Саморобний двигун можна виготовити кількома способами. Огляд почнемо з біполярного або крокового варіанта, який є електричним мотором з подвійним полюсом без щіток. Він має харчування постійного струму, Поділяє повний оборот на рівні частки. Для функціонування даного приладупотрібен спеціальний контролер. Крім того, у конструкцію пристосування входить обмотка, магнітні елементи, передавачі, сигналізатори та вузол керування з панеллю приладів. Основне призначення агрегату - облаштування фрезерувальних та шліфувальних верстатів, а також забезпечення роботи різних побутових, виробничих та транспортних механізмів.

Типи двигунів

Саморобний двигун може мати кілька конфігурацій. Серед них:

• Варіанти із магнітом постійної дії.
• Комбінована синхронна модель.
• Змінний двигун.

Привід із постійним магнітом обладнується основним елементом у роторній частині. Функціонування таких приладів ґрунтується на принципі тяжіння або відштовхування між статором та ротором пристосування. Такий кроковий електродвигун оснащений роторною частиною із заліза. Принцип його роботи полягає на фундаментальній основі, згідно з якою гранично допустиме відштовхування проводиться з мінімальним зазором. Це сприяє тяжінню точок ротора до полюсів статора. Комбіновані пристрої поєднують у собі обидва параметри.

Ще один варіант – це двофазні мотори крокового типу. Прилад є простою конструкцією, може мати два типи обмотки, легко встановлюється в необхідному місці.

Монополярні модифікації

Саморобний двигун цього типу складається з єдиної обмотки та центрального магнітного крана, що впливає на всі фази. Кожен відсік обмотки активується забезпечення певного магнітного поля. Так як у подібній схемі полюс може функціонувати без додаткового перемикання, комутація шляху та напрями струму має елементарний пристрій. Для стандартного двигуна із середньою потужністю вистачає одного транзистора, передбаченого в оснащенні кожної обмотки. Типова схемадвофазного двигуна передбачає шість проводів на вихідному сигналі і три аналогічні елементи на фазі.

Мікроконтролер агрегату може використовуватися для активізації транзистора автоматично певної послідовності. При цьому обмотки підключаються за допомогою з'єднання вихідних проводів та постійного магніту. При взаємодії клем котушки вал блокується для прокручування. Показник опору між загальним проводом і частиною торцевої котушки пропорційний аналогічному аспекту між торцями проводки. У зв'язку з цим довжина загального дроту вдвічі більша, ніж сполучна половина котушки.

Біполярні варіанти

Саморобний кроковий двигунцього типу обладнаний однією обмоткою фази. Надходження струму до неї здійснюється переломним способом з допомогою магнітного полюса, що зумовлює ускладнення схеми. Вона зазвичай агрегує з мостом, що з'єднує. Є пара додаткових проводів, які є спільними. При змішуванні сигналу такого двигуна на підвищених частотах ефективність тертя системи знижується.

Створюються також трифазні аналоги, що мають вузьку спеціалізацію. Вони застосовуються в конструкції верстатів з ЧПУ, а також у деяких автомобільних бортових комп'ютерахта принтерах.

Пристрій та принцип роботи

При передачі напруги клем щітки двигуна наводяться в безперервне обертання. Встановлення на холостому ходіунікальна, оскільки перетворює вхідні імпульси на заздалегідь визначену позицію наявного ведучого валу.

Будь-який імпульсний сигнал впливає на вал під конкретним кутом. Такий редуктор максимально ефективний, якщо ряд магнітних зубців розміщений навколо центрального залізного зубчастого стрижня або його аналога. Електричні магніти активуються від зовнішнього контрольного ланцюга, що складається з мікрорегулятора. Для початку повороту валу двигуна один активний електромагніт притягує до своєї поверхні зубчики колеса. При їхньому вирівнюванні по відношенню до провідного елементу вони трохи переміщаються до чергової магнітної деталі.

У кроковому електродвигуніперший магніт повинен включатися, а наступний елемент – деактивуватись. В результаті шестерня почне обертання, поступово вирівнюючись із попереднім коліщатком. Процес повторюється по черзі необхідну кількість разів. Такі звороти й одержали назву «постійний крок». Швидкість обертання мотора можна визначити шляхом підрахунку кількості кроків повного оборотуагрегату.

Підключення

Під'єднання міні-двигуна, зробленого власноруч, здійснюється за певною схемою. Основна увага звертається на кількість проводів приводу та призначення приладу. Мотори крокового типу можуть оснащуватися 4, 5, 6 або 8 проводами. Модифікація із чотирма елементами проводки може експлуатуватися виключно з біполярним пристроєм. Будь-яка фазна обмотка має два дроти. Для визначення необхідної довжини підключення в покроковому режимі рекомендовано використовувати звичайний метр, що дозволяє достатньо встановити необхідний параметр.

