Eng oddiy Stirling dvigateli. DIY Stirling dvigateli, diagrammasi va chizmasi. Marmar yoki shisha boncuklar

Ishchi suyuqlik (gazsimon yoki suyuqlik) yopiq hajmda harakat qiladigan, bu asosan tashqi yonish dvigatelining bir turidir. Ushbu mexanizm ishchi suyuqlikni davriy isitish va sovutish printsipiga asoslanadi. Energiya ishchi suyuqlikning paydo bo'lgan hajmidan olinadi. Stirling dvigateli nafaqat yoqilg'ining energiyasidan, balki deyarli har qanday manbadan ishlaydi.

Ta'riflangan mexanizm, past samaradorligiga qaramay, bir qator afzalliklarga ega, birinchi navbatda, bu oddiylik va oddiylik. Buning yordamida ko'plab havaskor dizaynerlar o'z qo'llari bilan Stirling dvigatelini yig'ishga harakat qilishadi. Ba'zilar muvaffaqiyatga erishadilar, ba'zilari esa yo'q.

Ushbu maqolada biz hurda materiallardan DIY Stirlingni ko'rib chiqamiz. Bizga quyidagi blankalar va asboblar kerak bo'ladi: qalay qutisi (shpaldan bo'lishi mumkin), lavha, qog'oz qisqichlari, ko'pikli kauchuk, kauchuk tasma, sumka, sim kesgichlar, pense, qaychi, lehim temir,

Endi yig'ishni boshlaylik. Bu yerga batafsil ko'rsatmalar o'z qo'lingiz bilan Stirling dvigatelini qanday qilish kerak. Avval siz kavanozni yuvishingiz kerak, tozalang zımpara qirralari. Biz metall lavhadan doirani kesib oldik, shunda u qutining ichki chetlariga mos keladi. Biz markazni aniqlaymiz (buning uchun biz kaliper yoki o'lchagichdan foydalanamiz), qaychi bilan teshik qilamiz. Keyin biz olamiz mis sim va qog'oz qisqichi, qog'oz qisqichini to'g'rilab, oxirida uzuk yasang. Biz simni qog'oz qisqichining atrofiga o'ramiz - to'rtta qattiq burilish. Keyinchalik, hosil bo'lgan spiralni oz miqdorda lehim bilan kalaylash uchun lehim temiridan foydalaning. Keyin novda qopqoqqa perpendikulyar bo'lishi uchun siz spiralni qopqoqdagi teshikka ehtiyotkorlik bilan lehimlashingiz kerak. Qog'oz qisqichi erkin harakatlanishi kerak.

Shundan so'ng, siz qopqoqda birlashtiruvchi teshik qilishingiz kerak. Biz ko'pikli kauchukdan joy almashtirgich qilamiz. Uning diametri qutining diametridan biroz kichikroq bo'lishi kerak, lekin katta bo'shliq bo'lmasligi kerak. Displeyning balandligi qutining yarmidan bir oz ko'proq. Biz ko'pikli kauchukning o'rtasida yengi uchun teshikni kesib tashladik, ikkinchisi kauchuk yoki mantardan tayyorlanishi mumkin. Biz novdani hosil bo'lgan buta ichiga joylashtiramiz va hamma narsani yopamiz. O'zgartirish moslamasi qopqoqqa parallel ravishda joylashtirilishi kerak, bu muhim shart. Keyinchalik, bankani yopish va qirralarini yopish qoladi. Tikuv muhrlangan bo'lishi kerak. Endi ishchi tsilindrni yasashni boshlaymiz. Buning uchun uzunligi 60 mm va kengligi 25 mm bo'lgan qalay chizig'ini kesib oling, chetini pense bilan 2 mm egib oling. Biz yengni hosil qilamiz, so'ngra chetini lehimlaymiz, keyin siz yengni qopqoqqa (teshikning tepasida) lehimlashingiz kerak.

Endi siz membranani yasashni boshlashingiz mumkin. Buning uchun sumkadan plyonkaning bir qismini kesib oling, barmog'ingiz bilan ichkariga bir oz bosing va qirralarni elastik tasma bilan bosing. Keyinchalik, to'g'ri yig'ilishni tekshirishingiz kerak. Idishning pastki qismini olov ustiga qizdiring va dastani torting. Natijada, membrana tashqariga egilishi kerak va agar novda qo'yib yuborilsa, joy almashtirgich o'z og'irligi ostida pastga tushishi kerak va shunga mos ravishda membrana o'z joyiga qaytadi. Agar o'zgartirish moslamasi to'g'ri bajarilmagan bo'lsa yoki qutining lehimlanishi havo o'tkazmaydigan bo'lsa, novda joyiga qaytmaydi. Shundan so'ng biz krank mili va tirgaklarni qilamiz (krank oralig'i 90 daraja bo'lishi kerak). Kranklarning balandligi 7 mm, o'zgartirgichlarning balandligi esa 5 mm bo'lishi kerak. Birlashtiruvchi rodlarning uzunligi krank milining holatiga qarab belgilanadi. Krankning uchi vilkaga kiritilgan. Shunday qilib, biz o'z qo'llarimiz bilan Stirling dvigatelini qanday yig'ishni ko'rib chiqdik.

