Motor de vapor barato y simple
La idea:
Recientemente vi un video de un bote controlado a distancia impulsado por una máquina de vapor en miniatura y me enganché de inmediato con la idea. Después de investigar un poco, descubrí que las máquinas de vapor en miniatura cuestan cientos de dólares o requieren habilidades y herramientas muy avanzadas para construir. Sin embargo, al observar el mecanismo real que les permite funcionar, son realmente bastante simples, así que decidí intentar hacer uno barato.
El objetivo de este proyecto era realmente ver cuán barata y fácilmente se podía construir una máquina de vapor en miniatura. Construí este motor en un día y por menos de $ 10 en materiales, así que creo que es seguro llamarlo un éxito.
Este motor mide 7.2cm (2.8 ") de alto.
Algunas cosas a tener en cuenta:
En primer lugar, debo decir que esta máquina de vapor es solo una máquina de vapor. Este instructable no incluye instrucciones sobre cómo construir una caldera para producir vapor. En cambio, ejecuto la máquina de vapor con aire comprimido. Si no tiene un compresor, una bomba de bicicleta también funciona bien, es mucho más trabajo para usted. ; )
También debo tener en cuenta que incluso si construyeras una caldera, este motor probablemente no funcionaría bien porque muchos de sus componentes principales son de madera. En presencia de vapor, la madera se hincharía y deformaría, causando problemas. Una solución simple a este problema sería reemplazar las partes de madera con aluminio.
Soy un maestro muy visual, así que asegúrese de leer las 'Notas de la imagen' (desplace el mouse sobre los cuadros amarillos de las imágenes), es probable que aclare mis instrucciones.
Cómo funciona:
Puedes leer mi extensa descripción a continuación o puedes ver la animación totalmente increíble de los chicos en www.animatedengines.com, ¡encuéntrala aquí! Debo señalar que esta animación es de un motor de "doble acción", ya que tiene puertos tanto en la parte inferior como en la parte superior del cilindro donde el mío es un motor de "acción simple" con puertos en la parte superior. Esto solo significa que el motor depende más del impulso del volante para mantenerlo en funcionamiento, pero es mucho más simple de construir.
Este tipo de motor se llama motor de vapor oscilante. Si mira el video a continuación, verá que el cilindro de este motor en realidad se mueve hacia adelante y hacia atrás cuando el volante gira (¡oscila!), Esta acción es lo que abre y cierra los puertos que permiten que el aire comprimido ingrese al motor y salga el aire de escape .
El cilindro tiene un puerto en su parte superior que se presiona contra el cuerpo principal del motor. El cuerpo principal, por otro lado, tiene dos puertos, uno para el aire comprimido y otro para el escape. A medida que el cilindro se inclina hacia la derecha, se alinea con el puerto de aire comprimido permitiendo que el aire fluya hacia el cilindro y empuje hacia abajo el pistón. Esto hace que el cigüeñal gire, inclinando así el cilindro hacia la izquierda y permitiendo que el aire salga del cilindro a través del puerto de escape cuando el pistón vuelve a subir. Entonces el proceso se repite.
Paso 1: materiales, herramientas y planos
La mayoría de los materiales y herramientas para este proyecto probablemente ya los tenga en la casa. Lo único que tuve que comprar fueron los tubos de latón, el cortador de tubos y algunos alambres.
Materiales:
• Contrachapado de 3/16 "(aprox: 12x8cm)
• Bolígrafo retráctil (opcional)
• Tubos de latón: (encuentre algunos en su tienda local de pasatiempos RC)
13/32 "para el pistón y 7/16" x 0.014 "para el cilindro
• vela "Tea Light"
• Lavadoras pesadas con un diámetro inferior al de la luz del té.
• Pegamento epoxi de 5 minutos
• Tubos de plástico (para conectar su suministro de aire comprimido)
• Banderas de marcador de rociadores HomeDepot o cable de piano (~ 18AWG)
• Alambre de tallo floral o alambre de piano (~ 24AWG)
• Q-Tips con tubo de plástico (no papel)
• pequeñas bandas elásticas
• Envoltura de plástico
Herramientas:
• Taladro (o mejor aún; una taladradora) y brocas
• Cortatubos ($ 5): también debería poder encontrar uno en la mayoría de las ferreterías.