На потужному шестипровідному двигуні передбачена пара проводів для кожної обмотки та центруючий кран, який може підключатися до моно або біполярного пристрою. Для агрегації з одиночним пристосуванням використовуються всі шість проводів, а для парного аналога достатньо одного кінця проводу і центрального крана кожної обмотки.

своїми руками?

Для створення елементарного мотора знадобиться шматок магніту, свердло, фторопласт, дріт із міді, мікрочіп, дріт. Замість магніту можна використовувати непотрібний вібродзвінок мобільного телефону.

Як деталь обертання використовується свердло, оскільки інструмент оптимально підходить технічним параметрам. Якщо внутрішній радіус магніту не відповідає аналогічному аспекту валу, можна використовувати мідний дріт, намотавши його таким чином, щоб прибрати люфт валу. Така операція дозволяє збільшити діаметр валу в точці з'єднання з ротором.

У подальшому створенні саморобного двигунапотрібно зробити втулки з фторопласту. Для цього візьміть підготовлений лист і зробіть отвір діаметром 3 мм. Потім сконструюйте трубку-втулку. Вал необхідно відшліфувати до діаметра, що забезпечує вільне переміщення. Це дозволить уникнути зайвого тертя.

Фінальна стадія

Далі проводиться намотування котушок. Каркас необхідного розміру затискається в тисах. Щоб намотати 60 витків, знадобиться 0,9 метра дроту. Після проведення процедури котушка обробляється клейовим складом. Найкраще цю делікатну процедуру проводити з мікроскопом чи збільшувальним склом. Після кожної подвійної обмотки краплю клею впроваджують між втулкою та дротом. Один край кожної обмотки спайується між собою, що дасть можливість отримати єдиний вузол з парою виходів, які паяються до мікрочіпа.

Параметри технічного плану

Міні-двигун, зроблений своїми руками, залежно від конструкційних особливостей, може мати різні характеристики. Нижче наведено параметри найпопулярніших крокових модифікацій:

1. ШД-1 - має крок 15 градусів, має 4 фази і крутний момент 40 Нт.
2. ДШ-0,04 А - крок становить 22,5 градуса, кількість фаз - 4, спритність - 100 Нт.
3. ДШІ-200 – 1,8 градуса; 4 фази; 0,25 Нт моменту, що крутить.
4. ДШ-6 – 18/4/2300 (значення вказані за аналогією з попередніми параметрами).

Знаючи, як зробити двигун у домашніх умовах, необхідно пам'ятати про те, що швидкість крутного показника крокового мотора трансформуватиметься прямо пропорційно аналогічному параметру струму. Зниження лінійного моменту на високих швидкостяхбезпосередньо залежить від схеми приводу та індуктивності обмоток. Двигуни зі ступенем захисту IP 65 розраховані на суворі умовироботи. Порівняно з серверами, крокові моделі працюють набагато довше та продуктивніше, не потребують частого ремонту. Однак у серводвигунів трохи інша спрямованість, тому порівняння цих типів немає особливого сенсу.

Робимо саморобний ДВС

Мотор своїми руками також можна зробити на рідкому паливі. При цьому не потрібне складне обладнання та професійний інструментарій. Необхідну яку можна взяти з тракторного чи автомобільного паливного насоса. Циліндр плунжерної втулки створюється шляхом обрізання потовщеного елемента шлефа. Потім слід зробити отвори для вихлопного і перепускного вікна, припаяти пару гайок у верхній частині, призначених для свічок запалювання. Тип елементів – М-6. Поршень вирізається із плунжера.

Саморобний дизель-двигун вимагатиме встановлення картера. Він виготовляється з жерсті з припаяними підшипниками. Додаткову міцність дозволить створити тканину, покриту епоксидною смолою, Якою покривається елемент.

Колінчастий вал збирається із потовщеної шайби з парою отворів. В одне з них необхідно запресувати вал, а друге крайнє гніздо служить для монтажу шпильки з шатуном. Операція також проводиться методом пресування.

Завершальні роботи зі збирання саморобного дизельного мотора

Нижче наведено порядок збирання котушки запалювання:

• Використовується деталь від авто чи мотоцикла.
• Встановлюється відповідна свічка.
• Монтуються ізолятори, які фіксуються за допомогою «епоксидки».

Альтернативою мотору з системою ДВЗможе служити безконтактний двигун замкнутого типу, пристрій і принцип роботи якого представляють систему зворотного обміну газів. Він влаштований з двосекційної камери, поршня, коленвала, передавальної коробкисистеми запалювання. Знаючи, як зробити двигун своїми руками, ви можете суттєво заощадити та отримати в господарстві потрібну та корисну річ.