Bunday mexanizm oddiy shamdan ishlaydi. Agar siz volanga magnitlarni biriktirsangiz va akvarium kompressorining lasanini olsangiz, unda bunday qurilma oddiy elektr motorini almashtirishi mumkin. Ko'rib turganingizdek, bunday qurilmani o'z qo'llaringiz bilan qilish unchalik qiyin emas. Istak bo'lardi.

Stirling dvigatelining ishlashini tushuntirish.

Biz volanni belgilashdan boshlaymiz.

Oltita teshik muvaffaqiyatsiz tugadi. Chiroyli emas, teshiklari kichik va ular orasidagi tana nozik.

Bir harakatda biz krank mili uchun qarshi og'irliklarni keskinlashtiramiz. Rulmanlar ichkariga bosiladi, keyinchalik rulmanlar bosiladi va ularning o'rnida M3 ip kesiladi.

Men uni maydaladim, lekin siz fayldan ham foydalanishingiz mumkin.

Bu birlashtiruvchi rodning bir qismidir. Qolganlari PSR bilan lehimlangan.

Muhrlash moslamasi ustidagi reamer bilan ishlash.

Stirling to'shagini burg'ulash. Displeyni ishlaydigan tsilindr bilan bog'laydigan teshik. M6 ip uchun 4,8 matkap. Keyin uni o'chirish kerak.

Raybalash uchun ishlaydigan silindrli qoplamani burg'ulash.

M4 ip uchun burg'ulash.

Bu qanday amalga oshirildi.

O'lchovlar konvertatsiyani hisobga olgan holda berilgan, 10 mm bo'lgan ikki juft silindrli piston qilingan. va 15 mm. Ikkalasi ham sinovdan o'tkazildi, agar siz silindrni 15 mm ga o'rnatgan bo'lsangiz. keyin piston zarbasi 11-12 mm bo'ladi. va u ishlamayapti. Ammo 10 mm. 24 mm zarba bilan. to'g'ri.

Birlashtiruvchi rodlarning o'lchamlari F3mm guruch simlari ularga lehimlangan.

Birlashtiruvchi rodni o'rnatish moslamasi Rulmanli versiya ishlamadi. Birlashtiruvchi novda tortilganda, rulman deformatsiyalanadi va qo'shimcha ishqalanish hosil qiladi. Rulman o'rniga men Al qildim. murvat bilan vtulka.

Ba'zi qismlarning o'lchamlari.

Volan uchun ba'zi o'lchamlar.

Mil va bo'g'inlarga qanday biriktirilishining ba'zi o'lchamlari.

Sovutgich va yonish kamerasi o'rtasida 2-3 mm asbest qistirmasini joylashtiramiz. Ikkala qismni bir-biriga bog'lab turadigan murvatlar ostida paronit qistirmalari yoki kamroq issiqlik o'tkazadigan narsalarni qo'yish ham tavsiya etiladi.

Displey - bu Stirlingning yuragi, u engil bo'lishi va ozgina issiqlik o'tkazishi kerak. Stok bir xil eski qattiq diskdan olingan. Bu juda mos keladigan, qotib qolgan, xrom qoplangan chiziqli vosita qo'llanmalaridan biridir. Ipni kesish uchun men namlangan lattani o'rtasiga o'rab, uchlarini qizarib ketguncha qizdirdim.

Ishchi tsilindrli birlashtiruvchi novda. Umumiy uzunligi 108 mm. Ulardan 32 mm diametri 10 mm bo'lgan piston bo'lib, piston silindrga osongina harakatlanishi kerak, uni tekshirish uchun uni barmog'ingiz bilan pastdan mahkam yoping va pistonni yuqoridan qo'ying asta-sekin.

Men buni qilishni rejalashtirdim, lekin jarayon davomida o'zgarishlar kiritdim. Ishchi tsilindrning zarbasini aniqlash uchun biz displeyni sovutgich kamerasiga o'tkazamiz va ish tsilindrini 25 mm ga kengaytiramiz, biz ishlovchi novda ostiga o'lchagichni ehtiyotkorlik bilan joylashtiramiz va ma'lumotlarni eslaymiz . Biz joy o'zgartirgichni keskin suramiz va ish tsilindrining qanchalik harakatlanishi uning zarbasi Bu o'lcham juda muhim rol o'ynaydi.

Ishchi tsilindrning ko'rinishi. Birlashtiruvchi novda uzunligi 83 mm. Strok 24 mm. Qo'l g'ildiragi milga M4 vint bilan biriktirilgan. Suratda uning boshi ko'rinadi. Va shu tarzda o'zgartiruvchi bog'lovchi novda qarshi og'irligi biriktiriladi.

Displeyning birlashtiruvchi novdasining ko'rinishi o'zgartirgich bilan umumiy uzunligi 214 mm. Birlashtiruvchi novda uzunligi 75 mm. 24 mm zarba. Volandagi U shaklidagi yivga e'tibor bering, g'oya generator yoki pin orqali sovutgich 68x25x15 o'lchamga ega. Yuqori qismi bir tomondan 7 mm chuqurlikda va 32 mm uzunlikdagi rulmanning pastki qismidan 55 mm gacha frezalanadi. Pastdan ikkita M4 murvat bilan mahkamlangan ustunlar markazlari orasidagi masofa 126 mm.

