improvisados. En nuestro sitio ya existen varias opciones para la fabricación de estos motores, y en esta publicación, lea el completo opción simple haciendo en casa.
Para hacerlo, necesitará materiales a mano: una lata de comida enlatada, un pequeño trozo de gomaespuma, un CD, dos pernos y sujetapapeles.
La goma espuma es uno de los materiales más utilizados en la fabricación de motores Stirling. Un desplazador de motor está hecho de él. Cortamos un círculo de un trozo de nuestra goma espuma, hacemos que su diámetro sea dos milímetros menor que el diámetro interior de la lata, y la altura es un poco más de la mitad.
En el centro de la tapa perforamos un agujero en el que luego insertamos la biela. Para un buen funcionamiento de la biela, hacemos una espiral con un clip y la soldamos a la tapa.
Perforamos el círculo de gomaespuma en el medio con un tornillo y lo paramos con una arandela desde arriba y desde abajo con una arandela y una tuerca. Después de eso, adjuntamos un trozo de clip mediante soldadura, habiéndolo enderezado previamente.
Ahora pegamos el desplazador en el orificio de la tapa hecho de antemano y conectamos la tapa y el frasco herméticamente soldando. Al final del clip hacemos un pequeño bucle, y en la tapa perforamos otro agujero, pero un poco más grande que el primero.
Hacemos un cilindro de estaño usando soldadura.
Adjuntamos el cilindro terminado al frasco con un soldador, de modo que no queden huecos en el punto de soldadura.
Hacemos un cigüeñal con un clip. El espacio entre las rodillas debe hacerse a 90 grados. La rodilla, que estará 1-2 mm más alta que la otra en altura por encima del cilindro.
Hacemos bastidores para el eje con clips. Haciendo una membrana. Para hacer esto, colocamos el cilindro Envoltura de plástico, empújelo un poco hacia adentro y fíjelo al cilindro con una rosca.
La biela, que deberá fijarse a la membrana, está hecha de un clip y se inserta en un trozo de goma. La longitud de la biela debe hacerse de tal manera que en el punto muerto inferior del eje, la membrana se introduzca en el cilindro y, en la parte superior, por el contrario, se extienda. Configuramos la segunda biela de la misma manera.
Pegamos la biela con goma a la membrana y unimos la otra al desplazador.
Adjuntamos las patas del clip al frasco con un soldador y unimos el volante a la manivela. Por ejemplo, puede utilizar un CD-ROM.
El motor Stirling se fabrica en casa. Ahora queda calentar debajo del frasco, encender una vela. Y al cabo de unos segundos dar un empujón al volante.
Cómo hacer un motor Stirling simple (con fotos y videos)
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Hagamos un motor Stirling.
Un motor Stirling es un motor térmico que funciona comprimiendo y expandiendo cíclicamente aire u otro gas (fluido de trabajo) a diferentes temperaturas, de modo que hay una conversión limpia de energía térmica en trabajo mecánico. Más específicamente, el motor Stirling es un motor de recuperación de calor de circuito cerrado con un fluido de trabajo permanentemente gaseoso.
Los motores Stirling son más eficientes que los motores de vapor y pueden alcanzar un 50% de eficiencia. También son capaces de funcionar de forma silenciosa y pueden utilizar casi cualquier fuente de calor. La fuente de calor se genera fuera del motor Stirling, no por combustión interna como es el caso de los motores Otto o de ciclo diesel.
Los motores Stirling son compatibles con fuentes de energía alternativas y renovables, porque pueden volverse más importantes a medida que los precios de especies tradicionales combustible, así como a la luz de problemas tales como el agotamiento de las reservas de petróleo y cambio del clima.
En este proyecto te daremos instrucciones sencillas para crear un muy simple motor Bricolaje Stirling usando un tubo de ensayo y una jeringa .
Cómo hacer un motor Stirling simple - Video
Componentes y pasos para hacer un motor Stirling
1. Un trozo de madera dura o contrachapado
Esta es la base de su motor. Por lo tanto, debe ser lo suficientemente rígido para hacer frente a los movimientos del motor. Luego haga tres pequeños agujeros como se muestra en la imagen. También puede utilizar madera contrachapada, madera, etc. 