Двигун Стірлінга, колись відомий, був надовго забутий через широке поширення іншого мотора ( внутрішнього згоряння). Але сьогодні про нього чути все більше. Можливо, він має шанси стати більш популярним і знайти своє місце в нової модифікаціїв сучасному світі?

Історія

Двигун Стірлінга - це теплова машина, яка була винайдена на початку ХІХ століття. Автором, як відомо, був якийсь Стірлінг на ім'я Роберт, священик із Шотландії. Пристрій є двигуном зовнішнього згоряння, де тіло рухається в замкнутій ємності, постійно змінюючи свою температуру.

Через поширення іншого виду двигуна про нього майже забули. Тим не менш, завдяки своїм перевагам, сьогодні двигун Стірлінга (своїми руками багато любителів споруджують його вдома) знову повертається.

Основна відмінність від двигуна внутрішнього згоряння полягає в тому, що енергія тепла приходить ззовні, а не виробляється в самому двигуні, як ДВС.

Принцип роботи

Можна уявити замкнутий повітряний об'єм, укладений у корпусі, який має мембрану, тобто поршень. При нагріванні корпусу повітря розширюється і виконує роботу, таким чином вигинаючи поршень. Потім відбувається охолодження і він вгинається знову. У цьому полягає цикл роботи механізму.

Не дивно, що термоакустичний двигун Стірлінга своїми руками багато хто виготовляє в домашніх умовах. Інструментів та матеріалів для цього потрібен найменший, який знайдеться у будинку кожного. Розглянемо два різних способівЯк легко його створити.

Матеріали для роботи

Щоб зробити двигун Стірлінга своїми руками, знадобляться такі матеріали:

• бляха;
• спиця зі сталі;
• трубка із латуні;
• ножівка;
• напилок;
• підставка із дерева;
• ножиці по металу;
• деталі кріплення;
• паяльник;
• паяння;
• припій;
• верстат.

Це все. Решта – справа нехитрої техніки.

Як зробити

З жерсті готують топку та два циліндри для бази, з яких складатиметься двигун Стірлінга, своїми руками виготовлений. Розміри підбирають самостійно, враховуючи цілі, для яких призначений цей пристрій. Припустимо, що двигун робиться для демонстрації. Тоді розгортка головного циліндра становитиме від двадцяти до двадцяти п'яти сантиметрів, трохи більше. Інші частини повинні підлаштовуватися під нього.

На верху циліндра для пересування поршня роблять два виступи та отвори діаметром від чотирьох до п'яти міліметрів. Елементи виступлять у ролі підшипників для розташування кривошипного пристрою.

Далі роблять робоче тіло двигуна (ним стане звичайна вода). До циліндра, який згортають у трубу, припаюють кружечки з жерсті. У них роблять отвори і вставляють трубки з латуні від двадцяти п'яти до тридцяти п'яти сантиметрів у довжину і діаметром від чотирьох до п'яти міліметрів. Наприкінці перевіряють, наскільки герметичною стала камера, заливши її водою.

Далі приходить черга витискувача. Для виготовлення беруть заготовку із дерева. На верстаті домагаються, щоб вона набула форми правильного циліндра. Витіснювач повинен бути трохи менше діаметра циліндра. Оптимальну висоту підбирають вже після того, як двигун Стірлінга своїми руками буде зроблено. Тому на даному етапі довжина має припускати певний запас.

Спицю перетворюють на шток циліндра. По центру дерев'яної ємності роблять отвір, що підходить під шток, вставляють його. У верхній частині штока необхідно передбачити місце шатунного пристрою.

Потім беруть трубки з міді довжиною чотири з половиною сантиметри та діаметром два з половиною сантиметри. Гурток з жерсті припаюють до циліндра. З боків на стінках роблять отвір для повідомлення ємності з циліндром.

Поршень також підганяють на верстаті токарному під діаметр великого циліндра зсередини. Нагорі приєднують шток шарнірним способом.

Складання закінчують і налаштовують механізм. Для цього поршень вставляють у циліндр більшого розміруі з'єднують останній з іншим циліндром меншого розміру.

На великому циліндрі споруджують кривошипно-шатунний механізм. Фіксують частину двигуна за допомогою паяльника. Основні частини закріплюють на дерев'яній основі.

Циліндр наповнюють водою і під низ підставляють свічку. Двигун Стірлінга, своїми руками зроблений від початку до кінця, перевіряють на працездатність.

Другий спосіб: матеріали

Двигун можна зробити іншим способом. Для цього знадобляться такі матеріали:

• консервна банка;
• поролон;
• скріпки;
• диски;
• два болти.