Yonish kamerasi va sovutgichning ko'rinishi Pilonning o'lchamlari 47x25x15, qo'nish uchun chuqurchaga pastdan ikkita M4 murvat bilan biriktirilgan.

Chiroq 40 mm. diametri balandligi 35 mm. Milga 8 mm ga chuqurlashtirilgan. Markazda pastki qismida muhrlangan va pastdan murvat bilan mahkamlangan M4 gayka bor.

Tugallangan ko'rinish. Eman asosi 300x150x15mm.

Familiya.

Men uzoq vaqtdan beri ish sxemasini qidiryapman. Men buni topdim, lekin bu har doim uskunada yoki materiallarda muammo borligi sababli edi. Ko'p variantlarni ko'rib chiqqandan so'ng, menda nima borligini va men o'zimning uskunam yordamida nima qilishim mumkinligini aniqlagandan so'ng, men darhol aniqladim yig'ilgan qurilma Bu menga yoqmadi. Men silindrli ramkani qisqartirishim kerak edi. Va volan bitta rulmanga (bir pylonga) joylashtirilishi kerak, volanning materiallari, bog'lovchi novdalar, qarshi og'irlik, muhrlash moslamasi, chiroq va ish tsilindrining tirgaklari, ish pistoni, silindrli ramka sovutgichi va iplardan iborat issiqlik kamerasi alyuminiydan yasalgan volan va zanglamaydigan po'latdan yasalgan o't o'chiruvchi. Va men buni siz hukm qilishingiz uchun ko'rgazmaga qo'yaman.

Bir vaqtlar mashhur bo'lgan Stirling dvigateli boshqa dvigatelning keng qo'llanilishi (ichki yonish) tufayli uzoq vaqt davomida unutilgan. Ammo bugun biz u haqida ko'proq eshitamiz. Ehtimol, u yanada mashhur bo'lish va zamonaviy dunyoda yangi modifikatsiyada o'z o'rnini topish imkoniyatiga egadir?

Hikoya

Stirling dvigateli XIX asrning boshlarida ixtiro qilingan issiqlik dvigatelidir. Muallif, aniq ko'rinib turibdiki, Shotlandiyadan kelgan ruhoniy Robert ismli Stirling edi. Qurilma tashqi yonish dvigateli bo'lib, u erda tanasi yopiq idishda harakat qiladi, doimo uning haroratini o'zgartiradi.

Boshqa turdagi dvigatelning tarqalishi tufayli u deyarli unutildi. Shunga qaramay, uning afzalliklari tufayli bugungi kunda Stirling dvigateli (ko'plab havaskorlar uni o'z qo'llari bilan uyda quradilar) yana qaytib keladi.

Ichki yonuv dvigatelidan asosiy farq shundaki, issiqlik energiyasi tashqaridan keladi va ichki yonuv dvigatelidagi kabi dvigatelning o'zida hosil bo'lmaydi.

Ish printsipi

Siz membrana, ya'ni pistonli korpusga o'ralgan yopiq havo hajmini tasavvur qilishingiz mumkin. Korpus qizib ketganda, havo kengayadi va ishlaydi, shuning uchun piston egiladi. Keyin sovutish sodir bo'ladi va u yana egiladi. Bu mexanizmning ishlash sikli.

Ko'p odamlar o'zlarining termoakustik Stirling dvigatelini uyda qilishlari ajablanarli emas. Bu har kimning uyida topilishi mumkin bo'lgan minimal vositalar va materiallarni talab qiladi. Ikkisini ko'rib chiqing turli yo'llar bilan yaratish qanchalik oson.

Ish uchun materiallar

O'z qo'lingiz bilan Stirling dvigatelini yaratish uchun sizga quyidagi materiallar kerak bo'ladi.

• qalay;
• po'lat simli;
• guruch quvur;
• temir arra;
• fayl;
• yog'och stend;
• metall qaychi;
• mahkamlash qismlari;
• lehim temir;
• lehimlash;
• lehim;
• mashina.

Bu hammasi. Qolganlari oddiy texnika masalasidir.

Qanday qilish kerak

Olovli quti va poydevor uchun ikkita tsilindr qalaydan tayyorlanadi, ulardan o'z qo'llaringiz bilan qilingan Stirling dvigateli bo'ladi. O'lchamlar, ushbu qurilma mo'ljallangan maqsadlarni hisobga olgan holda mustaqil ravishda tanlanadi. Dvigatel namoyish qilish uchun yaratilgan deb faraz qilaylik. Keyin asosiy silindrning rivojlanishi yigirma dan yigirma besh santimetrgacha bo'ladi, bundan ortiq emas. Qolgan qismlar unga moslashishi kerak.

Tsilindrning yuqori qismida pistonni harakatlantirish uchun diametri to'rt-besh millimetr bo'lgan ikkita o'simta va teshiklar qilingan. Elementlar krank qurilmasining joylashuvi uchun rulman vazifasini bajaradi.

Keyinchalik, ular dvigatelning ishchi tanasini yaratadilar (u bo'ladi oddiy suv). Kalay doiralari quvurga o'ralgan silindrga lehimlanadi. Ularda teshiklar qilinadi va uzunligi yigirma beshdan o'ttiz besh santimetrgacha va diametri to'rtdan besh millimetrgacha bo'lgan guruch quvurlari kiritiladi. Oxirida ular kamerani suv bilan to'ldirish orqali qanday muhrlanganligini tekshiradilar.