2. Perlas de vidrio o mármol
En un motor Stirling, estas bolas tienen una función importante. En este proyecto, el mármol actúa como un expulsor de aire caliente desde el lado cálido del tubo de ensayo hacia el lado frío. Cuando el mármol desplaza el aire caliente, se enfría.
3. Palos y tornillos
Los pernos y tornillos se utilizan para mantener el tubo en una posición cómoda para que se mueva libremente en cualquier dirección sin ninguna interrupción.
4. Piezas de goma
Compra un borrador y córtalo en las siguientes formas. Se utiliza para sujetar el tubo de forma segura y mantenerlo sellado. No debe haber fugas en la boca del tubo. Si es así, el proyecto no tendrá éxito.
5. Jeringa
La jeringa es una de las partes más importantes y móviles de motor simple Stirling. Agregue un poco de grasa al interior de la jeringa para que el pistón pueda moverse libremente dentro del cilindro. A medida que el aire se expande dentro del tubo, empuja el émbolo hacia abajo. Como resultado, el cilindro de la jeringa se mueve hacia arriba. Al mismo tiempo, la canica rueda hacia el lado caliente del tubo y desplaza el aire caliente y lo enfría (reducir volumen).
6. Tubo de ensayo El tubo de ensayo es el componente más importante y funcional de un motor Stirling simple. El tubo está hecho de cierto tipo de vidrio (por ejemplo, vidrio de borosilicato), que es muy resistente al calor. Por lo que se puede calentar a altas temperaturas.
¿Cómo funciona un motor Stirling?
Algunas personas dicen que los motores Stirling son simples. Si esto es cierto, al igual que las grandes ecuaciones de la física (como E = mc2), son simples: en la superficie son simples, pero más ricas, más complejas y potencialmente muy confusas hasta que te das cuenta de ellas. Creo que es más seguro pensar en los motores Stirling como complejos: muchos videos de YouTube muy malos muestran lo fácil que es "explicarlos" de una manera muy incompleta e insatisfactoria.
En mi opinión, no se puede entender un motor Stirling simplemente creándolo u observando cómo funciona desde el exterior: es necesario pensar seriamente en el ciclo de pasos por el que pasa, lo que le sucede al gas en el interior y en qué se diferencia de lo que pasa. sucede en una máquina de vapor convencional.
Todo lo que se requiere para que el motor funcione es una diferencia de temperatura entre las partes frías y calientes de la cámara de gas. Se han construido modelos que solo pueden funcionar con una diferencia de temperatura de 4 ° C, aunque es probable que los motores de fábrica funcionen con una diferencia de varios cientos de grados. Estos motores pueden convertirse en los más forma efectiva motor de combustión interna.
Motores Stirling y energía solar concentrada
Los motores Stirling proporcionan un método elegante para convertir la energía térmica en movimiento que puede alimentar un generador. La disposición más común es con el motor en el centro del espejo parabólico. El espejo se montará en el rastreador para enfocar los rayos del sol en el motor.
* Motor Stirling como receptor
Es posible que hayas jugado con lentes convexos durante tus días de escuela secundaria. Concentración energía solar por quemar una hoja de papel o un fósforo, ¿verdad? Las nuevas tecnologías evolucionan día a día. Solar concentrado energía térmica está ganando cada vez más atención en estos días.
Arriba hay un video corto de un motor de tubo de ensayo simple que usa perlas de vidrio como desplazador y una jeringa de vidrio como pistón de potencia.
Este sencillo motor Stirling se construyó a partir de materiales que están disponibles en la mayoría de los laboratorios de ciencias escolares y se puede utilizar para demostrar un sencillo motor térmico.
Diagrama presión-volumen por ciclo
Proceso 1 → 2 Expansión del gas de trabajo en el extremo caliente del tubo, el calor se transfiere al gas y el gas se expande, aumentando el volumen y empujando el émbolo de la jeringa hacia arriba.