Як зробити

Поролон дуже часто використовують, щоб зробити вдома простий не потужний двигунСтірлінга своїми руками. З нього готують витискувач для двигуна. Вирізають поролонове коло. Діаметр має бути трохи меншим, ніж у консервної банки, а висота — трохи більше половини.

По центру кришки роблять отвір для майбутнього шатуна. Щоб він ходив рівно, скріпку згортають у спіральку та паяють до кришки.

Поролонове коло посередині пронизують тонким дротом із гвинтом і фіксують його зверху шайбою. Потім з'єднують шматок скріпки паянням.

Витіснювач вштовхують в отвір на кришці та з'єднують банку з кришкою шляхом паяння для герметизації. На скріпці роблять маленьку петлю, а в кришці - ще один, більший отвір.

Бляшаний лист згортають у циліндр і спаюють, а потім прикріплюють до банку настільки, щоб щілин не залишилося зовсім.

Скріпку перетворюють на колінчастий вал. Рознесення при цьому має бути рівно дев'яносто градусів. Коліно над циліндром роблять трохи більше іншого.

Інші скріпки перетворюються на стійки для валу. Робиться мембрана наступним чином: циліндр обертають плівку з поліетилену, продавлюють і кріплять ниткою.

Шатун виготовляється із скріпки, яку вставляють у шматок гуми, та готову деталь прикріплюють до мембрани. Довжина шатуна робиться такою, щоб у нижній валовій точці мембрана була втягнута в циліндр, а у вищій — витягнута. Так само робиться і друга деталь шатуна.

Потім один приклеюють до мембрани, а інший - до витіснювача.

Ніжки для банки можна також зробити із скріпок та припаяти. Для кривошипу використовують CD-диск.

Ось готовий весь механізм. Залишилося лише під нього підставити та запалити свічку, а потім дати поштовх через маховик.

Висновок

Такий низькотемпературний двигун Стірлінга (своїми руками споруджений). Звісно, ​​у промислових масштабах такі прилади виготовляються зовсім в інший спосіб. Проте принцип залишається незмінним: відбувається нагрівання, та був охолодження повітряного обсягу. І це повторюється.

Насамкінець подивіться ці креслення двигуна Стірлінга (своїми руками його можна зробити без особливих навичок). Може, ви вже спалахнули ідеєю, і вам захочеться зробити щось подібне?

Можна, звичайно, купити красиві заводські моделі двигунів Стірлінга, як наприклад, у цьому китайському інтернет-магазині. Однак іноді хочеться творити самому і зробити річ, нехай навіть з підручних засобів. На нашому сайті вже є кілька варіантів виготовлення даних моторів, а в цій публікації ознайомтеся з зовсім простим варіантомвиготовлення у домашніх умовах.

Для його виготовлення вам знадобляться підручні матеріали: банка з-під консервів, невеликий шматок поролону, CD-диск, два болтики та скріпки.

Поролон – одні з найпоширеніших матеріалів, що використовуються при виготовленні моторів Стірлінга. З нього робиться витискувач двигуна. Зі шматка нашого поролону вирізаємо коло, діаметр його робимо на два міліметри менше внутрішнього діаметра банки, а висоту трохи більше її половини.

У центрі кришки просвердлюємо отвір, в який потім вставимо шатун. Для рівного ходу шатуна робимо із скріпки спіральку та припаюємо її до кришки.

Поролонове коло з поролону пронизуємо посередині гвинтиком і застопорюємо його шайбою зверху та знизу шайбою та гайкою. Після цього приєднуємо шляхом паяння відрізок скріпки, попередньо розпрямивши її.

Тепер встромляємо витискувач у зроблений заздалегідь отвір у кришці і герметично паянням з'єднуємо кришку та банку. На кінці скріпки робимо невелику петельку, а в кришці просвердлюємо ще один отвір, але трохи більше, ніж перший.

З жерсті робимо циліндр, використовуючи паяння.

Приєднуємо за допомогою паяльника готовий циліндр до банку так, щоб не залишилося щілин у місці паяння.

Зі скріпки виготовляємо колінвал. Рознесення колін потрібно зробити 90 градусів. Коліно, яке буде над циліндром по висоті на 1-2 мм більше за інше.

Зі скріпок виготовляємо стійки під вал. Робимо мембрану. Для цього на циліндр надягаємо поліетиленову плівку, трохи продавлює її всередину і закріплюємо на циліндрі ниткою.

Шатун який потрібно буде приробити до мембрани, виготовляємо із скріпки і вставляємо його в обрізок гуми. По довжині шатун потрібно зробити таким, щоб у нижній мертвою точкоювала мембрана була втягнута всередину циліндра, а у вищій – навпаки – витягнута. Другий шатун налаштовуємо так само.