Keyinchalik displeyning navbati keladi. Ishlab chiqarish uchun yog'och blanka olinadi. Mashina oddiy silindr shaklini olishini ta'minlash uchun ishlatiladi. O'zgartirish moslamasi silindrning diametridan biroz kichikroq bo'lishi kerak. Optimal balandlik Stirling dvigateli o'z qo'llari bilan qilinganidan keyin uni tanlaydilar. Shuning uchun, bu bosqichda, uzunlik ba'zi marjni o'z ichiga olishi kerak.

Spirtli silindrli novdaga aylantiriladi. Tayoqchaga mos keladigan yog'och idishning markazida teshik ochiladi va u kiritiladi. Rodning yuqori qismida birlashtiruvchi novda qurilmasi uchun joyni ta'minlash kerak.

Keyin ular uzunligi to'rt yarim santimetr va diametri ikki yarim santimetr bo'lgan mis quvurlarni olishadi. Tsilindrga qalay doirasi lehimlanadi. Devorlarning yon tomonlarida idishni silindr bilan ulash uchun teshik ochiladi.

Piston ham sozlangan stanok ichkaridan katta silindrning diametriga. Rod yuqori qismida menteşeli tarzda ulanadi.

Yig'ish tugallandi va mexanizm sozlandi. Buning uchun piston kattaroq silindrga kiritiladi va boshqa kichikroq silindrga ulanadi.

Krank mexanizmi katta tsilindrga qurilgan. Dvigatel qismini lehim temir yordamida mahkamlang. Asosiy qismlar yog'och poydevorga o'rnatiladi.

Tsilindr suv bilan to'ldiriladi va pastki qismiga sham qo'yiladi. Boshidan oxirigacha qo'lda yasalgan Stirling dvigateli ishlash uchun sinovdan o'tkaziladi.

Ikkinchi usul: materiallar

Dvigatel boshqa yo'l bilan amalga oshirilishi mumkin. Buning uchun sizga quyidagi materiallar kerak bo'ladi:

• qalay;
• ko'pik;
• qog'oz qisqichlari;
• disklar;
• ikkita murvat.

Qanday qilish kerak

Ko'pikli kauchuk oddiy uy qurish uchun juda tez-tez ishlatiladi kuchli dvigatel DIY Stirling. Undan dvigatel uchun joy almashtirgich tayyorlanadi. Ko'pikli doirani kesib oling. Diametri undan biroz kichikroq bo'lishi kerak qalay quti, va balandligi yarmidan biroz ko'proq.

Qopqoqning markazida kelajakdagi birlashtiruvchi novda uchun teshik ochiladi. To'g'ri ishlashini ta'minlash uchun qog'oz qisqichi spiralga o'raladi va qopqoqqa lehimlanadi.

O'rtadagi ko'pikli doira nayzalangan yupqa sim vint bilan va uni yuvish vositasi bilan tepaga mahkamlang. Keyin qog'oz qisqichi lehim bilan bog'lanadi.

O'zgartirish moslamasi qopqoqdagi teshikka suriladi va uni yopish uchun lehim bilan qutiga ulanadi. Qog'oz qisqichida kichik halqa, qopqoqda yana bir kattaroq teshik qilingan.

Qalay varaq silindrga o'raladi va lehimlanadi, so'ngra hech qanday yoriqlar qolmasligi uchun qutiga biriktiriladi.

Qog'oz qisqichi krank miliga aylantiriladi. Bo'shliq to'liq to'qson daraja bo'lishi kerak. Tsilindr ustidagi tizza boshqasidan bir oz kattaroq qilingan.

Qolgan qog'oz qisqichlari milya stendlariga aylantiriladi. Membrana quyidagicha amalga oshiriladi: tsilindr polietilen plyonka bilan o'ralgan, bosilgan va ip bilan mahkamlangan.

Birlashtiruvchi novda qog'oz qisqichidan tayyorlanadi, u kauchuk bo'lagiga solinadi va tayyor qism membranaga biriktiriladi. Birlashtiruvchi novda uzunligi shunday qilinganki, pastki mil nuqtasida membrana silindrga tortiladi va eng yuqori nuqtada u uzaytiriladi. Birlashtiruvchi novda ikkinchi qismi xuddi shu tarzda amalga oshiriladi.

Keyin biri membranaga, ikkinchisi esa displeyga yopishtiriladi.

Kavanoz uchun oyoqlar ham qog'oz kliplardan tayyorlanishi va lehimlanishi mumkin. Krank uchun CD ishlatiladi.

Endi butun mexanizm tayyor. Faqat uning ostiga sham qo'yish va yoqish, so'ngra volan orqali surish qoladi.

Xulosa

Bu past haroratli Stirling dvigateli (o'z qo'llarim bilan qurilgan). Albatta, sanoat miqyosida bunday qurilmalar butunlay boshqacha tarzda ishlab chiqariladi. Biroq, printsip o'zgarishsiz qolmoqda: havo hajmi isitiladi va keyin sovutiladi. Va bu doimiy ravishda takrorlanadi.

Nihoyat, Stirling dvigatelining ushbu chizmalariga qarang (siz uni hech qanday maxsus mahoratsiz o'zingiz qilishingiz mumkin). Balki sizda allaqachon fikr bor va shunga o'xshash narsani qilishni xohlaysizmi?

