Паровой двигатель своими руками. Как сделать двигатель в домашних условиях Самодельный двигатель внутреннего сгорания своими руками

20.06.2019

Сложность изготовления: ★★★★☆

Время изготовления: Один день

Подручные материалы: ████████░░ 80%

В этой статье я расскажу вам о том, как сделать паровой двигатель своими руками. Двигатель будет небольшой, однопоршневой с золотником. Мощности вполне хватит, чтобы вращать ротор небольшого генератора и использовать этот двигатель в качестве автономного источника электричества в походах.

Телескопическая антенна (можно снять со старого телевизора или радиоприёмника), диаметр самой толстой трубки должен составлять не менее 8 мм
Маленькая трубка для поршневой пары (магазин сантехники).
Медная проволока с диаметром около 1,5 мм (можно найти в катушке трансформатора или радиомагазине).
Болты, гайки, шурупы
Свинец (в рыболовном магазине или найти в старом автомобильном аккумуляторе). Он нужен, чтобы отлить маховик в форме. Я нашёл готовый маховик, но вам этот пункт может пригодиться.
Деревянные бруски.
Спицы для велосипедных колёс
Подставка (в моём случае из листа текстолита толщиной 5 мм, но подойдёт и фанера).
Деревянные бруски (куски досок)
Банка из под оливок
Трубка

Суперклей, холодная сварка, эпоксидная смола (стройрынок).
Наждак
Дрель
Паяльник
Ножовка

Как сделать паровой двигатель

Схема двигателя

Цилиндр и золотниковая трубка.

Отрезаем от антенны 3 куска:
? Первый кусок 38 мм длиной и 8 мм диаметром (сам цилиндр).
? Второй кусок длиной 30 мм и 4 мм диаметром.
? Третий длиной 6 мм и 4 мм диаметром.

Возьмём трубку №2 и сделаем в ней отверстие диаметром 4 мм посередине. Возьмем трубку №3 и приклеим перпендикулярно трубке №2, после высыхания суперклея, замажем все холодной сваркой (например POXIPOL).

Крепим круглую железную шайбу с отверстием посредине к куску №3 (диаметр - чуть больше трубки №1), после высыхания укрепляем холодной сваркой.

Дополнительно покрываем все швы эпоксидной смолой для лучшей герметичности.

Как сделать поршень с шатуном

Берём болт (1) диаметром 7 мм и зажимаем его в тисках. Начинаем наматывать на него медную проволоку (2) примерно на 6 витков. Каждый виток промазываем суперклеем. Лишние концы болта спиливаем.

Проволоку покрываем эпоксидкой. После высыхания, подгоняем поршень шкуркой под цилиндр так, чтобы он свободно там двигался, не пропуская воздух.

Из листа алюминия делаем полоску длиной 4 мм и длиной 19 мм. Придаём ей форму буквы П (3).

Сверлим на обоих концах отверстия (4) 2 мм диаметром, чтобы можно было засунуть кусочек спицы. Стороны П-образной детали должны быть 7х5х7 мм. Клеим её к поршню стороной, которая 5 мм.

Шатун (5) делаем из велосипедной спицы. К обоим концам спицы приклеиваем на два маленьких кусочка трубок (6) от антенны диаметром и длиной по 3 мм. Расстояние между центрами шатуна составляет 50 мм. Далее шатун одним концом вставляем в П-образную деталь и шарнирно фиксируем спицей.

Спицу с двух концов подклеиваем, чтобы не выпала.

Шатун треугольника

Шатун треугольника делается похожим способом, только с одной стороны будет кусок спицы, а с другой трубка. Длина шатуна 75 мм.

Треугольник и золотник

Паровой котёл

Паровым котлом будет служить банка из под оливок с запаянной крышкой. Также я впаял гайку, чтобы через неё можно было заливать воду и герметично закручивать болтом. Также припаял трубку к крышке.
Вот фото:

Фото двигателя в сборе

Собираем двигатель на деревянной платформе, размещая каждый элемент на подпорке

Видео работы парового двигателя
Версия 2.0

Косметическая доработка двигателя. Бак теперь имеет свою собственную деревянную площадку и блюдце для таблетки сухого горючего. Все детали покрашены в красивые цвета. Кстати в качестве источника тепла лучше всего использовать самодельную

Поскольку нефтепродукты постоянно растут в цене (ведь нефти свойственно заканчиваться), стремление к экономии на горючем вполне понятно, и мини-двигатель мог бы стать неплохим решением.

Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания?

Как известно, ДВС делятся на бензиновые и дизельные, причем как первые, так и вторые сегодня претерпевают значительные изменения. Причиной модернизации, как самих механизмов, так и топлива, является значительно ухудшившаяся экология, на состояние которой влияют и выхлопы техники, работающей на жидком горючем. Так, к примеру, появился эко-бензин, разведенный спиртом в пропорции от 8:2 до 2:8, то есть спирта в таком топливе может содержаться от 20 до 80 процентов. Но на этом модернизация и закончилась. Тенденция уменьшения бензиновых двигателей в объеме практически не наблюдается. Самые маленькие образцы устанавливаются в авиамодели, более крупные используются на газонокосилках, лодочных моторах, снегоходах, скутерах и другой подобного рода технике .

Что же касается , сегодня действительно сделано немало для того, чтобы этот двигатель стал по-настоящему микроскопическим. В настоящее время концерном Toyota созданы самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel , в них установлены дизельные двигатели 1N и 1NT объемом всего 1.5 литра. Одна беда – срок службы таких механизмов чрезвычайно низкий, и причина тому – очень быстрая выработка ресурса цилиндро-поршневой группы. Существуют и совсем крошечные дизельные ДВС, объемом всего 0.21 литра. Их устанавливают на компактную мототехнику и строительные механизмы, но мощности большой ожидать не приходится, максимум, что они выдают – 3.25 л.с. Впрочем, и расход топлива у таких моделей небольшой, о чем говорит объем топливного бака – 2.5 литра.

Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?

Обычный ДВС, действие которого основано на возвратно-поступательном движении поршня, теряет производительность по мере уменьшения рабочего объема. Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.

Несмотря на то, что до сегодняшнего дня не решены все проблемы данного механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность же превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой ДВС с рабочим объемом 1.3 литра позволяет развить мощность в 220 лошадиных сил . Установка же турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что очень даже существенно. Ну, а самый маленький двигатель внутреннего сгорания из серии «ванкелей», известный под маркой OSMG 1400 , имеет объем всего 0.005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.

Основное преимущество роторно-поршневых двигателей – отсутствие шумов, сопровождающих работу механизмов, благодаря низкой массе работающих узлов и точному балансу вала.

Самый маленький дизельный двигатель как источник энергии

Если говорить о полноценном , то на сегодняшний день самые небольшие размеры имеет детище инженера Йесуса Уайлдера. Это 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, полностью соответствующий ДВС Ferrar i и Lamborghini . Однако на деле механизм является бесполезной безделушкой, поскольку работает не на жидком топливе, а на сжатом воздухе, и при рабочем объеме в 12 кубических сантиметров имеет очень низкий КПД.

Другое дело – самый маленький дизельный двигатель, разработанный учеными Великобритании. Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом. При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.

Пока перед учеными стоит ряд проблем, которые необходимо решить перед тем, как выпускать дизельные мини-двигатели на поточное производство. В частности, это колоссальные теплопотери из-за чрезвычайно тонких стенок камеры сгорания и недолговечность материалов при воздействии высоких температур. Однако, когда все-таки крошечные ДВС сойдут с конвейера, всего нескольких граммов топлива хватит, чтобы заставить механизм при КПД в 10 % работать в 20 раз дольше и эффективнее аккумуляторов таких же размеров.

Можно, конечно купить красивые заводские модели двигателей Стирлинга, как например, в этом китайском интернет-магазине. Однако, иногда хочется творить самому и сделать вещь, пусть даже из подручных средств. На нашем сайте уже есть несколько вариантов изготовления данных моторов, а в этой публикации ознакомьтесь с совсем простым вариантом изготовления в домашних условиях.

Для его изготовления вам понадобятся подручные материалы: банка из под консервов, небольшой кусок поролона, CD-диск, два болтика и скрепки.

Поролон – одни из самых распространенных материалов, которые используются при изготовлении моторов Стирлинга. Из него делается вытеснитель двигателя. Из куска нашего поролона вырезаем круг, диаметр его делаем на два миллиметров меньше внутреннего диаметра банки, а высоту немного больше ее половины.

В центре крышки просверливаем отверстие, в которое вставим потом шатун. Для ровного хода шатуна делаем из скрепки спиральку и припаиваем ее к крышке.

