安くてシンプルなSteamエンジン

アイデア:

最近、ミニチュア蒸気エンジンを搭載したリモートコントロールボートのビデオを見て、すぐにそのアイデアに夢中になりました。 ちょっとした研究をした後、ミニチュア蒸気エンジンは数百ドルの費用がかかるか、構築するためにいくつかの非常に高度なスキルとツールを必要とすることがわかりました。 しかし、それらを実行できる実際のメカニズムを見ると、それらは非常に単純なので、安価で試してみることにしました。

このプロジェクトのポイントは、ミニチュア蒸気エンジンをどれだけ安く簡単に構築できるかを確認することでした。 私はこのエンジンを1日で10ドル未満の材料で構築したので、成功と呼ぶのは安全だと思います。

このエンジンの高さは7.2cm(2.8 ")です。

注意すべき点:

まず、この蒸気エンジンは蒸気エンジンにすぎないことを述べておきます。 このインストラクションには、蒸気を生成するボイラーの作り方に関する指示は含まれていません。 代わりに、圧縮空気で蒸気エンジンを実行します。 コンプレッサーをお持ちでない場合、自転車用ポンプもうまく機能します。 ; )

また、ボイラーを構築した場合でも、主要なコンポーネントの多くが木材であるため、このエンジンはおそらくうまく機能しないことに注意してください。 蒸気が存在すると、木材が膨張し、反りが問題を引き起こします。 この問題の簡単な解決策は、木製の部品をアルミニウムの部品に交換することです。

私は非常に視覚的な教師ですので、「画像メモ」(画像上の黄色のボックスの上にマウスを置いてください)を必ず読んでください。指示が明確になります。

使い方:

以下の長い説明を読むか、www.animatedengines.comでみんなが作成した素晴らしいアニメーションをご覧ください。 このアニメーションは「複動」エンジンのものであり、シリンダーの下部と上部の両方にポートがあり、私の場合はポートが上部にある「単動」エンジンです。 これは、エンジンがフライホイールの運動量に大きく依存して稼働し続けることを意味しますが、構築ははるかに簡単です。

このタイプのエンジンは、振動蒸気エンジンと呼ばれます。 下のビデオを見ると、このエンジンのシリンダーが実際に前後に動き、フライホイールが回転する(振動する)ことがわかります。このアクションは、圧縮空気をエンジンに入れ、排気を排出するポートを開閉します。 。

シリンダーの上部には、エンジンの本体に押し付けられるポートが1つあります。 一方、本体には、圧縮空気用と排気用の2つのポートがあります。 シリンダーが右に傾くと、圧縮空気ポートと一直線になり、空気がシリンダーに流れ込み、ピストンを押し下げます。 これにより、クランクシャフトが回転し、シリンダーを左に傾けて、ピストンが戻ったときに排気ポートから空気がシリンダーを出るようにします。 その後、プロセスが繰り返されます。

ステップ1:材料、ツール、および計画


このプロジェクトの素材とツールのほとんどは、おそらく家の中にすでにあるでしょう。 私が買わなければならなかった唯一のものは、真鍮チューブ、チューブカッター、およびいくつかのワイヤーでした。

材料:

•3/16 "合板(約:12x8cm)
•格納式ペン(オプション)
•真鍮チューブ:(お近くのRCホビーショップで見つけてください)
ピストンには13/32 "、シリンダーには7/16" x 0.014 "
•「ティーライト」キャンドル
•ティーライトの直径より小さい直径の重いワッシャー
•5分のエポキシ接着剤
•プラスチックチューブ(圧縮空気供給を接続するため)
•HomeDepotスプリンクラーマーカーフラグまたはピアノ線(〜18AWG)
•花の幹線またはピアノ線(〜24AWG)
•プラスチックチューブ(紙ではない)付きのQ-Tips
•小さなゴムバンド
• ラップフィルム

ツール:

•ドリル(またはそれ以上、ドリルプレス)とビット
•Tubing Cutter($ 5)-ほとんどのハードウェアストアで見つけることができるはずです。
•プライヤーとワイヤーカッター
•空のブリキ缶
•かみそりナイフ
•サンドペーパー
•副(オプション)

予定:

2つのPDFファイルが添付されています。 「測定のみの部品」には、木材から切り取る必要があるすべての部品のレイアウトと、ワイヤおよび真鍮のチューブ部品の長さが含まれています。 「パーツのみ測定なし」はまったく同じですが、ページに測定値が印刷されていません。 ガイドとして木材を切り取って接着するのに適しています。

以下のリンクも試してみると、添付のPDFを開けない人がいます。

PDFへのリンクを開けない場合 。 ここに直接リンクがあります。
それでもPDFを開けない場合は 、 これは、計画の高解像度PNG画像へのリンクです。

添付ファイル

  • Measurements.pdfダウンロードのみの部品
  • 部品のみMeasurements.pdfダウンロードなし

ステップ2:ピストンとシリンダーを切断する


2個の真鍮チューブからシリンダーとピストンを切り取ります。 それらは私が使用したものと正確に同じ直径である必要はありませんが、小さいものは大きいものの中に非常にぴったりと収まり、それでも自由にスライドできるはずです。 地元のホビーショップには、正しいサイズの真鍮製チューブが必要です。

シリンダーの長さは25.5mm、ピストンの長さは14.5mmでなければなりません。

チューブカッターの使用:
チューブカッターを使用するには、カットをカッターブレードに合わせてノブを締めます。チューブをつぶさないように、きつく締めすぎないでください。 ブレードがチューブを貫通するまで、数回転ごとにノブを締めて、デバイス内のチューブをゆっくりと回転させます。 数回の練習走行が必要な場合がありますが、私は何度もチューブをつぶしすぎました。

シリンダーの内側の縁をかみそりの刃でこすり、ピストンをこするためのバリが残っていないことを確認します。

チューブカッターがない場合は、ハーバーフレートから5ドルで購入できます。

ステップ3:ピストン


最初にピストンロッドのワイヤー(24AWG)を切断し(花の細いワイヤーを使用しましたが、硬いワイヤーなら何でもかまいません)、次に片方の端から3mmで90°曲げます。

次に、サンドペーパーを取り、ピストンの内側を擦ります。

次に、小さなラップを取り、ピストンチューブの一端を覆い、ゴムで固定します。

エポキシを混ぜて、ピストンチューブの内側を満たします。 ピストンの外側に物を置かないように非常に注意してください。また、チューブをテーブルに押し付けたままにして、ラップがプラスチックの縁の下から出ないようにしてください。

次に、エポキシロッドにピストンロッドをまっすぐ挿入します(最初に曲げた端)。

ピストンロッドが90°に維持されるようにするには、最初に〜0.7mmのフォームに押し込み、ピストンロッドと一緒に接着します(画像を参照)。

あるいは、ピストンロッドを何かから吊り下げて、テーブルからわずか1mm程度の高さにすることもできます。これにより、エポキシが硬化する間、ピストンロッドが完全に垂直に保たれます。

ステップ4:フライホイール


クランクシャフトのワイヤーを切断することから始めます。 長さ45mmの〜18 AWGワイヤである必要があります。 スプリンクラーシステムに印を付けるために、芝生に貼られている小さな赤い旗の1本のワイヤーを使用しました。 ホームデポで販売されているものが見つからない場合。 このサイズのワイヤは、Q-Tipが作られているプラ​​スチックチューブの内側に完全に収まるため、優れています。

フライホイールを作るために、ティーライト(ろうそく)からワックスを取り出し、いくつかの木材にクランクシャフトワイヤーを挿入してワックスから抜け出さないようにし、それらをクランクシャフトに接着し、その後、いくつかの金属ワッシャー(重量を追加する)。 次に、これらすべてをティーライトに戻し、溶けたワックスを元に戻し、すべてを所定の位置に保持しました。 下の画像がこのプロセスをよりよく説明することを願っています。