Proceso 2 → 3 A medida que la canica se mueve hacia el extremo caliente del tubo de ensayo, el gas sale del extremo caliente del tubo de ensayo hacia el extremo frío y, a medida que el gas se mueve, emite calor a la pared del tubo de ensayo. tubo de ensayo.
Proceso 3 → 4 Se elimina el calor del gas de trabajo y el volumen disminuye, el émbolo de la jeringa se mueve hacia abajo.
Proceso 4 → 1 Finaliza el ciclo. El gas de trabajo se mueve desde el extremo frío del tubo al extremo caliente a medida que las bolas de mármol lo desplazan, extrayendo calor de la pared del tubo a medida que se mueve, aumentando así la presión del gas.
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Explicación del funcionamiento del motor Stirling.
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Empezamos marcando el volante.
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Fallaron seis hoyos. No resulta hermoso, los agujeros son pequeños y el cuerpo entre ellos es delgado.
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Por un lado, afilamos los contrapesos del cigüeñal. Los cojinetes se presionan hacia adentro. Posteriormente, los cojinetes se presionan hacia afuera y se corta una rosca en M3 en su lugar.
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Yo molí, pero también puedes usar una lima.
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Esto es parte de la biela. El resto está soldado con PSR.
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Trabajando con un barrido sobre la arandela de sellado.
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Perforación de lecho Stirling. El agujero que conecta el desplazador al cilindro esclavo. Taladro para rosca 4.8 para M6. Entonces hay que amortiguarlo.
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Perforación de la camisa del cilindro de trabajo, para escariar.
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Perforación de rosca en M4.
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Cómo se hizo.
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Las dimensiones se dan teniendo en cuenta el transformado Se hicieron dos pares de cilindro-pistón, a 10mm. y 15 mm. Ambos han sido probados si el cilindro está ajustado a 15 mm. entonces la carrera del pistón será de 11-12 mm. y no funciona. Pero los 10 mm. con una carrera de 24 mm. solo bien.
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Las dimensiones de las bielas A ellas se suelda alambre de latón Ф3mm.
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Montaje de la biela: la opción de cojinete falló. Cuando se aprieta la biela, el rodamiento se deforma y crea una fricción adicional. En lugar de un rumbo, hice Al. casquillo con perno.
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Tamaños de algunas piezas.
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Algunas dimensiones están en el volante.
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Algunos tamaños están unidos al eje y a la articulación.
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Coloque una junta de amianto de 2-3 mm entre el enfriador y la cámara de fuego. Es recomendable colocar juntas de paronita o algo que conduzca menos calor debajo de los pernos que aprietan ambas partes.
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Desplazando el corazón del styrling, debe ser ligero y tener poca conducción de calor. El stock se toma del mismo disco duro anterior. Este es uno de los carriles guía de un motor lineal, muy adecuado, templado, cromado. Para cortar el hilo, envuelva el medio con un trapo empapado y caliente los extremos a rojo.
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Biela con cilindro esclavo. Longitud total 108 mm. De estos, 32 mm es un pistón con un diámetro de 10 mm. El pistón debe entrar en el cilindro fácilmente, sin rayar notoriamente. Para verificar, ciérrelo firmemente con un dedo desde la parte inferior e inserte el pistón desde arriba, debe soltarse muy lentamente hacia abajo.
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Planeé hacer esto, pero hice cambios en el proceso. Para conocer la carrera del cilindro de trabajo, movemos el desplazador a refrigerador, y Tirar del cilindro de trabajo 25mm Calentar la cámara de fuego Poner con cuidado una regla debajo de la biela de trabajo y recordar los datos. Empujamos bruscamente el desplazador, y cuánto se moverá el cilindro esclavo es su carrera Este tamaño juega un papel muy importante.
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Vista del cilindro de trabajo. Longitud de manivela 83 mm. Carrera 24 mm El volante se fija al eje con un tornillo M4. La foto muestra su cabeza. Y de esta forma también se fija el contrapeso de la biela del desplazador.