• Alicates y cortador de alambre
• Lata vacía
• Cuchilla de afeitar
• papel de lija
• Vicio (opcional)
Planes:
Se adjuntan dos archivos PDF. "Piezas solo con medición" incluye un diseño de todas las piezas que necesitará cortar de madera, así como las longitudes de las piezas de los tubos de alambre y latón. "Solo piezas, sin medidas" es exactamente igual pero sin ninguna medida impresa en la página; bueno para cortar y pegar su madera como guía.
Algunas personas tienen problemas para abrir los archivos PDF adjuntos, si usted también lo hace, pruebe los enlaces a continuación.
Si no puede abrir el enlace al PDF ; Aquí hay un enlace directo a él.
Si aún no puede abrir el PDF ; Aquí hay un enlace a una imagen PNG de alta resolución de los planes.
Archivos adjuntos
Paso 2: corte el pistón y el cilindro
Corte el cilindro y el pistón de dos piezas de tubo de latón. No tienen que ser exactamente los mismos diámetros que usé, pero el más pequeño debe ajustarse perfectamente dentro del más grande y aún así poder deslizarse libremente. Su tienda local de pasatiempos debe tener los tamaños correctos de tubos de latón.
El cilindro debe tener 25.5 mm de largo y el pistón de 14.5 mm.
Usando un cortador de tubos:
Para usar un cortatubos, alinee su corte con la cuchilla y apriete la perilla, aunque no demasiado apretada como para no aplastar el tubo. Gire lentamente el tubo dentro del dispositivo apretando la perilla cada pocas vueltas hasta que la cuchilla atraviese el tubo. Puede tomar algunas carreras de práctica, terminé apretando el tubo demasiado varias veces.
Raspe el labio interior del cilindro con una cuchilla de afeitar para asegurarse de que no queden rebabas para raspar el pistón.
Si no tiene un cortatubos, puede comprar uno en Harbor Freight por $ 5.
Paso 3: el pistón
Primero corte el cable (24 AWG) para el vástago del pistón (utilicé un pedazo delgado de cable floral pero cualquier cable rígido servirá), luego haga una curva de 90 ° a 3 mm de un extremo.
Ahora tome un poco de papel de lija y raspe el interior del pistón.
Luego tome un pequeño trozo de envoltura de plástico y cubra un extremo del tubo del pistón, asegúrelo con un elástico.
Mezcle un poco de epoxi y llene el interior del tubo del pistón con él. Tenga mucho cuidado de no poner nada en el exterior del pistón, también trate de mantener el tubo presionado contra la mesa para que no salga epóxico debajo de los bordes de la envoltura de plástico.
Ahora inserte la varilla del pistón (el extremo doblado primero) directamente en el epóxico.
Para asegurarse de que el vástago del pistón permanezca a 90 °, es posible que desee empujarlo a través de una pieza de espuma de ~ 0.7 mm primero y pegarlo junto con el vástago del pistón (ver Imágenes).
Alternativamente, podría intentar colgar el vástago del pistón de manera que quede solo 1 mm por encima de la mesa, esto asegurará que permanezca perfectamente vertical mientras el epoxi se endurece.
Paso 4: el volante
Comience cortando el cable del cigüeñal. Debe ser una pieza de 45 mm de largo de cable ~ 18 AWG. Usé el cable de una de esas pequeñas banderas rojas que ves atrapadas en el césped para marcar el sistema de rociadores. Si no puede encontrar un Home Depot, los vende. Este tamaño de cable es excelente porque encaja perfectamente dentro del tubo de plástico del que están hechas las Q-Tips.
Para hacer el volante, saqué la cera de una luz de té (vela), inserté el cable del cigüeñal a través de algunos pedazos de madera para evitar que se saliera de la cera y los pegué al cigüeñal, luego agregué algunas arandelas de metal ( para agregar peso). Luego puse todo esto nuevamente a la luz del té y volví a poner su cera derretida para mantenerlo en su lugar. Esperemos que las imágenes a continuación expliquen mejor este proceso.