Iste'mol ekologiyasi Fan va texnologiya: Stirling motori ko'pincha oddiylik va samaradorlik bilan ajralib turadigan issiqlik energiyasini aylantirish uchun moslama talab qilinadigan holatlarda qo'llaniladi.

Yuz yildan kamroq vaqt oldin ichki yonuv dvigatellari boshqa mavjud mashinalar va harakatlanuvchi mexanizmlar orasida raqobatda o'zlarining munosib o'rinlarini egallashga harakat qilishdi. Bundan tashqari, o'sha kunlarda benzinli dvigatelning ustunligi unchalik aniq emas edi. Bug 'dvigatellari bilan ishlaydigan mavjud mashinalar jimligi, o'sha davr uchun ajoyib quvvat xususiyatlari, texnik xizmat ko'rsatish qulayligi va foydalanish qobiliyati bilan ajralib turardi. har xil turlari yoqilg'i. Bozor uchun keyingi kurashda ichki yonuv dvigatellari samaradorligi, ishonchliligi va soddaligi tufayli ustunlik qildi.

20-asrning o'rtalarida gaz turbinalari va dvigatellarning aylanadigan turlari kiritilgan agregatlar va harakatlantiruvchi mexanizmlarni takomillashtirish bo'yicha keyingi poyga benzinli dvigatelning ustunligiga qaramay, uni joriy etishga urinishlar bo'lishiga olib keldi. o'yin maydoni"mutlaqo yangi tur dvigatellar - termal, birinchi marta 1861 yilda Robert Stirling ismli Shotlandiya ruhoniysi tomonidan ixtiro qilingan. Dvigatel o'z yaratuvchisining nomini oldi.

STIRLING MOTORI: MASALNING Jismoniy tomoni

Stol usti Stirling elektr stantsiyasining qanday ishlashini tushunish uchun siz tushunishingiz kerak umumiy ma'lumot issiqlik dvigatellarining ishlash tamoyillari bo'yicha. Jismoniy jihatdan ishlash printsipi mexanik energiyadan foydalanishdan iborat bo'lib, gaz qizdirilganda kengayganida va sovutilganda uning keyingi siqilishida olinadi. Operatsion tamoyilini ko'rsatish uchun odatdagidan kelib chiqqan holda misol keltirish mumkin plastik shisha va ikkita kostryulka, ulardan biri sovuq suv, ikkinchisi issiq.

Shishani ichiga tushirganda sovuq suv, uning harorati muz hosil bo'lish haroratiga yaqin bo'lgan, plastik idish ichidagi havo etarli darajada sovutilganda, uni tiqin bilan yopish kerak. Bundan tashqari, shisha qaynoq suvga solinganida, bir muncha vaqt o'tgach, tiqin kuch bilan "otadi", chunki Ushbu holatda Isitilgan havo tomonidan bajarilgan ish sovutish paytida qilinganidan ko'p marta ko'p edi. Agar tajriba ko'p marta takrorlansa, natija o'zgarmaydi.

Stirling dvigateli yordamida yaratilgan birinchi mashinalar tajribada ko'rsatilgan jarayonni aniq takrorladi. Tabiiyki, mexanizm takomillashtirishni talab qildi, bu gaz sovutish jarayonida yo'qotilgan issiqlikning bir qismini keyingi isitish uchun ishlatishdan iborat bo'lib, isitishni tezlashtirish uchun issiqlikni gazga qaytarish imkonini beradi.

Ammo bu yangilikdan foydalanish ham vaziyatni saqlab qola olmadi, chunki birinchi Stirlings katta hajmga ega va kam quvvatga ega edi. Keyinchalik, 250 ot kuchiga erishish uchun dizaynni modernizatsiya qilishga bir necha bor urinishlar qilingan. 4,2 metr diametrli silindr mavjud bo'lganda, 183 kVt Stirling elektr stantsiyasi tomonidan ishlab chiqarilgan haqiqiy quvvat aslida atigi 73 kVt bo'lganiga olib keldi.

Barcha Stirling dvigatellari to'rtta asosiy va ikkita oraliq bosqichni o'z ichiga olgan Stirling tsikli printsipi asosida ishlaydi. Ularning asosiylari isitish, kengaytirish, sovutish va siqishdir. Ko'rib chiqilgan o'tish bosqichi - sovuq generatorga o'tish va unga o'tish isitish elementi. Foydali ish vosita tomonidan bajariladigan faqat isitish va sovutish qismlari o'rtasidagi harorat farqiga asoslanadi.

ZAMONAVIY STRILING KONFIGURASYONLARI

Zamonaviy muhandislik bunday dvigatellarning uchta asosiy turini ajratib turadi:

• alfa stirling, ularning farqi mustaqil tsilindrlarda joylashgan ikkita faol pistondir. Barcha uchta variantdan ushbu model eng yuqori quvvatga ega, eng yuqori isitish pistonining haroratiga ega;
• bir qismi issiq, ikkinchisi sovuq bo'lgan bir silindrga asoslangan beta-stirling;
• Gamma Stirling, pistonga qo'shimcha ravishda o'zgartirgich ham mavjud.

Stirling elektr stantsiyasining ishlab chiqarilishi dvigatel modelini tanlashga bog'liq bo'lib, u barcha ijobiy va salbiy tomonlarini hisobga oladi. salbiy tomonlari shunga o'xshash loyiha.