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Vista de la biela del desplazador Longitud total con desplazador 214 mm. La longitud de la biela es de 75 mm. Carrera 24 mm. Tenga en cuenta la ranura U figurativo en el volante. Hecho para toma de fuerza. La recámara era un generador o mediante un pasik al ventilador del enfriador. El pilón del volante tiene unas dimensiones de 68x25x15. La parte superior está fresada por un lado a una profundidad de 7 mm y una longitud de 32 mm El centro del rodamiento en la parte inferior es de 55 mm. Se fija desde abajo con dos tornillos en M4 La distancia entre los centros de las torres es de 126 mm.
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Vista de la cámara de combustión y el enfriador. La carcasa del motor está presionada contra el pilón. Las dimensiones del pilón son 47x25x15, hay un hueco para rellano de 12mm. Se fija al fondo del tablero con dos tornillos en M4.
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Lámpara 40mm. de diámetro, altura 35 mm. Profundizado en el eje por 8 mm. En la parte inferior, en el centro, una tuerca en M4 está sellada y asegurada con un perno desde abajo.
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Vista lista. La base es de roble 300x150x15mm.
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Placa de nombre.
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Estuve buscando un esquema de trabajo durante mucho tiempo. Lo encontré, pero siempre estuvo relacionado con el hecho de que había un problema con el equipo o con los materiales, decidí hacerlo como una ballesta. Después de ver muchas opciones y preguntarme qué tengo en stock y qué puedo hacer yo mismo con mi equipo. Las dimensiones que descubrí de inmediato, cuando se montó el dispositivo, no me gustaron. Resultó ser demasiado ancho . Tuve que acortar la cama del cilindro. Y poner el volante en un cojinete (en un pilón). Materiales volante, bielas, contrapeso, arandela de estanqueidad, lámpara y cilindro de trabajo bronce. Pilones, pistón de trabajo, cama del cilindro, enfriador y arandela con rosca de aluminio de la cámara de calor. Volante motor Eje y varilla desplazadora de acero Cámara de fuego de acero inoxidable Desplazador de grafito. Y lo puse en exhibición, depende de usted juzgar.
¡Hola a todos! Hoy quiero presentarles a su atencion motor casero, que convierte cualquier diferencia de temperatura en trabajo mecánico:
Motor de Stirling- un motor térmico, en el que un fluido de trabajo líquido o gaseoso se mueve en un volumen cerrado, una especie de motor de combustión externa. Se basa en el calentamiento y enfriamiento periódicos del fluido de trabajo con la extracción de energía del cambio resultante en el volumen del fluido de trabajo. Puede funcionar no solo de la combustión de combustible, sino también de cualquier fuente de calor.
Les presento mi motor, hecho a partir de imágenes de Internet:
Al ver este milagro, tuve el deseo de hacerlo)) Además, había muchos dibujos y diseños de motores en Internet. Diré de inmediato: no es difícil hacerlo, pero sí es un poco problemático regularlo y lograr un funcionamiento normal. Me funcionó bien solo desde la tercera vez (espero que no sufras tanto)))).
Principio de funcionamiento del motor Stirling:
Todo está hecho con materiales disponibles para cada creación:
Bueno, como puede ser sin tallas)))
El bastidor del motor está hecho de alambre de grapas. Todas las conexiones de cables fijos están soldadas ()
El desplazador (el disco que mueve el aire dentro del motor) está hecho de papel de dibujo y pegado con superglue (es hueco por dentro):
Cuanto menor sea el espacio libre entre las cubiertas y el desplazador en las posiciones superior e inferior, más eficiente será el motor.
Vástago del desplazador: de un remache ciego (fabricación: sacar con cuidado parte interna y si es necesario, límpielo con papel de lija de grado cero; pegue la parte exterior a la tapa superior "fría" con la tapa dentro). Pero esta opción tiene un inconveniente: no hay una estanqueidad completa y hay poca fricción, aunque una gota de aceite de motor ayudará a deshacerse de ella.
El cilindro del pistón es un cuello de una botella de plástico ordinaria:
La carcasa del pistón está hecha de un guante médico y asegurada con un hilo, que después del enrollado debe impregnarse con pegamento para mayor confiabilidad. Un disco hecho de varias capas de cartón se pega al centro de la carcasa, en el que se fija una biela.