Поролоновый круг из поролона пронизываем посередине винтиком и застопориваем его шайбой сверху и снизу шайбой и гайкой. После этого присоединяем путем пайки отрезок скрепки, предварительно распрямив ее.

Теперь втыкаем вытеснитель в сделанное заранее отверстие в крышке и герметично пайкой соединяем крышку и банку. На конце скрепки делаем небольшую петельку, а в крышке просверливаем еще одно отверстие, но чуть-чуть больше, чем первое.

Из жести делаем цилиндр, используя пайку.

Присоединяем с помощью паяльника готовый цилиндр к банке, так, чтобы не осталось щелей в месте пайки.

Из скрепки изготавливаем коленвал. Разнос колен нужно сделать в 90 градусов. Колено, которое будет над цилиндром по высоте на 1-2 мм больше другого.

Из скрепок изготавливаем стойки под вал. Делаем мембрану. Для этого на цилиндр надеваем полиэтиленовую пленку, немного продавливаем ее внутрь и закрепляем на цилиндре ниткой.

Шатун который нужно будет приделать к мембране, изготавливаем из скрепки и вставляем его в обрезок резины. По длине шатун нужно сделать таким, чтобы в нижней мертвой точке вала мембрана была втянута внутрь цилиндра, а в высшей – напротив – вытянута. Второй шатун настраиваем так же.

Шатун с резиной приклеиваем к мембране, а другой присоединяем к вытеснителю.

Присоединяем паяльником ножки из скрепок к банке и на кривошип пристраиваем маховик. Например, можно использовать СД-диск.

Двигатель Стирлинга в домашних условиях сделан. Теперь осталось под банку подвести тепло – зажечь свечку. А через несколько секунд дать толчок маховику.

Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)

www.newphysicist.com

Давайте сделаем двигатель Стирлинга.

Мотор Стирлинга – это тепловой двигатель, который работает за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа (рабочего тела) при различных температурах, так что происходит чистое преобразование тепловой энергии в механическую работу. Более конкретно, двигатель Стирлинга представляет собой двигатель с рекуперативным тепловым двигателем с замкнутым циклом с постоянно газообразным рабочим телом.

Двигатели Стирлинга имеют более высокий КПД по сравнению с паровыми двигателями и могут достигать 50% эффективности. Они также способны бесшумно работать и могут использовать практически любой источник тепла. Источник тепловой энергии генерируется вне двигателя Стирлинга, а не путем внутреннего сгорания, как в случае двигателей с циклом Отто или дизельным циклом.

Двигатели Стирлинга совместимы с альтернативными и возобновляемыми источниками энергии, поскольку они могут становиться все более значительными по мере роста цен на традиционные виды топлива, а также в свете таких проблем, как истощение запасов нефти и изменение климата.

В этом проекте мы дадим вам простые инструкции по созданию очень простого двигателя DIY Стирлинга с использованием пробирки и шприца .

Как сделать простой движок Стирлинга – Видео

Компоненты и шаги, чтобы сделать моторчик Стирлинга

1. Кусок лиственных пород или фанеры

Это основа для вашего двигателя. Таким образом, он должен быть достаточно жестким, чтобы справляться с движениями двигателя. Затем сделайте три маленьких отверстия, как показано на рисунке. Вы также можете использовать фанеру, дерево и т.д.

2. Мраморные или стеклянные шарики

В двигателе Стирлинга эти шарики выполняют важную функцию. В этом проекте мрамор действует как вытеснитель горячего воздуха от теплой стороны пробирки к холодной стороне. Когда мрамор вытесняет горячий воздух, он остывает.

3. Палки и винты

Шпильки и винты используются для удержания пробирки в удобном положении для свободного перемещения в любом направлении без каких-либо перерывов.

4. Резиновые кусочки

Купите ластик и нарежьте его на следующие формы. Он используется для того, чтобы надежно удерживать пробирку и поддерживать ее герметичность. Не должно быть утечек в ротовой части пробирки. Если это так, проект не будет успешным.

5. Шприц

Шприц является одной из самых важных и движущихся частей в простом двигателе Стирлинга. Добавьте немного смазки внутрь шприца, чтобы поршень мог свободно перемещаться внутри цилиндра. Когда воздух расширяется внутри пробирки, он толкает поршень вниз. В результате цилиндр шприца перемещается вверх. В то же время мрамор катится к горячей стороне пробирки и вытесняет горячий воздух и заставляет его остывать (уменьшать объем).