ワックスを溶かすために、注ぎやすくするために少し注ぎ口を曲げたブリキ缶の底に入れました。 次に、ワックスが溶けるまで、ストーブの上の沸騰した水のポットに缶を入れます。

溶融ワックスを注ぐ前に、新聞を数層重ねて置いてください。カーペットの上にこれを行うことはお勧めしません。 エポキシもワックスの代わりに簡単に使用できますが、私はそれを行うのに十分なエポキシを持っていませんでした。

もう一度やるなら、ティーライトの底に穴を開けて、モーターを別のデバイスに簡単に接続して動力を与えることができるように、クランクシャフトワイヤーを最後まで通します。 これを行う場合は、おそらくクランクシャフトワイヤを1 cmほど長くする必要があります。

ステップ5:木製パーツを作成する


木材の部品は3/16インチの合板から作られます。私はウォルマートのクラフト部門から私のものを買いました; 7x3 "シートの6パックのための3ドル。 木材の代わりに、アルミニウム、真鍮、テフロン、プラスチック、プレキシグラスを使用することもできます。 使用するものはすべて、可動部品の間にすべすべした滑らかな仕上がりがあることを確認してください。 木材の部品の計画は、材料ページで確認できます。

3/16 "合板は、カミソリでも簡単に切断できます。木材が切断されるまで、両側を数回刃で切ります。エッジを滑らかにします。丸いクランクシャフト部分を切断するには、八角形のピースから始めます。縁を円に研磨します。

体:
次に、部品Body 2をBody 1に接着します。上部の2つの穴を3/32 "ドリルビットでドリルします。シリンダーピボットワイヤに使用したワイヤーと同じサイズで中央の穴をドリルします。 Q-Tipのプラスチックチューブと同じサイズ。

ステップ6:シリンダーブロック


シリンダーバック:
シリンダーブロックを構築するには、木製パーツ「シリンダーバック」を取り、その中央の灰色の領域を約1mm研磨します。 これにより、本体との接触面積が小さくなり、摩擦が減少します。
ここで、「シリンダーピボット」ワイヤーに使用するワイヤーと同じサイズで、この部分の中央の穴をドリルアウトします。 3/32 "ビットで上部の穴を開けます。
「シリンダーピボット」パーツのワイヤーを切断し、一方の端から5mmで90°曲げます。 ここで、「シリンダーバック」部分の1mmをサンディングした場所の反対側で、中央の穴から上の穴に向かって5mmの溝を切ります。木を通して挿入されます。 これは、シリンダーを接着する側です。

シリンダー・ヘッド:
シリンダーヘッドに12mmの穴を開けてから、その周りの四角を切り取ります。ドリルプレスを使用している場合を除き、このような大きな穴は小さな木片に合わせにくいです。 これはまた、あなたに分裂するのを助けます。 次に、もう一方のシリンダーヘッド部分の深さ2.5mmの溝を切り取ります。

シリンダーブロック
次のステップでは、2つのシリンダーヘッドパーツ、真ちゅう製シリンダーチューブ、シリンダーバックパーツを接着します。 接着する前にエポキシが滴るのを防ぐために、シリンダーチューブの端にフォームを押し込むことができます。
シリンダーヘッドをシリンダーにエポキシで接着し、次に両方を「シリンダーバック」にエポキシで接着して、シリンダーセンターの底部がシリンダーバックの底部と揃うようにします。 2番目のシリンダーヘッドピースで切り込んだ深さ2mmの溝も、「シリンダーバック」の上部の穴と一致する必要があります。

ステップ7:クランクシャフト


木製のクランクシャフト部分の外側の穴の周りに小さな円を追加しました。 これにより、ピストンロッドにわずかな隙間ができ、クランクシャフトに摩擦摩擦が生じるのを防ぎます。 下の画像をご覧ください。
次に、ピストンロッドワイヤと同じサイズの木製クランクシャフト部分に外側の穴を開けてから、クランクシャフトに使用するワイヤと同じサイズでその部分に中央の穴を開けます。