Para derretir la cera, la puse en el fondo de una lata en la que había doblado un poco para hacer que se vierta más fácilmente. Luego ponga la lata en una olla de agua hirviendo en la estufa hasta que la cera se derrita.
Asegúrese de colocar unas pocas capas de periódico antes de intentar verter cera fundida, tampoco recomendaría hacerlo sobre la alfombra. El epóxido también podría sustituirse fácilmente por la cera, simplemente no tenía suficiente epóxico para hacerlo.
Si volviera a hacerlo, taladraría un agujero a través de la parte inferior de la luz del té y pasaría el cable del cigüeñal por completo para que el motor pudiera conectarse fácilmente a otro dispositivo para alimentarlo. Si hace esto, probablemente debería alargar el cable del cigüeñal un cm o más.
Paso 5: hacer las piezas de madera
Las piezas de madera deben estar hechas de madera contrachapada de 3/16 ". Compré la mía en el departamento de artesanía en Wal-Mart; $ 3 por un paquete de seis hojas de 7x3". También puede usar aluminio, latón, teflón, plástico o plexiglás en lugar de madera. Solo asegúrese de que lo que sea que use tenga un acabado suave y agradable entre las partes móviles. Encontrará los planos para las piezas de madera en la página de materiales.
La madera contrachapada de 3/16 "se corta fácilmente, incluso con una navaja de afeitar. Corte ambos lados y repáselo con la cuchilla varias veces hasta que la madera se corte. Lije los bordes suavemente. Para cortar la parte redonda del cigüeñal comience con una pieza en forma de octágono y lije los bordes hasta formar un círculo.
Cuerpo:
Ahora comience pegando la parte del cuerpo 2 al cuerpo 1. Perfore los dos agujeros superiores con una broca de 3/32 ". Perfore el agujero central del mismo tamaño que el alambre que usó para el alambre de pivote del cilindro. Finalmente, perfore el agujero inferior. mismo tamaño que el tubo de plástico de su Q-Tip.
Paso 6: bloque de cilindros
Cilindro trasero:
Para construir el bloque de cilindros, comience por tomar la parte de madera "Cilindro hacia atrás" y lije el área gris central en aproximadamente 1 mm. Esto hará un área de contacto más pequeña entre este y el cuerpo, reduciendo así la fricción.
Ahora taladre el orificio central en esta parte del mismo tamaño que el cable que usará para el cable "Pivote del cilindro". Ahora taladre el orificio superior con una broca de 3/32 ".
Corte el cable para la parte de "Pivote del cilindro" y haga una curva de 90 ° a 5 mm de un extremo. Ahora, en el lado opuesto desde donde lijaste 1 mm en la parte "Cylinder Back", debes cortar un surco de 5 mm de largo desde el orificio central hacia el orificio superior, lo suficientemente profundo como para que los 5 mm de alambre descansen cuando ha estado insertado a través de la madera. Este es el lado al que pegarás el cilindro.
Cabeza de cilindro:
Comience perforando el orificio de 12 mm en la culata antes de cortar el cuadrado que lo rodea, a menos que tenga una taladradora, un agujero tan grande será difícil de alinear con un pequeño trozo de madera. Esto también ayuda a que no se divida en ti. Ahora corte la arboleda profunda de 2.5 mm en la otra parte de la culata.
Bloque de cilindro :
El siguiente paso es pegar las dos partes de la culata, el tubo de latón y las partes traseras del cilindro juntas. Es posible que desee presionar un poco de espuma en el extremo del tubo del cilindro para evitar que gotee epóxico antes de pegarlo.
Epoxy la culata al cilindro y luego ambas a la 'parte posterior del cilindro' para que estén centradas horizontalmente y la parte inferior del cilindro esté alineada con la parte inferior del cilindro. El surco de 2 mm de profundidad que corta en la segunda pieza de la culata también debe alinearse con el orificio superior en la 'parte posterior del cilindro'.
Paso 7: cigüeñal
Agregué un pequeño círculo de madera alrededor del agujero exterior en la parte de madera del cigüeñal. Esto le da al vástago un poco más de espacio libre y evita que genere más fricción en el cigüeñal. Ver la imagen a continuación.