El cigüeñal está hecho de los mismos clips que todo el bastidor del motor. el ángulo entre las rodillas del pistón y el desplazador es de 90 grados. Carrera de trabajo del desplazador - 5 mm; pistón - 8 mm.
El volante consta de dos CD que se pegan a un cilindro de cartón y se montan en el eje del cigüeñal.
Entonces deja de decir tonterías, te presento video de operación del motor:
Las dificultades que encontré se relacionaron principalmente con la fricción excesiva y la falta de dimensiones precisas de la estructura. en el primer caso, una gota de aceite de motor y el centrado del cigüeñal corrigieron la situación, luego, en el segundo, tenías que confiar en la intuición))) Pero como puedes ver, todo salió bien (aunque reelaboré por completo el motor 3 veces))))
Si tiene alguna pregunta, escriba en los comentarios, lo resolveremos)))
Gracias por la atención)))
El motor Stirling, una vez famoso, fue olvidado durante mucho tiempo debido al uso generalizado de otro motor (combustión interna). Pero hoy escuchamos cada vez más sobre él. ¿Quizás tenga la oportunidad de volverse más popular y encontrar su lugar en una nueva modificación en el mundo moderno?
Historia
El motor Stirling es un motor térmico que se inventó a principios del siglo XIX. El autor, como está claro, era un tal Stirling llamado Robert, un sacerdote de Escocia. El dispositivo es un motor de combustión externa, donde el cuerpo se mueve en un recipiente cerrado, cambiando constantemente su temperatura.
Debido a la proliferación de otro tipo de motor, casi fue olvidado. Sin embargo, gracias a sus ventajas, hoy el motor Stirling (muchos aficionados lo construyen en casa con sus propias manos) está regresando de nuevo.
La principal diferencia con un motor de combustión interna es que la energía térmica proviene del exterior y no se genera en el propio motor, como en un motor de combustión interna.
Principio de funcionamiento
Puede imaginarse un volumen de aire cerrado encerrado en una carcasa con una membrana, es decir, un pistón. Cuando el cuerpo se calienta, el aire se expande y funciona, doblando así el pistón. Luego se enfría y vuelve a doblarse. Este es el ciclo del mecanismo.
No es de extrañar que muchos motores termoacústicos Stirling de bricolaje se fabriquen en casa. Las herramientas y materiales para esto requieren lo mínimo que se puede encontrar en la casa de todos. Considere dos diferentes caminos lo fácil que es crearlo.
Materiales para el trabajo
Para hacer un motor Stirling con sus propias manos, necesitará los siguientes materiales:
- estaño;
- radio de acero;
- tubo de latón;
- sierra;
- expediente;
- soporte de madera;
- tijeras para metal;
- detalles de sujetadores;
- soldador;
- soldadura;
- soldar;
- máquina.
Es todo. El resto es cuestión de técnica simple.
Cómo hacer
Se prepara una cámara de combustión y dos cilindros para la base en hojalata, de la que estará formado el motor Stirling, hecho a mano. Las dimensiones se seleccionan de forma independiente, teniendo en cuenta los fines para los que está destinado este dispositivo. Supongamos que el motor se fabrica con fines de demostración. Entonces el barrido del cilindro maestro será de veinte a veinticinco centímetros, no más. El resto de las piezas deben ajustarse a él.
En la parte superior del cilindro, se hacen dos salientes y orificios con un diámetro de cuatro a cinco milímetros para mover el pistón. Los elementos actuarán como cojinetes para ubicar el conjunto de manivela.
A continuación, se produce el fluido de trabajo del motor (el agua ordinaria se convertirá en él). Los círculos de estaño se sueldan al cilindro, que se enrolla en una tubería. Se hacen agujeros en ellos y se insertan tubos de latón de veinticinco a treinta y cinco centímetros de largo y de cuatro a cinco milímetros de diámetro. Al final, comprueban qué tan hermética se ha vuelto la cámara inundándola de agua.
