07
Červen 2013

Stirlingův motor

3 464 přečtení

Milí přátelé – kutilové

Máte chuť vytvořit si něco, co se Vám roztočí pod rukama? Něco, kde zúročíte šikovnost vašich rukou, vaše nápady a zkušenosti?

Letos proběhl již sedmý ročník soutěže „Vyrob si svůj Stirlingův motor“, kterou pořádá SPŠS Betlémská v Praze.

 betlemska-stirling.blog.cz

Soutěž je určená pro žáky všech středních škol v ČR. Zájemci obdrží zdarma sadu polotovarů součástek (viz 26.2008) a je na nich, co během asi půl roku vytvoří. Na pomoc jim slouží např. uvedené stránky, kde jsou všechny ročníky zaznamenány. Veškerá pravidla jsou uvedena v Zadání ale jedno je potřeba zdůraznit: Jakákoliv součástka může být vyrobena lépe, dokonce i celý mechanismus tohoto teplovzdušného motorku může fungovat jinak, než je na výkrese zadání. Ba ani ten vzduch tam být nemusí! Nutný je jen základní rozměr komory, vytvořené nejčastěji z plechovky od konzervy o průměru 100 a výšce asi 63mm. Právě tyto rozměry určují ve velké míře vlastnosti motoru u něhož se měří dosažené otáčky. Cení se však i originální nápady, design a případně pohon něčeho dalšího.

V tomto článku bych se chtěl zaměřit pouze na postup výroby té nejjednodušší verze motorku a upozornit na drobná úskalí.

Sada dílů je připravena tak, že potřebujete pouze vrtat, řezat, pilovat, řezat závity a lepit. (závity M4, M5, M6, epoxidové lepidlo 120°C, 5min) Netřeba soustružit, či frézovat, ani svařovat.