Luego, perfore el orificio externo en la parte del cigüeñal de madera del mismo tamaño que el alambre del vástago del pistón, luego perfore el orificio central en esa parte del mismo tamaño que el alambre usado para el cigüeñal.
Ahora epoxy la parte "Brace" al lado del volante del cuerpo justo debajo del orificio para el cigüeñal, también agregué un pequeño refuerzo al lado del pistón del cuerpo.
Ahora coloque un tubo de punta Q en el orificio a través del cuerpo y hasta la parte superior del aparato ortopédico. Ahora puede insertar el cigüeñal a través del cuerpo, agregar algunas arandelas hechas de tubo Q-Tip de giro libre entre el volante y el cuerpo. Agregue más arandelas Q-Tip en el lado del pistón para proporcionar un espacio adecuado para que la cara de la parte del cigüeñal de madera quede debajo del centro de este pistón. Esto también ayuda a evitar que la parte de madera del cigüeñal se pegue accidentalmente al cuerpo.
Finalmente recorte cualquier exceso de cable de cigüeñal, ya que chocará con el vástago del pistón si sobresale de la cara de la parte de madera del cigüeñal. Ahora pegue la parte de madera del cigüeñal al alambre de metal del cigüeñal (el otro extremo del cual está asegurado en el volante), fijándolo en su lugar.
Paso 8: Terminando
Pistón:
Primero haga una curva de 90 ° en el vástago del pistón a 20.5 mm desde donde ingresa al extremo del pistón. Ahora inserte el pistón en el cilindro, luego empuje simultáneamente la varilla de pivote del cilindro y la varilla del cilindro a través del cuerpo y el cigüeñal, respectivamente. Es probable que tenga que girar el cigüeñal para que el orificio del cilindro se alinee con la curva en la varilla del cilindro.
Ahora solo necesita una forma de mantener el cilindro apretado contra el cuerpo. Utilicé un resorte de un bolígrafo retráctil sostenido en su lugar con un tornillo en "prop-saver" de un modelo de avión. También encontré que simplemente poner una banda elástica alrededor del pistón y el cuerpo funcionó bastante bien ... si no es mejor que el resorte, esta opción también es mucho más fácil de quitar que si pegara una tapa en la varilla de pivote del cilindro. Un elástico o dos realmente deberían ser todo lo que necesitas aquí.
Suministro de aire:
Por último, debe conectar uno de los dos orificios superiores en el lado del volante del cuerpo a un tanque o bomba de aire comprimido. Para hacer esto, simplemente pegué algunos tubos de plástico al cuerpo; solo haz lo que sea mejor para ti. Este motor funciona bastante bien para mí en ~ 15 psi. Encienda el aire y gire rápidamente el volante y el motor debería arrancar, si no, intente moverlo en la otra dirección. Si lo alinea correctamente, el motor incluso arrancará sin moverlo. Cambiar en qué orificio entra el aire invertirá la dirección de rotación del motor.
Solución de problemas:
Si su motor no funciona primero, asegúrese de que todo gire con bastante facilidad cuando lo gire a mano. Si no intenta, averigüe qué lo detiene. Luego, asegúrese de no haber pegado accidentalmente ninguno de los orificios que suministran aire al motor. Por último, intente hacer funcionar el motor con una PSI más alta. Aparte de eso, no hay mucho más que pueda sugerir. Puedes intentar publicar cualquier pregunta en los comentarios, veré qué puedo hacer pero no soy un experto en el tema.
Pensamientos finales:
Sobre todo, estoy muy satisfecho con cómo salió este pequeño motor. Funciona muy bien, se ve bien y fue realmente fácil y barato de construir. Algunas posibles mejoras incluyen; el uso de rodamientos para reducir la fricción, encerar la madera donde se frota, o reemplazar / recubrir la madera con una capa de teflón que reduciría en gran medida la fricción y ayudaría con el sello de aire. También puede intentar hacer que los orificios de entrada / salida de aire sean un poco más grandes y aumentar la PSI para obtener más velocidad.
Si tiene comentarios, preguntas o sugerencias, no dude en incluirlos en los comentarios. Haré todo lo posible para responderles.
Espero que hayan disfrutado mi instructable y les deseo una construcción exitosa.