Luego viene el desplazador. Para la fabricación, tome un espacio en blanco de un árbol. En la máquina, están tratando de que tome la forma de un cilindro normal. El desplazador debe ser un poco más pequeño que el diámetro del cilindro. Altura optima se seleccionan después de que el motor Stirling se fabrica con sus propias manos. Porque en este escenario la longitud debe permitir cierto margen.
El radio se convierte en una varilla de cilindro. Se hace un agujero en el centro del recipiente de madera, adecuado para el tallo, insértelo. En la parte superior del vástago, es necesario proporcionar un lugar para el dispositivo de biela.
Luego toman tubos de cobre de cuatro centímetros y medio de largo y dos centímetros y medio de diámetro. Una taza de estaño está soldada al cilindro. Se hace un agujero en los lados de las paredes para la comunicación del contenedor con el cilindro.
El pistón también se ajusta a torno bajo el diámetro de un gran cilindro desde el interior. En la parte superior, el vástago está conectado con bisagras.
Se completa el montaje y se configura el mecanismo. Para ello, el pistón se inserta en el cilindro. tamaño más grande y conecte este último a otro cilindro más pequeño.
Un mecanismo de manivela está construido sobre un cilindro grande. Parte del motor se fija con un soldador. Las partes principales se fijan sobre una base de madera.
El cilindro se llena de agua y se coloca una vela debajo del fondo. Se comprueba la operatividad del motor Stirling, hecho a mano de principio a fin.
Método dos: materiales
El motor se puede fabricar de otra forma. Para hacer esto, necesitará los siguientes materiales:
- estaño;
- espuma de caucho;
- clips de papel;
- discos
- dos tornillos.
Cómo hacer
La goma espuma se usa muy a menudo para hacer un motor Stirling simple y no potente en casa con sus propias manos. A partir de él se prepara un desplazador para el motor. Recorta el círculo de espuma. El diámetro debe ser ligeramente menor que el de lata, y la altura es un poco más de la mitad.
Se hace un agujero en el centro de la tapa para la futura biela. Para que camine suavemente, el clip se enrolla en espiral y se suelda a la tapa.
El círculo de gomaespuma en el medio se perfora con un alambre delgado con un tornillo y se fija en la parte superior con una arandela. Luego, se conecta un trozo de clip mediante soldadura.
El desplazador se empuja en el orificio de la tapa y el frasco y la tapa se sueldan para sellar. Se hace un pequeño lazo en un clip y otro agujero más grande en la tapa.
La hoja de estaño se enrolla en un cilindro y se suelda, y luego se une al frasco para que no queden huecos en absoluto.
El clip se convierte en un cigüeñal. El espaciado debe ser exactamente de noventa grados. La rodilla por encima del cilindro se hace un poco más grande que la otra.
El resto de las grapas se convierten en bastidores de eje. La membrana se fabrica de la siguiente manera: el cilindro se envuelve en una película de polietileno, se presiona y se sujeta con un hilo.
La biela está hecha de un clip que se inserta en un trozo de goma y la parte terminada se une a la membrana. La longitud de la biela se hace de manera que la membrana se introduzca en el cilindro en el punto bruto inferior y se estire en el punto más alto. La segunda parte de la biela se realiza de la misma forma.
Luego uno se pega a la membrana y el otro al desplazador.
Las patas de los frascos también se pueden hacer con clips y soldar. Se utiliza un CD para la manivela.
Entonces todo el mecanismo está listo. Solo queda sustituir y encender una vela debajo de ella, y luego dar un empujón a través del volante.
Conclusión
Tal es el motor Stirling de baja temperatura (de fabricación propia). Por supuesto, a escala industrial, dichos dispositivos se fabrican de una manera completamente diferente. Sin embargo, el principio permanece sin cambios: el volumen de aire se calienta y luego se enfría. Y esto se repite constantemente.
Finalmente, mire estos dibujos del motor Stirling (puede hacerlo usted mismo sin habilidades especiales). ¿Quizás ya estás en llamas con la idea y te gustaría hacer algo similar?