AVZUVLARI VA KAMCHLARI

Sizga rahmat dizayn xususiyatlari Ushbu dvigatellar bir qator afzalliklarga ega, ammo kamchiliklardan xoli emas.

Do'konda sotib olinmaydigan, faqat bunday qurilmalarni mustaqil ravishda yig'adigan havaskorlardan sotib olinadigan ish stoli Stirling elektr stantsiyasiga quyidagilar kiradi:

• ishlaydigan pistonni doimiy sovutish zarurati tufayli yuzaga keladigan katta o'lchamlar;
• dvigatelning ishlashi va quvvatini yaxshilash uchun zarur bo'lgan yuqori bosimdan foydalanish;
• hosil bo'lgan issiqlik ishchi suyuqlikning o'ziga emas, balki isitish samaradorligini yo'qotishiga olib keladigan issiqlik almashinuvchilari tizimi orqali o'tkazilishi tufayli yuzaga keladigan issiqlik yo'qotilishi;
• quvvatning keskin kamayishi benzinli dvigatellar uchun an'anaviy bo'lganlardan farq qiluvchi maxsus printsiplardan foydalanishni talab qiladi.

Kamchiliklar bilan bir qatorda, Stirling bloklarida ishlaydigan elektr stantsiyalari shubhasiz afzalliklarga ega:

• har qanday turdagi yoqilg'i, chunki issiqlik energiyasidan foydalanadigan har qanday dvigatellar kabi, bu vosita har qanday muhitning harorat farqida ishlashga qodir;
• samaradorlik. Ushbu qurilmalar quyosh energiyasini qayta ishlash zarur bo'lgan hollarda bug 'birliklari uchun ajoyib o'rinbosar bo'lishi mumkin, bu esa samaradorlikni 30% ga oshiradi;
• ekologik xavfsizlik. Stol usti kVt quvvatga ega elektr stantsiyasi egzoz momentini yaratmagani uchun u shovqin yaratmaydi va atmosferaga chiqindilarni chiqarmaydi. zararli moddalar. Quvvat manbai oddiy issiqlik bo'lib, yoqilg'i deyarli butunlay yonib ketadi;
• konstruktiv soddalik. Uning ishi uchun Stirling talab qilmaydi qo'shimcha tafsilotlar yoki qurilmalar. U boshlang'ichdan foydalanmasdan mustaqil ravishda boshlashga qodir;
• ishlash resursining ortishi. Oddiyligi tufayli dvigatel yuzlab soat uzluksiz ishlashni ta'minlaydi.

STIRLING Dvigatellarini qo'llash sohalari

Stirling dvigateli ko'pincha issiqlik energiyasini aylantirish uchun qurilma talab qilinadigan holatlarda qo'llaniladi, bu oddiy, boshqa turdagi issiqlik birliklarining samaradorligi shunga o'xshash sharoitlarda sezilarli darajada past bo'ladi. Ko'pincha bunday birliklar oziq-ovqatda ishlatiladi nasos uskunalari, sovutish kameralari, suv osti kemalari, energiya saqlash batareyalari.

Stirling dvigatellaridan foydalanishning istiqbolli yo'nalishlaridan biri bu quyosh elektr stansiyalari, chunki bu birlik quyosh nurlarining energiyasini elektr energiyasiga aylantirish uchun muvaffaqiyatli ishlatilishi mumkin. Ushbu jarayonni amalga oshirish uchun dvigatel quyosh nurlarini to'playdigan oynaning markazlashtirilgan nuqtasiga joylashtiriladi, bu esa isitishni talab qiladigan hududning doimiy yoritilishini ta'minlaydi. Bu quyosh energiyasini kichik maydonga yo'naltirish imkonini beradi. Bu holda dvigatel uchun yoqilg'i geliy yoki vodorod hisoblanadi. nashr etilgan

Zamonaviy avtomobil sanoati rivojlanish darajasiga yetib bordi, unda hech qanday asos yo'q ilmiy tadqiqot An'anaviy ichki yonish dvigatellarini loyihalashda fundamental yaxshilanishlarga erishish deyarli mumkin emas. Bu holat dizaynerlarni e'tibor berishga majbur qiladi muqobil elektr stantsiyalari loyihalari. Ba'zi muhandislik markazlari o'z sa'y-harakatlarini gibrid va elektr modellarini seriyali ishlab chiqarish uchun yaratish va moslashtirishga qaratdilar, boshqa avtomobil ishlab chiqaruvchilar esa qayta tiklanadigan manbalardan yoqilg'i (masalan, kolza yog'i yordamida biodizel) dan foydalanadigan dvigatellarni rivojlantirishga sarmoya kiritmoqdalar. Kelajakda yangi standart harakatlantiruvchi tizimga aylanishi mumkin bo'lgan boshqa energiya bloklari loyihalari mavjud Transport vositasi.

Kelajakdagi avtomobillar uchun mexanik energiyaning mumkin bo'lgan manbalari orasida 19-asrning o'rtalarida shotlandiyalik Robert Stirling tomonidan termal kengaytirish dvigateli sifatida ixtiro qilingan tashqi yonish dvigateli mavjud.

