Polish Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bulgarian Catalan Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Filipino Finnish French Georgian German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Irish Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Macedonian Norwegian Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swahili Swedish Turkish Ukrainian Vietnamese Welsh

OSDonate

Podoba Ci się nasza strona? Postaw nam piwo! :)

Kwota:

Model opisany poniżej zrobiłem już dobre kilka lat temu. Chociaż to najprostsza z możliwych konfiguracji, prace przy nim okazały się dla mnie świetną szkołą mechaniki, a efekt dostarczył sporo frajdy. Silnik miał napędzać model pływający, ale jak dotąd ta część projektu nadal przede mną.

Na początek kilka słów wyjaśnienia jak działa taki silnik. Otóż jest to tzw. „oscylator jednocylindrowy”. Nazwa bierze się stąd, że cylinder jest zamocowany obrotowo, a tłok który porusza się wewnątrz niego w górę i w dół, wymusza jednocześnie ruchy cylindra na boki. Dzięki temu otwór w cylindrze na zmianę przesuwa się od otworu dolotowego w rozrządzie do otworu wylotowego, a cylinder jest na zmianę napełniany parą a potem z niej opróżniany. Fazy pracy ilustruje poniższy rysunek:

Cykl pracy zaczyna się, kiedy cylinder jest odchylony w prawo a otwór w nim pokrywa się z otworem dolotowym w rozrządzie (czerwony punkt). Tłok jest popychany przez ciśnienie pary w dół, co z kolei powoduje obrót koła korbowodowego w prawo, „wyprostowanie” cylindra i zamknięcie wszystkich otworów. Dzięki energii kinetycznej koła zamachowego koło korbowodowe nadal obraca się w prawo, co powoduje wychylenie się cylindra w lewo aż do chwili, kiedy otwór w cylindrze pokrywa się z otworem wylotowym w rozrządzie (niebieski punkt), a tłok poruszający się w tej fazie do góry, wypycha na zewnątrz „zużytą” parę. Dalszy obrót w lewo koła korbowodowego, powoduje kolejne „wyprostowanie” cylindra, a następnie przejście do fazy jego napełniania i cały cykl zaczyna się powtarzać. Warto dodać, że rozruch takiego silnika następuje po zakręceniu kołem zamachowym. Jeśli ktoś ma problemy z wyobrażeniem sobie opisanego wyżej sposobu pracy, to proponuję przeczytać tekst do końca i wrócić potem do powyższego rysunku.

Zasada pracy jest na tyle prosta, że każdy, kto potrafi posługiwać się narzędziami rysunkowymi, może taki silnik zaprojektować własnoręcznie. Ja inspirowałem się artykułem z „Młodego Technika” z końca lat 90-tych (jeśli dobrze pamiętam), ale dostosowując go do posiadanych materiałów zmodyfikowałem wymiary i rozrysowałem sobie kinematykę, aby być pewnym, że zakres wychyleń cylindra będzie prawidłowy, a otwory w rozrządzie będą się całkowicie pokrywać z otworem w cylindrze w odpowiednich fazach.

Mając dobrane wymiary wykonałem najpierw „model modelu”, głównie po to, aby upewnić się że wszystko działa zgodnie z oczekiwaniem. Ten rodzaj silnika jest na tyle prosty, że przy odpowiedniej determinacji można go zrobić bez zaawansowanych narzędzi - jedynie przy użyciu podstawowego wyposażenia (piła, pilniki, wiertarka), a także z użyciem popularnych materiałów. Na tym etapie jako użyłem głównie aluminium - na podstawę i rozrząd profilu prostokątnego, cylinder powstał z rurki i ceownika, tłok z ramieniem z prętów aluminiowych. Oś i koło korbowodowe to elementy z CD-Rom (ośka prowadnicy lasera i talerzyk do mocowania płyt CD), a koło zamachowe to ciężka cewka z drutem, wymontowana z silnika krokowego pochodzącego z drukarki. Ten wariant oczywiście nie nadaje się do zasilania parą, ale może być z powodzeniem zasilany sprężonym powietrzem.

Cylinder jest wykonany z kawałka rurki fi 12/10mm, zaślepionej z jednej strony aluminiowym denkiem. Gładź cylindra z wlotem pary została wycięta z ceownika, wszystkie elementy są sklejone żywicą.

Wkręcony w gładź cylindra nagwintowany pręt, stanowi oś obrotu cylindra oraz oś sprężyny, dociskającej cylinder do rozrządu. Siłę docisku regulujemy nakrętką (długa dla wygody chwytu palcami), w otwór wlotowy wklejona została rurka, na którą można nałożyć wężyk doprowadzający powietrze.