Obr.1 Základní verze Stirlingu s přidanými chladiči

  1. Otvírákem otevřenou, čistou plechovku zabruš krouživým pohybem na jemném smirkovém plátně A4, položeném na rovnou desku. Vytvoříš tak plošku na horní obrubě plechovky, která bude pěkně těsnit se základovou deskou. Žádné patlání lepidlem.
  2. Na základové desce si narýsuj kružnici o průměru plechovky, rozvrhni a vyvrtej otvory pro vodítko pístní tyče (na úhlopříčce), pro skleněný válec (co nejblíže ke kraji) a pro stojan (přibližně uprostřed, rozvaž jak to bude s klikami). Vně kružnice (asi 3 mm) vyvrtej 6 děr 3,2mm po 60°.
  3. Provrtej náboj a spoj jej se stojanem závitem, či lepením. Hodí se i zahloubená dirka shora, kterou můžeš přivádět olej mezi ložiska.
  4. Proveď uložení hřídele v náboji. V praxi se ložiska lisují s přesahem, ale vzniklé deformace malých ložisek by otáčky brzdily. Proto je potřeba po odmaštění hřídelku v ložiskách i ložiska v náboji opatrně pojistit lepením. Pozor na čistotu ložisek, i malé smítko vás připraví o otáčky.
  5. Vyřízni závit M6 na stojanu a přišroubuj jej k základové desce.
  6. Setrvačník si nejdřív narýsuj – důlčík, pak kružnice, vystřihni na nůžkách a podélně zapiluj. Do středu vyvrtej díru 4 mm, vyřízni závit M5 a našroubuj na hřídelku.
  7. Kliky: S poloměry obou klik si časem můžeš pohrát (nastavitelné). Pro začátek pro přehaněč vyvrtej díru 2,5 asi 10 mm od středu a pro píst o něco více – asi 13mm (přehaněč nesmí narážet, píst musí využít změnu objemu). Do klik vyřízni závity M3, zašroubuj a dotáhni mosazné šroubky, závit, který projde odřízni a zapiluj, hlavu šroubu též. Hladké, válcové části šroubů tvoří perfektní klikové čepy. Pomocí podložek našroubuj kliky na hřídel a pevně dotáhni tak, aby úhel, který klikové čepy svírají, byl 90°. Také setrvačník nesmí axiálně házet.
  8. Přehaněč: – Je vlastně malá kulatá krabička, která bude kmitat bez tření nahoru, dolu. Doporučuji mechanické provedení: Pásek zkruž na zkružovačce, nebo okolo lahve. Uvnitř plechovky nastav konce tak, aby vůle mezi přehaněčem a stěnou plechovky byla asi 2 mm. Označ nastavení čarou, přesazení nech asi 10 mm a zbytek odstřihni. Přesazení je nejlépe snýtovat malým Al nýtkem 1mm (obtížně se shání a tak udělat z Al drátku). Dál na čtverce narýsujte kružnice o průměru přehaněče a po obvodu tužkou nakreslete 8 obdélníkových jazýčků (asi 4 x 5 mm). Potom obě čela spolu v ose provrtejte 4mm. Jazýčky ohněte a přehaněč sesaďte. (viz obr. ze 17.11. 2008) Konec hliníkové pístní tyčky křížem nařízněte (asi 3 mm) a rozehněte. (Na obrázku je spodní uchycení řešeno nýtkem 3mm). Čela přehaněče stlačte – do předpětí a označte ryskou. Provrtejte vrtáčkem 1mm a prostrčte závlačku – kousek drátku z kancelářské svorky.
  9. Oka přehaněče a pístu: Oka nejprve provrtejte 3 mm a teprve potom prořízněte pilkou kolmo na díru. Řez propilujte jehlovým pilníkem tak, aby se ojnice v drážce volně kývala. Na oku pístu vyřízněte závit. Na jednom konci obou ojnic vyvrtejte díru 3 mm. Prostrčte nýt, zkraťe a roznýtujte (stačí důlčíkem). Obě oka se na ojnicích musí volně kývat bez větších vůlí.
  10. Vodítko: Je hotové, pístní tyčka musí volně bez dření, ale bez větší vůle procházet vodítkem. Vodítko vlepte do základové desky. Prostrčte pístní tyč vodítkem, přehaněč leží volně na dně plechovky, základová deska spočívá na plechovce.
  11. Pracovní klikový mechanismus: Píst s ojnicí vložte do válce, klikový čep nastavte do dolní úvrati, píst zvedněte asi 3 mm nad otvor v základové desce a označte polohu otvoru pro klikový čep. Vyvrtejte díru 3mm a nasaďte ojnici. (zbytek ojnice odřízněte)
  12. Klikový mechanismus přehaněče: Přesvědčte se, že přehaněč nedrhne.Zkraťte pístní tyč tak, aby přesahovala vodítko asi 10 mm. Vlepte pístní tyč do oka. Nastavte klikový čep do dolní úvratě, přizvedněte přehaněč asi 4 mm a označte polohu otvoru pro klikový čep v ojnici. Vyvrtejte otvor 3 mm. (snadnější vrtání ojnice bude, jestliže naměření provedete před vlepením pístní tyče do oka, hůře se bude odměřovat). Oba klikové mechanismy jsou hotovy, musí běžet bez drhnutí. Zbývá poslední věc – přilepit skleněný válec tak, aby píst v něm volně běhal. (díra pro vstup vzduchu do válce je menší, než vnitřní průměr válce a tak je k dispozici pár milimetrů pro „manévrování“.
  13. Montáž plechovky: Z drátu vyrob šrouby – na jednom konci vytvoř háček, na druhém vyřízni závit M3, nasaď plechovku tak, aby přehaněč nedrhnul a postupně nasaď a dotáhni šrouby. (byla by chyba zredukovat 6 šroubů na 4).
  14. Spuštění motoru: Pohyblivé součásti namaž olejem, nikde nesmíš cítit drhnutí a postav jej na plynový vařič (nejmenší hořák, nejmenší plamen). Po zahřátí nesmí unikat bublinky vzduchu kolem vodítka ani kolem pístu. Píst s přehaněčem jsou pod úhlem 90°. Směr otáčení je takový, že „píst běhá za přehaněčem“.
  15. Raduj se z pohybu motoru, neboť pohyb je život a Ty jsi ho vdechnul neživé hmotě svýma rukama!

 

Hodně trpělivosti, dobrých nápadů a hlavně radosti Vám všem přeje

 Jiří Toman

 

[ Zapoj se do diskuse ]

[ Můžeš být první! ]

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Obrázek se nastaví podle emailové adresy pomocí služby gravatar.com.