Ish sxemasi

Stirling dvigateli aylanadi issiqlik energiyasi, tashqaridan, foydali ichiga yetkazib beriladi mexanik ish sababli ishlaydigan suyuqlik haroratining o'zgarishi yopiq hajmda aylanib yuruvchi (gaz yoki suyuqlik).

IN umumiy ko'rinish Qurilmaning ishlash diagrammasi quyidagicha: dvigatelning pastki qismida ishlaydigan modda (masalan, havo) qiziydi va hajmi ortib, pistonni yuqoriga itaradi. Issiq havo dvigatelning yuqori qismiga kiradi, u erda radiator tomonidan sovutiladi. Ishchi suyuqlikning bosimi pasayadi, keyingi aylanish uchun piston tushiriladi. Bunday holda, tizim muhrlanadi va ishchi modda iste'mol qilinmaydi, faqat silindr ichida harakat qiladi.

Stirling printsipidan foydalangan holda quvvat bloklari uchun bir nechta dizayn variantlari mavjud.

Stirling modifikatsiyasi "Alfa"

Dvigatel ikkita alohida quvvat pistonidan (issiq va sovuq) iborat bo'lib, ularning har biri o'z tsilindrida joylashgan. Issiqlik tsilindrga issiq piston bilan beriladi va sovuq silindr sovutish issiqlik almashtirgichida joylashgan.

Stirling modifikatsiyasi "Beta"

Pistonni o'z ichiga olgan silindr bir uchida isitiladi va qarama-qarshi uchida sovutiladi. Ish gazining hajmini o'zgartirish uchun mo'ljallangan, quvvat pistoni va joy o'zgartirgich silindrda harakatlanadi. Regenerator sovutilgan ishchi moddani dvigatelning issiq bo'shlig'iga qaytarish harakatini amalga oshiradi.

Stirling modifikatsiyasi "Gamma"

Dizayn ikkita tsilindrdan iborat. Birinchisi butunlay sovuq bo'lib, unda quvvat pistoni harakat qiladi, ikkinchisi, bir tomondan issiq va boshqa tomondan sovuq, joy almashtirgichni harakatlantirishga xizmat qiladi. Sovuq gazni aylanmasi uchun regenerator ikkala tsilindr uchun ham umumiy bo'lishi mumkin yoki joy o'zgartiruvchi dizaynning bir qismi bo'lishi mumkin.

Stirling dvigatelining afzalliklari

Ko'pgina tashqi yonish dvigatellari singari, Stirling ham xarakterlidir ko'p yoqilg'i: vosita, sabab bo'lgan sabablardan qat'i nazar, harorat o'zgarishi tufayli ishlaydi.

Qiziqarli fakt! Bir marta yigirmata yoqilg'i variantida ishlaydigan o'rnatish namoyish etildi. Dvigatelni to'xtatmasdan, benzin tashqi yonish kamerasiga etkazib berildi, dizel yoqilg'isi, metan, xom neft va o'simlik moyi- quvvat bloki barqaror ishlashda davom etdi.

Dvigatel bor dizaynning soddaligi va qo'shimcha tizimlarni talab qilmaydi va qo'shimchalar(vaqt, starter, vites qutisi).

Qurilmaning xususiyatlari uzoq xizmat muddatini kafolatlaydi: yuz ming soatdan ortiq uzluksiz ishlash.

Stirling dvigateli jim, chunki silindrlarda portlash sodir bo'lmaydi va chiqindi gazlarni olib tashlashning hojati yo'q. Rombik krank mexanizmi bilan jihozlangan "Beta" modifikatsiyasi ish paytida tebranishlarga ega bo'lmagan mukammal muvozanatli tizimdir.

Dvigatel tsilindrlarida ta'sir qilishi mumkin bo'lgan jarayonlar sodir bo'lmaydi salbiy ta'sir yoqilgan muhit. Tegishli issiqlik manbasini tanlashda (masalan, quyosh energiyasi) Stirling mutlaqo bo'lishi mumkin tabiatga zarar keltirmaydigan quvvat bloki.

Stirling dizaynining kamchiliklari

Barcha ijobiy xususiyatlarga qaramay, Stirling dvigatellarini darhol ommaviy ishlatish quyidagi sabablarga ko'ra mumkin emas:

Asosiy muammo - strukturaning moddiy iste'moli. Ishchi suyuqlikni sovutish uchun katta hajmli radiatorlar kerak bo'ladi, bu esa o'rnatishning o'lchamini va metall iste'molini sezilarli darajada oshiradi.

Mavjud texnologik daraja Stirling dvigatelini zamonaviy benzinli dvigatellar bilan solishtirish imkonini beradi. murakkab turlari yuzdan ortiq atmosfera bosimi ostida ishlaydigan suyuqlik (geliy yoki vodorod). Bu fakt materialshunoslik sohasida ham, foydalanuvchi xavfsizligini ta'minlashda ham jiddiy savollar tug'diradi.

Muhim operatsion muammo metalllarning issiqlik o'tkazuvchanligi va haroratga chidamliligi bilan bog'liq. Issiqlik ish hajmiga issiqlik almashinuvchilari orqali etkazib beriladi, bu muqarrar yo'qotishlarga olib keladi. Bundan tashqari, issiqlik almashtirgich chidamli bo'lgan issiqlikka chidamli metallardan tayyorlanishi kerak yuqori qon bosimi. Tegishli materiallar juda qimmat va ishlov berish qiyin.

