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时间:2018-11-04
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1、用易拉罐自制简易斯特林发动机 本人以前写的一篇文章,很多网友根据此文制作成功。 斯特林发动机,又称外燃式发动机。它依靠封闭在气缸内的气体热胀冷缩产生的力工作。与传统的蒸汽机和内燃机相比,它没有复杂的配气系统,能使用各种能源。它的工作介质(一般情况下用空气即可)在封闭的气缸内往复流动,既不象蒸汽机那样需要高压水蒸汽和消耗水,也不象内燃机那样爆炸燃烧,因此制作容易,成本低廉,安全环保,作为热机教学内容的知识拓展和辅助教具是很合适的,职业学校的机械班学生自己制作实验,也是很好的项目。 图1实物图 制成的简易斯特林发动机实物图
2、如图1。工作原理请参看图2和图3:发动机在受到热源加热时,封闭在热置换气缸和动力气缸内的空气,受热膨胀推动动力活塞上升,动力活塞运动时带动曲轴旋转,曲轴带动热置换活塞向上运动,空气穿过热置换活塞流向热置换气缸的热端,继续膨胀推动动力活塞上升;动力活塞上升到上止点时被飞轮的惯性带动通过上止点,此时在冷端经过冷却的热置换活塞已开始向下运动,空气流经低温的热置换活塞到达冷端受冷收缩,拉动力动力活塞下降。热置换活塞和动力活塞相互配合,使发动机持续运转下去。 图2斯特林发动机剖面图 ①热置换气缸 ②热置换活塞 ③动力气缸 ④动力活塞
3、 ⑤支架 ⑥曲轴 ⑦飞轮 图3斯特林发动机工作过程 材料和工具: 铁质八宝粥易拉罐3个。自行车辐条3根,要求辐条帽能在辐条杆上自由滑动。空牙膏管一个。废旧的光盘3张。气球一个。有韧性的泡沫塑料一块(如拖鞋底)。大头针一个,直径2毫米铁丝20厘米。透明胶布。废圆珠笔管。 使用的工具为钳子,剪刀,电烙铁和焊锡(没有电烙铁也可以使用二合一强力胶),锥子或钻,直尺,圆规。 制作方法: 本设计使用的是八宝粥罐易拉罐,因为它的开口是一个大圆形,而饮料易拉罐的开口较小,需要扩口。文中所给尺寸没有严格要求,并尽量说明设计原
4、理,以便读者可以用其它容器自行设计制作。 一、加工支架易拉罐 取一个易拉罐,在距罐口2厘米处左右对称地钻两个孔,孔的直径略大于自行车辐条的直径。这两个孔是曲轴主轴(参见图1图2图5)运转孔。 在此易拉罐的底部正中钻一个孔,插入自行车辐条帽。为了保证辐条帽的螺孔和易拉罐的轴心同心,在易拉罐塑料盖的中心钻一个小孔,盖在罐口。用一根辐条穿过辐条帽,再从塑料盖的小孔伸出,用电烙铁将辐条帽和罐底焊在一起。见图4。此孔是热置换活塞杆滑道。 图4支架易拉罐底部图 二、制作热置换气缸和动力气缸 1.制作热置换气缸。 在一个易
5、拉罐壁距罐口4厘米处钻一个直径4毫米左右的孔。此孔最好从罐内向罐外钻,钻好后毛刺朝处,不必处理。 2.制作动力气缸。 取半个易拉罐作为动力气缸。在距罐底1.5厘米的罐壁上钻一个直径4毫米左右的孔,用于连接热置换气缸。 3.连接热置换气缸和动力气缸。 用铁皮卷一个直径1厘米、长2厘米的圆筒,把接缝焊牢。把热置换气缸、圆筒和动力气缸焊接在一起。这样两气缸通过壁上的孔和圆筒,形成了一个空气流通的通道。热置换气缸和动力气缸之间的连接筒做得较粗,是为了增加强度。三、制作曲轴和热置换活塞系统 1.制作曲轴。 用自行车辐条按图5
6、形状和尺寸弯制曲轴,转角处顺滑一些,尺寸差不多就行,要求不严格。弯制前在车辐条上套上一段圆珠笔管,要紧一些,以防止曲轴在支架上串动。顺着曲轴主轴方向观察时,动力活塞曲柄与热置换活塞曲柄之间成90度角。 图5曲轴 ①曲轴主轴(右侧白色部分为圆珠笔管) ②热置换活塞曲柄(长度约1.5厘米)③热置换活塞连杆轴 ④动力活塞曲柄(长度约1厘米)⑤动力活塞连杆轴 2.制作热置换活塞上的挡片。 见图6。 图6热置换活塞上的档片及组装后的热置换活塞 3.制作连杆和热置换活塞杆接头。 用一块长5厘米,宽16毫米的铁皮,对折
7、成长5厘米,宽8毫米的铁皮,这样做是为了增加强度。在此铁皮两端各钻一个孔,一个孔的直径略大于自行车辐条的直径,另一个孔的直径略大于大头针的直径。连杆就制作完成了。再制作热置换活塞杆连接头。取一块3厘米长8毫米宽的铁皮,中心钻孔插入辐条帽,焊牢,在辐条帽顶端也焊一点焊锡,使辐条能够拧紧到辐条帽上而不能穿过它。在铁皮两端各钻一个与大头针粗细相当的孔,把铁皮两端向上折成U形。用大头针把这个连接头和连杆连接起来。见图7。 图7热置换活塞连杆和活塞杆接头组件 一、整体组装与制作动力橡皮膜组件 1.把热置换活塞装入热置换气缸,热
8、置换气缸口与支架易拉罐底对齐,曲轴主轴线与热置换气缸和动力气缸的连接筒平行。用手把住两个易拉罐,摇动曲轴,如果曲轴转动灵活,就用透明胶布缠绕接缝处,否则查明故障原因,排除故障。缠绕时拉紧透明胶布,使罐口与罐底之间接合牢固不透气。 2.制作动力活塞橡皮膜组件。把气球横向剪开,
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