6. Пробирка Пробирка является наиболее важным и рабочим компонентом простого двигателя Стирлинга. Пробирка изготовлена из стекла определенного типа (например, из боросиликатного стекла), обладающего высокой термостойкостью. Так что его можно нагревать до высоких температур.

Как работает двигатель Стирлинга?

Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты. Если это правда, то так же, как и великие уравнения физики (например, E = mc2), они просты: на поверхности они просты, но богаче, сложнее и потенциально очень запутаны, пока вы их не осознаете. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: многие очень плохие видео на YouTube показывают, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным образом.

На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто создав его или наблюдая за тем, как он работает извне: вам нужно серьезно подумать о цикле шагов, через которые он проходит, что происходит с газом внутри, и как это отличается из того, что происходит в обычном паровом двигателе.

Все, что требуется для работы двигателя, – это наличие разницы температур между горячей и холодной частями газовой камеры. Были построены модели, которые могут работать только с разницей температуры 4 ° C, хотя заводские двигатели, вероятно, будут работать с разницей в несколько сотен градусов. Эти двигатели могут стать наиболее эффективной формой двигателя внутреннего сгорания.

Двигатели Стирлинга и концентрированная солнечная энергия

Двигатели Стирлинга обеспечивают аккуратный метод преобразования тепловой энергии в движение, которое может привести в движение генератор. Наиболее распространенная схема состоит в том, чтобы двигатель был в центре параболического зеркала. Зеркало будет установлено на устройство слежения, чтобы солнечные лучи фокусировались на двигателе.

* Двигатель Стирлинга как приемник

Возможно, вы играли с выпуклыми линзами в школьные годы. Сосредоточение солнечной энергии для сжигания листа бумаги или спички, я прав? Новые технологии развиваются день ото дня. Концентрированная солнечная тепловая энергия приобретает все большее внимание в эти дни.

Выше приведен короткий видеофильм о простом двигателе с пробиркой, использующим стеклянные шарики в качестве вытеснителя и стеклянный шприц в качестве силового поршня.

Этот простой двигатель Стирлинга был построен из материалов, которые доступны в большинстве школьных научных лабораторий и может быть использован для демонстрации простого теплового двигателя.

Диаграмма давление-объем за цикл

Процесс 1 → 2 Расширение рабочего газа на горячем конце пробирки, тепло передается газу, и газ расширяется, увеличивая объем и толкая поршень шприца вверх.

Процесс 2 → 3 По мере движения мрамора к горячему концу пробирки газ вытесняется из горячего конца пробирки на холодный конец, а по мере движения газа он отдает тепло стенке пробирки.

Процесс 3 → 4 Из рабочего газа отводится тепло, и объем уменьшается, поршень шприца движется вниз.

Процесс 4 → 1 Завершает цикл. Рабочий газ движется от холодного конца пробирки к горячему концу, поскольку мраморные шары вытесняют ее, получая тепло от стенки пробирки, когда она движется, тем самым увеличивая давление газа.

Инструкция

Снимите двигатель с автомобиля. Для этого: слейте масло из картера и охлаждающую жидкость из системы охлаждения, снимите АКБ. Затем открутите 4 болта ключом «на 13» и снимите капот, чтобы в дальнейшем было легче проводить остальные манипуляции. Снимите воздушный фильтр. Открутив четыре болта ключом «на 13», снимите .

Демонтируйте глушитель, начиная с его задней части. Ключом «на 13» открутите четыре гайки, которые крепят «штаны» к выпускному коллектору. Открутите ключом «на 13» заднюю часть карданного вала, который крепится к редуктору заднего моста. Снимите подвесной подшипник, вытащите кардан из КПП. Открутите 4 болта ключом «на 17», которые крепят коробку к двигателю, 3 болта «на 13» а также две гайки «на 13» с заднего держателя КПП. Снимите коробку.

Демонтируйте с двигателя все навесное оборудование: , бензонасос, распределитель зажигания. Открутите на передней балке. Снимите . Торцевой головкой открутите болты головки цилиндров, отметьте каждый к своему мету, чтобы не ошибиться при сборке. Снимите ГБЦ. Вытащите двигатель с помощью лебедки или вручную. Положите его на ровную и чистую поверхность.

