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[ 科学 ] 用易拉罐自制斯特林发动机模型

2012-7-9 23:17| 发布者: 铁木珍 | 查看: 121224 |原作者: 本人 |来自: 原创

  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   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。

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