Шатун з гумою приклеюємо до мембрани, а інший приєднуємо до витіснювача.

Приєднуємо паяльником ніжки із скріпок до банку і на кривошип прилаштовуємо маховик. Наприклад, можна використовувати CD-диск.

Двигун Стірлінга в домашніх умовах зроблено. Тепер залишилося під банку підвести тепло – запалити свічку. А за кілька секунд дати поштовх маховику.

Як зробити простий двигун Стірлінга (з фотографіями та відео)

www.newphysicist.com

Давайте зробимо двигун Стірлінга.

Мотор Стірлінга – це тепловий двигун, який працює за рахунок циклічного стиснення та розширення повітря або іншого газу (робочого тіла) за різних температур, так що відбувається чисте перетворення теплової енергії в механічну роботу. Більш конкретно, двигун Стірлінга являє собою двигун з рекуперативним тепловим двигуном із замкнутим циклом із постійно газоподібним робочим тілом.

Двигуни Стірлінга мають більше високий ККДпорівняно з паровими двигунамита можуть досягати 50% ефективності. Вони також здатні працювати безшумно і можуть використовувати практично будь-яке джерело тепла. Джерело теплової енергії генерується поза двигуном Стірлінга, а не шляхом внутрішнього згоряння, як у випадку двигунів з циклом Отто або дизельним циклом.

Двигуни Стірлінга сумісні з альтернативними та відновлюваними джерелами енергії, оскількивони можуть ставати все більш значними зі зростанням цін на традиційні види палива, а також у світлі таких проблем, як виснаження запасів нафти та зміна клімату.

У цьому проекті ми дамо вам прості інструкціїзі створення дуже простого двигуна DIY Стірлінга з використанням пробірки та шприца .

Як зробити простий двигун Стірлінга.

Компоненти та кроки для того, щоб зробити моторчик Стірлінга

1. Шматок листяних порід чи фанери

Це є основою для вашого двигуна. Таким чином, він повинен бути досить жорстким, щоб справлятися з рухами двигуна. Потім зробіть три маленькі отвори, як показано на малюнку. Ви також можете використовувати фанеру, дерево тощо.

2. Мармурові або скляні кульки

У двигуні Стірлінга ці кульки виконують важливу функцію. У цьому проекті мармур діє як витіснювач гарячого повітря від теплої сторони пробірки до холодної сторони. Коли мармур витісняє гаряче повітря, він остигає.

3. Палиці та гвинти

Шпильки та гвинти використовуються для утримання пробірки у зручному положенні для вільного переміщення у будь-якому напрямку без будь-яких перерв.

4. Гумові шматочки

Купуйте гумку і наріжте його на наступні форми. Він використовується для того, щоб надійно утримувати пробірку та підтримувати її герметичність. Не повинно бути витоків у ротовій частині пробірки. Якщо це так, проект не буде успішним.

5. Шприц

Шприц є однією з найважливіших і рухомих частин в простому двигуніСтірлінга. Додайте трохи мастила всередину шприца, щоб поршень міг вільно переміщатися всередині циліндра. Коли повітря розширюється всередині пробірки, він штовхає поршень униз. В результаті циліндр шприца рухається вгору. У той же час мармур котиться до гарячої сторони пробірки і витісняє гаряче повітря і змушує його остигати (зменшувати обсяг).

6. Пробірка Пробірка є найважливішим і робочим компонентом простого двигуна Стірлінга. Пробірка виготовлена ​​зі скла певного типу (наприклад, з боросилікатного скла), що має високу термостійкість. Так що його можна нагрівати до високих температур.

Як працює двигун Стірлінга?

Деякі люди кажуть, що двигуни Стірлінга прості. Якщо це правда, то так само, як і великі рівняння фізики (наприклад, E = mc2), вони прості: на поверхні вони прості, але багатші, складніші та потенційно дуже заплутані, поки ви їх не усвідомлюєте. Я думаю, що безпечніше думати про двигуни Стірлінга як про складні: багато хто дуже погані відеона YouTube показують, як легко «пояснити» їх дуже неповним та незадовільним чином.

На мій погляд, ви не можете зрозуміти двигун Стірлінга, просто створивши його або спостерігаючи за тим, як він працює ззовні: вам потрібно серйозно подумати про цикл кроків, через які він проходить, що відбувається з газом усередині, і як це відрізняється з того, що відбувається у звичайному паровому двигуні.