Stirling dvigatelining rejimlarini o'zgartirish tamoyillari ham an'anaviylardan tubdan farq qiladi, bu esa maxsus boshqaruv moslamalarini ishlab chiqishni talab qiladi. Shunday qilib, quvvatni o'zgartirish uchun silindrlardagi bosimni, joy o'zgartirgich va quvvat pistoni orasidagi faza burchagini o'zgartirish yoki ishchi suyuqlik bilan bo'shliqning sig'imiga ta'sir qilish kerak.

Stirling dvigateli modelida milning aylanish tezligini boshqarishning bir usulini quyidagi videoda ko'rish mumkin:

Samaradorlik

Nazariy hisob-kitoblarda Stirling dvigatelining samaradorligi ishchi suyuqlikning harorat farqiga bog'liq va Carnot tsikliga muvofiq 70% yoki undan ko'proqqa yetishi mumkin.

Biroq, metalldan olingan birinchi namunalar quyidagi sabablarga ko'ra juda past samaradorlikka ega edi:

• maksimal isitish haroratini cheklaydigan samarasiz sovutish suvi (ishchi suyuqlik) variantlari;
• qismlarning ishqalanishi va dvigatel korpusining issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli energiya yo'qotishlari;
• yuqori bosimga chidamli qurilish materiallarining etishmasligi.

Muhandislik echimlari doimiy ravishda quvvat blokining dizaynini takomillashtirdi. Shunday qilib, 20-asrning ikkinchi yarmida to'rt silindrli avtomobil paydo bo'ldi Rombik haydovchiga ega Stirling dvigateli sinovlarda 35% samaradorlikni ko'rsatdi 55 ° S haroratda bo'lgan suv sovutish suyuqligida. Ehtiyotkorlik bilan dizayn ishlab chiqish, yangi materiallardan foydalanish va ishchi birliklarning nozik sozlashlari eksperimental namunalarning samaradorligini 39% ni tashkil etdi.

Eslatma! Zamonaviy benzinli dvigatellar shunga o'xshash quvvat koeffitsientiga ega foydali harakat 28-30% da, turbo quvvatli dizel dvigatellari esa 32-35% da.

Amerikaning Mechanical Technology Inc kompaniyasi tomonidan yaratilgan Stirling dvigatelining zamonaviy namunalari 43,5% gacha samaradorlikni namoyish etadi. Issiqlikka chidamli keramika va shunga o'xshash innovatsion materiallar ishlab chiqarishni rivojlantirish bilan ish muhitining haroratini sezilarli darajada oshirish va 60% samaradorlikka erishish mumkin bo'ladi.

Stirlings avtomobillarini muvaffaqiyatli amalga oshirishga misollar

Barcha qiyinchiliklarga qaramay, avtomobil sanoatida qo'llaniladigan ko'plab samarali Stirling dvigatel modellari ma'lum.

Avtomobilga o'rnatish uchun mos bo'lgan Stirlingga qiziqish 20-asrning 50-yillarida paydo bo'lgan. Ushbu yo'nalishdagi ishlar Ford Motor Company, Volkswagen Group va boshqalar tomonidan amalga oshirildi.

UNITED STIRLING kompaniyasi (Shvetsiya) Stirlingni ishlab chiqdi, u avtomobil ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqarilgan seriyali komponentlar va yig'ilishlardan maksimal darajada foydalangan (tirsakli val, biriktiruvchi rodlar). Olingan to'rt silindrli V-dvigatelning o'ziga xos og'irligi 2,4 kg / kVt ni tashkil etdi, bu ixcham dizel dvigatelining xususiyatlari bilan solishtirish mumkin. Ushbu qurilma etti tonnalik yuk tashuvchi furgon uchun elektr stantsiyasi sifatida muvaffaqiyatli sinovdan o'tkazildi.

Muvaffaqiyatli namunalardan biri - Gollandiyada ishlab chiqarilgan to'rt silindrli Stirling dvigateli, "Philips 4-125DA" rusumli, o'rnatish uchun mo'ljallangan. Avtomobil. Dvigatelning ish kuchi 173 ot kuchiga ega edi. Bilan. klassik benzin birligiga o'xshash o'lchamlarda.

General Motors muhandislari 70-yillarda sakkiz silindrli (4 ishchi va 4 siqish silindrli) V shaklidagi Stirling dvigatelini standart krank mexanizmini qurish orqali sezilarli natijalarga erishdilar.

1972 yilda xuddi shunday elektr stantsiyasi cheklangan seriyali Ford Torino avtomobillari bilan jihozlangan, uning yoqilg'i iste'moli klassik benzin V shaklidagi sakkizga nisbatan 25% ga kamaydi.

Hozirda ellikdan ortiq xorijiy kompaniyalar Stirling dvigatelini avtomobilsozlik sanoati ehtiyojlari uchun ommaviy ishlab chiqarishga moslashtirish maqsadida uning dizaynini takomillashtirish ustida ishlamoqda. Va agar ushbu turdagi dvigatelning kamchiliklarini bartaraf etish va shu bilan birga uning afzalliklarini saqlab qolish mumkin bo'lsa, unda benzinli ichki yonish dvigatellari o'rnini turbinalar va elektr motorlar emas, balki Stirling bo'ladi.