吉林省松原市前郭县教师进修学校 刘文白 斯特林发动机.doc
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吉林省松原市前郭县教师进修学校刘文白斯特林发动机,又称作外燃式发动机。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(一般就是空气)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,作为热机教学的辅助教具是很合适的。制成的简易斯特林发动机实物图如图一,工作原理请参看图二和图三。图1实物图图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铁制八宝粥易拉罐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(也可以使用二合一强力胶),锥子或钻,直尺,圆规。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扎一个小孔,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.作热置换气缸。在另一个易拉罐壁距罐口4厘米处扎一个直径4毫米左右的孔。此孔最好用钳子夹住短锥子从罐内向罐外钻,钻好后毛刺朝处,不必处理。如果从罐内向罐外钻,钻好后毛刺朝内,就要进一步处理,直至罐内壁平整光滑。把罐外侧此孔半径6毫米范围内的油漆刮掉,以便连接动力气缸。2.制作动力气缸。第三个易拉罐,横向截断,保留带底的一半作为动力气缸。另一半剪掉罐口不平整的部分,纵向剖开,展开成一平整的铁皮备用。在距罐底1.5厘米的罐壁上钻一个直径4毫米左右的孔,并刮去周围6毫米半径范围的油漆,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,卷时侧面可以重叠一部分,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。如果没有电烙铁,使用哥俩好胶也可以完成连接固定工作,由于工作时此处有湿润的散热器,所以温度不会超过100度,哥俩好胶(又称AB胶,康达化工80克装的才8元钱,质量比较好)完全可以胜任。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。并且两曲柄之间的位置关系决定了发动机工作时的运转方向。判断发动机运转方向的方法是:顺着曲轴主轴方向,动力活塞曲柄靠近自己,方向向上,此时如果热置换活塞曲柄在动力活塞曲柄的左侧,那么发动机工作将顺时针旋转。了解了这一点,你就不必完全按照此图,可以根据你需要的发动机运转方向弯制曲轴。弯制成曲轴后,把它放在平面上,检测曲轴主轴是否在一条直线上,如果不在一条直线上,调整图中①②③三处的角度,使左右两侧的①段能够同时贴紧平面。然后再调整⑤处,使⑤与①平行。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。用铁皮剪两个直径5厘米的圆片,圆心处钻孔,孔的直径与自行车辐条直径相同。再用宽1厘米的铁皮在车辐条上卷两个小圆筒。把小圆筒垂直焊在圆片的圆心,然后把小圆筒稍微捏扁,使车辐条穿过小圆筒时很紧不能自由滑动。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四、组装支架易