Все, що потрібно для роботи двигуна, - це різниця температур між гарячою і холодною частинами газової камери. Були збудовані моделі, які можуть працювати тільки з різницею температури 4°C, хоча заводські двигуни, ймовірно, будуть працювати з різницею в кілька сотень градусів. Ці двигуни можуть стати найефективнішою формою двигуна внутрішнього згоряння.

Двигуни Стірлінга та концентрована сонячна енергія

Двигуни Стірлінга забезпечують акуратний метод перетворення теплової енергії в рух, який може привести в рух генератор. Найбільш поширена схема полягає в тому, щоб двигун був у центрі параболічного дзеркала. Дзеркало буде встановлено на пристрій стеження, щоб сонячне проміння фокусувалося на двигуні.

* Двигун Стірлінга як приймач

Можливо, ви грали з опуклими лінзами у шкільні роки. Зосередження сонячної енергії для спалювання аркуша паперу або сірника, я маю рацію? Нові технології розвиваються з кожним днем. Концентрована сонячна теплова енергія набуває все більшої уваги в ці дні.

Вище наведено короткий відеофільм про простий двигун з пробіркою, що використовує скляні кульки як витіснювач і скляний шприц як силовий поршень.

Цей простий двигун Стірлінг був побудований з матеріалів, які доступні в більшості шкільних наукових лабораторій і можуть бути використані для демонстрації простого теплового двигуна.

Діаграма тиск-обсяг за цикл

Процес 1 → 2 Розширення робочого газу на гарячому кінці пробірки, тепло передається газу, газ розширюється, збільшуючи об'єм і штовхаючи поршень шприца вгору.

Процес 2 → 3 У міру руху мармуру до гарячого кінця пробірки газ витісняється з гарячого кінця пробірки на холодний кінець, а в міру руху газу він віддає тепло стінці пробірки.

Процес 3 → 4 З робочого газу відводиться тепло і об'єм зменшується, поршень шприца рухається вниз.

Процес 4 → 1 Завершує цикл. Робочий газ рухається від холодного кінця пробірки до гарячого кінця, оскільки мармурові кулі витісняють її, отримуючи тепло від стінки пробірки, коли вона рухається, тим самим збільшуючи тиск газу.

Двигун Стірлінга, колись відомий, був надовго забутий через широке поширення іншого мотора (внутрішнього згоряння). Але сьогодні про нього чути все більше. Можливо, він має шанси стати більш популярним і знайти своє місце в новій модифікації в сучасному світі?

Історія

Двигун Стірлінга - це теплова машина, яка була винайдена на початку ХІХ століття. Автором, як відомо, був якийсь Стірлінг на ім'я Роберт, священик із Шотландії. Пристрій є двигуном зовнішнього згоряння, де тіло рухається в замкнутій ємності, постійно змінюючи свою температуру.

Через поширення іншого виду двигуна про нього майже забули. Тим не менш, завдяки своїм перевагам, сьогодні двигун Стірлінга (своїми руками багато любителів споруджують його вдома) знову повертається.

Основна відмінність від двигуна внутрішнього згоряння полягає в тому, що енергія тепла приходить ззовні, а не виробляється в самому двигуні, як ДВС.

Принцип роботи

Можна уявити замкнутий повітряний об'єм, укладений у корпусі, який має мембрану, тобто поршень. При нагріванні корпусу повітря розширюється і виконує роботу, таким чином вигинаючи поршень. Потім відбувається охолодження і він вгинається знову. У цьому полягає цикл роботи механізму.

Не дивно, що термоакустичний двигун Стірлінга своїми руками багато хто виготовляє в домашніх умовах. Інструментів та матеріалів для цього потрібен найменший, який знайдеться у будинку кожного. Розглянемо два різні способи, як легко його створити.

Матеріали для роботи

Щоб зробити двигун Стірлінга своїми руками, знадобляться такі матеріали:

• бляха;
• спиця зі сталі;
• трубка із латуні;
• ножівка;
• напилок;
• підставка із дерева;
• ножиці по металу;
• деталі кріплення;
• паяльник;
• паяння;
• припій;
• верстат.

Це все. Решта – справа нехитрої техніки.

Як зробити

З жерсті готують топку та два циліндри для бази, з яких складатиметься двигун Стірлінга, своїми руками виготовлений. Розміри підбирають самостійно, враховуючи цілі, для яких призначений цей пристрій. Припустимо, що двигун робиться для демонстрації. Тоді розгортка головного циліндра становитиме від двадцяти до двадцяти п'яти сантиметрів, трохи більше. Інші частини повинні підлаштовуватися під нього.

На верху циліндра для пересування поршня роблять два виступи та отвори діаметром від чотирьох до п'яти міліметрів. Елементи виступлять у ролі підшипників для розташування кривошипного пристрою.