クランクシャフト用の穴のすぐ下のボディのフライホイール側に部品「ブレース」をエポキシで接着し、ボディのピストン側にも小さなブレースを追加しました。
Q-Tipチューブを本体からブレースの上部まで穴にエポキシで接着します。 クランクシャフトをボディに挿入し、フライホイールとボディの間にフリースピンQチップチューブでできたワッシャーをいくつか追加します。 ピストン側にQ-Tipワッシャーを追加して適切な間隔を空け、木製のクランクシャフト部分の面がこのピストンの中心の下になるようにします。 これは、木製のクランクシャフト部分が誤って身体に接着するのを防ぐのにも役立ちます。
最後に、余分な長さのクランクシャフトワイヤを切り取ります。これは、木製のクランクシャフト部分の表面からピストンロッドがまったく突き出た場合、ピストンロッドと衝突するからです。 次に、木製のクランクシャフト部分を金属製のクランクシャフトワイヤ(もう一方の端はフライホイールに固定されています)に接着し、所定の位置に固定します。

ステップ8:仕上げ


ピストン:
まず、ピストンの端から20.5mmの位置でピストンロッドを90°曲げます。 次に、ピストンをシリンダーに挿入し、シリンダーのピボットロッドとシリンダーロッドをそれぞれボディとクランクシャフトに同時に押し込みます。 シリンダーの穴をシリンダーロッドの曲がりに合わせるために、おそらくクランクシャフトを回す必要があります。

今、あなたは胴体にぴったりとシリンダーを保持する方法が必要です。 私は、模型飛行機の「プロップセーバー」のネジで固定された格納式ペンのスプリングを使用しました。 ピストンの周りに弾性バンドを置くだけで、ボディは非常にうまく機能しました...スプリングよりも優れていなければ、このオプションはシリンダーピボットロッドにキャップを接着するよりも簡単に取り外すことができます。 ここで必要なのは、エラスティックまたは2つだけです。

空気の供給:
最後に、本体のフライホイール側にある上部の2つの穴の1つを圧縮空気タンクまたはポンプに接続する必要があります。 これを行うには、プラスチック製のチューブを身体に接着しました。 自分に最適な方法を選択してください。 このモーターは、〜15psiで非常にうまく機能します。 エアをオンにして、フライホイールをすばやくフリックすると、モーターが始動します。そうでない場合は、他の方向にフリックします。 正しく並べると、モーターはフリックせずに起動します。 空気が入る穴を切り替えると、エンジンの回転方向が逆になります。

トラブルシューティング:
モーターが最初に動作しない場合は、手で回したときにすべてがかなり簡単に回転することを確認してください。 何がそれを止めているのか理解できない場合。 次に、モーターに空気を供給する穴のいずれかに誤って接着剤が付着していないことを確認します。 最後に、より高いPSIでモーターを実行してみてください。 それ以外には、私が提案できることはあまりありません。 コメントに質問を投稿してみてください。何がで​​きるかはわかりますが、このテーマの専門家ではありません。

最終的な考え:
全体として、この小さなモーターがどのように出てきたかに非常に満足しています。 それは非常にスムーズに実行され、見た目がよく、本当に簡単で安価に構築できました。 いくつかの可能な改善が含まれます。 摩擦を減らすためのベアリングの使用、摩擦する木材のワックス、または摩擦を大幅に減らしエアシールを助けるテフロンの層で木材を交換/コーティングします。 また、空気の入力/出力穴を少し大きくして、PSIを上げて速度を上げることもできます。

コメント、質問、提案があれば、遠慮なくコメントに入れてください。 それらに対応するために最善を尽くします。

あなたが私の説明できることを楽しんでくれたことを願っています。そして、ビルドが成功することを願っています。

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