Снимите поддон картера, маслонасос. Открутите торцевой головкой «на 14» гайки шатунных болтов, снимите крышки и осторожно через цилиндры выймите поршни с шатунами. Пометьте поршни, шатуны и крышки, чтобы не перепутать при сборке. Зафиксируйте маховик и снимите его с коленвала. Отверните болты крышек коренных подшипников и снимите их вместе с нижними вкладышами; снимите коленвал.

Выпрессуйте поршневые пальцы. Осмотрите поршни, если на них имеется дефект, то замените. Отдайте блок цилиндров на расточку под новый размер поршней. Промерьте коленвал, в случае дефекта или отдайте его на расточку под ремонтный размер, или на наплавку, или замените на новый. Соответственно размерам шеек коленчатого вала подберите размер его . Осмотрите и промерьте шатуны, в случае дефекта – замените. Осмотрите сопряжение ГБЦ с блоком цилиндров. В случае зазора – отшлифуйте. Осмотрите клапана, дефектные – замените, возьмите алмазную смазку и притрите седла .

Запрессуйте поршневые пальцы в поршень и шатуны. Замените маслоотражательные и компрессионные кольца. Вставьте поршни с помощью оправки в блок цилиндров. Вложите вкладыши коленвала в шатуны, поставьте коленвал. Вложите вкладыши в шатунные крышки и прикрутите к шатунам динамометрическим ключом с требуемым усилием. Поставьте масляный насос, поддон.

Установите двигатель на автомобиль. Прикрутите головку блока цилиндров динамометрическим ключом с требуемым усилием. Отрегулируйте клапана щупом. Поставьте клапанную крышку. Прикрутите коробку, глушитель, навесное оборудование. Отрегулируйте момент зажигания. Залейте минеральное масло и пройдите обкатку. Не перегружайте двигатель в первое время. Старайтесь удерживать обороты двигателя в пределах 2500 об/мин.

В повседневной деятельности человеку чаще всего приходится сталкиваться с двигателями внутреннего сгорания. Бензиновые и дизельные моторы получили широкое распространение в автомобилестроении. Но существует также особый класс энергетических установок, имеющих общее название двигателей внешнего сгорания.

Двигатели внешнего сгорания

В двигателях внешнего сгорания процесс сжигания топлива и источник теплового воздействия отделены от рабочей установки. К данной категории обычно относят паровые и газовые турбины, а также двигатели Стирлинга. Первые прототипы подобных установок были сконструированы более двух веков назад и применялись на протяжении почти всего XIX столетия.

Когда для бурно развивающейся промышленности понадобились мощные и экономичные энергетические установки, конструкторы придумали замену взрывоопасным паровым двигателям, где рабочим телом был находящийся под большим давлением пар. Так появились двигатели внешнего сгорания, получившие распространение уже в начале XIX столетия. Только через несколько десятков лет им на смену пришли двигатели внутреннего сгорания. Стоили они существенно дешевле, что и их широкое распространение.

Но сегодня конструкторы все пристальнее присматриваются к вышедшим из широкого употребления двигателям внешнего сгорания. Это объясняется их преимуществами. Главное достоинство состоит в том, что такие установки не нуждаются в хорошо очищенном и дорогом топливе.

Двигатели внешнего сгорания неприхотливы, хотя до сих пор их постройка и обслуживание обходятся достаточно дорого.

Двигатель Стирлинга

Один из самых известных представителей семейства двигателей внешнего сгорания – машина Стирлинга. Она была придумана в 1816 году, неоднократно совершенствовалась, но впоследствии на долгое время была незаслуженно забыта. Теперь же двигатель Стирлинга получил второе рождение. Его с успехом используют даже при освоении космического пространства.

Работа машины Стирлинга основана на замкнутом термодинамическом цикле. Периодические процессы сжатия и расширения здесь идут при разных температурах. Управление рабочим потоком происходит посредством изменения его объема.

Двигатель Стирлинга может работать в качестве теплового насоса, генератора давления, устройства для охлаждения.

В данном двигателе при низкой температуре идет сжатие газа, а при высокой – его расширение. Периодическое изменение параметров происходит за счет использования особого поршня, имеющего функцию вытеснителя. Тепло к рабочему телу при этом подводится с внешней стороны, через стенку цилиндра. Эта особенность и дает право