Pręt na którym zamocowany jest tłok, został przykręcony do koła korbowodowego (talerzyk z napędu CD) śrubą M3. Po przeciwnej stronie osi znajduje się koło zamachowe, wykonane z cewki silnika krokowego. Sama oś przechodzi na wylot przez otwory wykonane w przeciwległych ściankach profilu.

Silnik bez problemu zadziałał po małych regulacjach, polegających na dodaniu kilku podkładek i ustaleniu napięcia sprężyny dociskowej. Elementy zostały wcześniej przesmarowane olejem maszynowym. Źródłem powietrza do pierwszych testów była pompka rowerowa, a w następnych napompowana dętka. W ten sposób potwierdziłem założenia konstrukcyjne i mogłem przystąpić do wykonania docelowego modelu. Tym razem założenie było takie, że model ma być przystosowany do dłuższej pracy z użyciem „prawdziwej” pary pod ciśnieniem, musi więc być wykonany tak precyzyjnie, jak pozwolą na to ograniczenia związane z moimi umiejętnościami i wyposażeniem warsztatu.

Podstawa została wycięta z profilu aluminiowego 40x20x2mm, na nim przewidziałem mocowanie płytki rozrządu oraz piasty osi z łożyskami kulkowymi. Koło zamachowe zostało wykonane ze stali, a koło korbowodowe z piastą z aluminium.

Większość pozostałych elementów układu cylinder-tłok-rozrząd, czyli tych, które mają kontakt z parą wodną, wykonałem z mosiądzu. Płytka laminatowa pełni rolę przekładki pomiędzy płytą rozrządu a podstawą z aluminium. Otwory w płytce rozrządu, współpracujące z cylindrem, nie są wywiercone na wylot, tylko tak, że łączą się w grubości materiału z otworami poprowadzonymi prostopadle do bocznych cieńszych ścianek.

Tak wyglądał silnik po pierwszym montażu. Tutaj również były potrzebne pewne regulacje z użyciem podkładek, przede wszystkim związane z ustawieniem idealnie prostopadłej linii ruchu tłoka względem koła korbowodowego, w efekcie obszar połączenia tych elementów został jeszcze nieco zmieniony. Do króćców wlotu i wylotu dolutowałem również dłuższe rurki mosiężne, umożliwiające założenie silikonowych wężyków. Otwory w kole zamachowym ułatwiają obserwację jego obrotów.

Ostateczny wygląd silnika gotowego do pracy przedstawiają powyższe fotki. Pokazana jest na nich również smarownica, ale temat smarowania i zasilania parą zamierzam omówić w kolejnych artykułach z tego cyklu. Silnik działa bardzo precyzyjnie, a mechanizmy obracają się wyjątkowo lekko. Nie wymaga wielkiego ciśnienia, co pozwala na użycie prymitywnego kociołka np. z puszki po konserwach. Można go nawet zmusić do wykonania kilku obrotów zwyczajnie dmuchając w rurkę. A jak pracuje „pod parą” demonstruje poniższy film:

Komentarze  

0 #11 Rattler 2015-07-21 19:59
Panie Wojciechu
właśnie chciałem uniknąć lutowania bo to też się wiąże z "załatwianiem" i również widać że "było lutowane". No bojler może być również z mosiądzu, to jest w sumie obojętne dla mnie z jakiego materiału. Myślałem że przy tym co wymyśliłem jest większa szansa na szczelność bojlera przy wysokim ciśnieniu. Jeśli bojler miałby ściankę grubości 5mm +/- 2mm to powinien wytrzymać dość dużo. W bojlerze chciałbym umieścić manometr, zawór bezpieczeństwa (oba do kupienia w sklepie bez żadnego problemu) i rurkę. Przy rurce pojawia się kolejny problem - musi być metalowa bo inna może nie wytrzymać ciśnienia - tu pojawia się problem - jak ją wykonać?
Pozdrawiam,
Grzegorz
Cytować
0 #12 andrzej 2016-10-16 11:56
Wspaniały projekt i opis :)
Miałem podobny silnik wykonany fabrycznie, prawdopodobnie jako tzw. pomoc naukowa na lekcję fizyki. Cylinder i rozrząd mosiężne, tłok stalowy, koło zamachowe ze stopu ZnAl.
Jako ciekawostka - wykorzystywałem go jako pompkę powietrza do akwarium, był napędzany silnikiem od wentylatora Zefir za pomocą "pasa transmisyjnego" stosunek średnicy koła zamachowego do średnicy koła na osi silnika elektrycznego wynosił ok. 10:1.
Cytować

Publikowane tutaj materiały i zdjęcia stanowią własność ich autorów, nie mogą być kopiowane oraz wykorzystywane bez ich zgody.
Strona niekomercyjna.