Далі роблять робоче тіло двигуна (ним стане звичайна вода). До циліндра, який згортають у трубу, припаюють кружечки з жерсті. У них роблять отвори і вставляють трубки з латуні від двадцяти п'яти до тридцяти п'яти сантиметрів у довжину і діаметром від чотирьох до п'яти міліметрів. Наприкінці перевіряють, наскільки герметичною стала камера, заливши її водою.

Далі приходить черга витискувача. Для виготовлення беруть заготовку із дерева. На верстаті домагаються, щоб вона набула форми правильного циліндра. Витіснювач повинен бути трохи менше діаметра циліндра. Оптимальну висоту підбирають вже після того, як двигун Стірлінга своїми руками буде зроблено. Тому на даному етапі довжина має припускати певний запас.

Спицю перетворюють на шток циліндра. По центру дерев'яної ємності роблять отвір, що підходить під шток, вставляють його. У верхній частині штока необхідно передбачити місце шатунного пристрою.

Потім беруть трубки з міді довжиною чотири з половиною сантиметри та діаметром два з половиною сантиметри. Гурток з жерсті припаюють до циліндра. З боків на стінках роблять отвір для повідомлення ємності з циліндром.

Поршень також підганяють на верстаті токарному під діаметр великого циліндра зсередини. Нагорі приєднують шток шарнірним способом.

Складання закінчують і налаштовують механізм. Для цього поршень вставляють у циліндр більшого розміру та з'єднують останній з іншим циліндром меншого розміру.

На великому циліндрі споруджують кривошипно-шатунний механізм. Фіксують частину двигуна за допомогою паяльника. Основні частини закріплюють на дерев'яній основі.

Циліндр наповнюють водою і під низ підставляють свічку. Двигун Стірлінга, своїми руками зроблений від початку до кінця, перевіряють на працездатність.

Другий спосіб: матеріали

Двигун можна зробити іншим способом. Для цього знадобляться такі матеріали:

• консервна банка;
• поролон;
• скріпки;
• диски;
• два болти.

Як зробити

Поролон часто використовують, щоб зробити вдома простий не потужний двигун Стірлінга своїми руками. З нього готують витискувач для двигуна. Вирізають поролонове коло. Діаметр має бути трохи меншим, ніж у консервної банки, а висота — трохи більше половини.

По центру кришки роблять отвір для майбутнього шатуна. Щоб він ходив рівно, скріпку згортають у спіральку та паяють до кришки.

Поролонове коло посередині пронизують тонким дротом із гвинтом і фіксують його зверху шайбою. Потім з'єднують шматок скріпки паянням.

Витіснювач вштовхують в отвір на кришці та з'єднують банку з кришкою шляхом паяння для герметизації. На скріпці роблять маленьку петлю, а в кришці - ще один, більший отвір.

Бляшаний лист згортають у циліндр і спаюють, а потім прикріплюють до банку настільки, щоб щілин не залишилося зовсім.

Скріпку перетворюють на колінчастий вал. Рознесення при цьому має бути рівно дев'яносто градусів. Коліно над циліндром роблять трохи більше іншого.

Інші скріпки перетворюються на стійки для валу. Робиться мембрана наступним чином: циліндр обертають плівку з поліетилену, продавлюють і кріплять ниткою.

Шатун виготовляється із скріпки, яку вставляють у шматок гуми, та готову деталь прикріплюють до мембрани. Довжина шатуна робиться такою, щоб у нижній валовій точці мембрана була втягнута в циліндр, а у вищій — витягнута. Так само робиться і друга деталь шатуна.

Потім один приклеюють до мембрани, а інший - до витіснювача.

Ніжки для банки можна також зробити із скріпок та припаяти. Для кривошипу використовують CD-диск.

Ось готовий весь механізм. Залишилося лише під нього підставити та запалити свічку, а потім дати поштовх через маховик.

Висновок

Такий низькотемпературний двигун Стірлінга (своїми руками споруджений). Звісно, ​​у промислових масштабах такі прилади виготовляються зовсім в інший спосіб. Проте принцип залишається незмінним: відбувається нагрівання, та був охолодження повітряного обсягу. І це повторюється.

Насамкінець подивіться ці креслення двигуна Стірлінга (своїми руками його можна зробити без особливих навичок). Може, ви вже спалахнули ідеєю, і вам захочеться зробити щось подібне?

Оскільки нафтопродукти постійно зростають у ціні (адже нафти властиво закінчуватися), прагнення економії на пальному цілком зрозуміло, і міні-двигунміг би стати непоганим рішенням.

Наскільки економічним є міні-двигун внутрішнього згоряння?

Як відомо, ДВС діляться на бензинові та дизельні, причому як перші, так і другі сьогодні зазнають значних змін. Причиною модернізації, як самих механізмів, так і палива, є екологія, що значно погіршилася, на стан якої впливають і вихлопи техніки, що працює на рідкому паливі. Так, наприклад, з'явився еко-бензин, розведений спиртом у пропорції від 8:2 до 2:8, тобто спирту в такому паливі може містити від 20 до 80 відсотків. Але на цьому модернізація закінчилася. Тенденція зменшення бензинових двигунівобсягом практично немає. Найменші зразки встановлюються в авіамоделі, більші використовуються на газонокосарках, човнових моторах, снігоходах, скутерах та іншій подібній техніці.

Що ж до , сьогодні справді зроблено чимало для того, щоб цей двигун став по-справжньому мікроскопічним. В даний час концерном Toyotaстворені найменші мікролітражки Corolla II, Corsa та Tercel, у них встановлені дизельні двигуни. 1Nі 1NTоб'ємом лише 1.5 літра. Одна біда – термін служби таких механізмів надзвичайно низький, і причина тому – дуже швидке вироблення ресурсу циліндро-поршневої групи. Існують і зовсім крихітні дизельні ДВЗ, Об'ємом всього 0.21 літра. Їх встановлюють на компактну мототехніку та будівельні механізми, але потужності великої очікувати не доводиться, максимум, що вони видають – 3.25 к.с. Втім, і витрата палива у таких моделей невелика, про що говорить обсяг паливного бака- 2.5 літра.

Наскільки ефективним є найменший двигун внутрішнього згоряння?

Звичайний ДВС, дія якого заснована на поворотно-поступальному русі поршня, втрачає продуктивність у міру зменшення робочого об'єму. Вся справа у значній втраті ККД при перетворенні цього самого руху ЦПГ на обертальне, таке необхідне для коліс. Однак ще до Другої Світової Війни механік-самоучка Фелікс Генріх Ванкель створив перший зразок роторно-поршневого ДВС, що діє, в якому всі вузли тільки обертаються. Логічно, що дана конструкція, що дуже нагадує електромотор, дозволяє скоротити кількість деталей на 40%, в порівнянні зі стандартними двигунами.

Незважаючи на те, що до сьогодні не вирішено всіх проблем даного механізму, термін служби, економічність та екологічність відповідають встановленим світовим стандартам. Продуктивність ж перевершує всі можливі межі. Роторно-поршневий ДВСз робочим об'ємом 1.3 літра дозволяє розвинути потужність 220 кінських сил . Установка ж турбокомпресора підвищує цей показник до 350 к.с., що дуже істотно. Ну, а самий маленький двигунвнутрішнього згоряння із серії «ванкелів», відомий під маркою OSMG 1400, має об'єм всього 0.005 літра, проте при цьому видає потужність 1.27 к.с. за власної ваги 335 грамів.

Основна перевага роторно-поршневих двигунів- Відсутність шумів, що супроводжують роботу механізмів, завдяки низькій масі працюючих вузлів і точному балансу валу.

Найменший дизельний двигун як джерело енергії

Якщо говорити про повноцінне, то на сьогоднішній день найменші розміри має дітище інженера Єсуса Уайлдера. Це 12-циліндровий двигун V-подібного типу, що повністю відповідає ДВС Ferrar i та Lamborghini. Однак насправді механізм є марною дрібничкою, оскільки працює не на рідкому паливі, а на стиснутому повітрі, і при робочому обсязі 12 кубічних сантиметрів має дуже низький ККД.

Інша справа – найменший дизельний двигунрозроблений вченими Великобританії. Правда, як пальне для нього потрібно не солярка, а особлива самозаймиста при збільшенні тиску суміш метанолу з воднем. При тактовому русі поршня в камері згоряння, об'єм якої не перевищує одного кубічного міліметра, виникає спалах, що приводить в дію механізм. Що цікаво, мікроскопічних розмірів вдалося досягти шляхом встановлення плоских деталей, зокрема, ті ж поршні є ультратонкими пластинами. Вже сьогодні в ДВС із габаритами 5х15х3 міліметра крихітний вал обертається зі швидкістю 50.000 об/хв, внаслідок чого виробляє потужність близько 11,2 Ватта.

Поки що перед вченими стоїть низка проблем, які необхідно вирішити перед тим, як випускати дизельні міні-двигуни на потокове виробництво. Зокрема, це колосальні тепловтрати через надзвичайно тонкі стінки камери згоряння та недовговічність матеріалів при впливі високих температур. Однак, коли все-таки крихітні ДВС зійдуть з конвеєра, лише кількох грамів палива вистачить, щоб змусити механізм при ККД в 10% працювати в 20 разів довше і ефективніше за акумулятори таких же розмірів.