打造，世界最小的“斯特林”發動機【本期大神：Chronova Engineering】

來了來了 本期視頻 創意手工大神 Carnival Engineering 將採用機架工的方式 從零開始打造一臺 世界上最小的斯特林發動機 要問它具體有多小 它小到能夠穩穩的 裝在鉛筆的一端之上 關於斯特林發動機 它可以說是一項神奇的發明 它的效率之高 就連NASA都想用它來優化那些 專門爲航天器提供電力的 放射性同位素熱發電機 目前這根被打磨成方形的放材 會用來製作發動機的氣缸 而斯特林發動機的核心 就是溫差所帶來的熱脹冷縮 通過密閉氣缸內氣體的膨脹和壓縮 來將熱能轉化成極限能 因此爲了讓氣缸的冷卻得到保證 這裏就需要將散熱鰭片 給它加工出來 而這裏之所以把散熱端車圓 是因爲大神覺得 圓形的散熱鰭片它更具美感 這一下通過立極刀加工的圓槽 則是爲了容納後續所製作的加熱端外蓋 之後會在對面撞取個1毫米寬的孔 用來容納連接置換活塞的往復連桿 那麼在冷卻端這裏所開出的孔位 則是用來容納動力活塞的 相比起需要空氣流通 較爲鬆散的置換活塞孔 動力活塞則需要與氣缸精密的配合 也就是既要保證它的氣密緊 也要保證它能夠自由的運動 最後就需要在底部加工出一個2毫米的螺紋孔 這樣就能把氣缸穩穩的固定在底板之上 另外相信還有一部分的同學 對於斯特林發動機的主體結構還不是很瞭解 所以小麥拷了一張圖來給大家參考一下 當然這張圖與大神這裏正在製作的 存在一定的出入 但主體結構它是一樣的 而出入最大的部分 也就是這一下正要製作的置換活塞 以及動力活塞這兩者之間的位置 首先不管是置換活塞還是動力活塞 它們都需要進行往復運動 所以大神這裏也是採用到鋁來作爲製作材料 在撤銷好外形輪廓之後 這裏還需要給底部打上一個1毫米的螺紋孔 用來安裝往復連桿 除此之外 在這個置換活塞的頂端爲了減少阻力 這個端面還會撤銷出一定的錐度 而這些細節上的優化 當然是爲了能夠提高發動機運行成功的概率 搞定了置換活塞之後 下一步要處理的自然就是動力活塞 相比於前者它的製作更加精細 爲了保證強度 這裏採用了這個3毫米直徑的銀鋼來作爲製作材料 這一下開出的槽和打出的孔 主要就是用來安裝連桿以及活塞銷 而下面用到的是一個藍寶石拋光工具 它不僅可以去除毛刺 光滑表面還能使得表面硬化 可以說是一舉三得 最後量好尺寸 據出所需的長度 那麼這個動力活塞也就製作好了 那麼在活塞的製作過程中 我們也可以看得出來 這個置換活塞的尺寸明顯要大得多 而它的主要作用就是引導氣體在冷熱兩端之間進行流動 至於尺寸較小 較爲精密的動力活塞 則是爲了直接產生機械能 下一步要製作的便是這個飛輪 而它的製作方式 會採用我們都非常熟悉的現代溼蠟法 所謂的溼蠟法便是利用高精度的蠟膜製作出對應的倒模 再通過攪築的方式將所需的高精度 或者高複雜性的金屬件給它製作出來 而現代因爲有了3D打印技術 所以高精度的蠟膜像這樣製作起來是非常簡單的 在加固定好飛輪的蠟膜之後 再倒入由超錫二氧化硅顆粒和水混合而成的漿料 再待其完全乾燥之後放入電爐當中 通過高溫使得內部的蠟膜融化流出 這麼一來一個高精度的飛輪倒模也就製作好了 那麼下一步便是融化銅料 並將得來的銅水倒入模具當中 再待其冷卻成型之後 這樣也就可以得到我們所需要的小小飛輪 看完整個流程 大家現在應該就知道爲什麼它叫做溼蠟法了吧 那麼下面就需要對這個鑄造好的小小飛輪 來上一波超細緻的歸整工作 在歸整完畢之後 再給內部塗抹上橘紅色的面漆 那麼這個小小飛輪也就正式製作完成 接下來要製作的就是斯特林發動機主體結構的核心之一 一根主體支柱 位於中央的它會起到層上起下的作用 也正是通過它來讓活塞與飛輪之間產生聯繫 待設交出整體的樣式之後 大神會在頂部開槽 並打出一個0.7毫米的孔位 用於安裝橫樑連桿的豎軸銷 同時在這根支柱的下方 還需要開出一個槽來讓置換活塞的連桿通過 這個就是支柱整體處理好的樣子 當然上面所有鋒利的邊緣都已經經過了手邊倒角的處理 而當我們看到這根支柱底部車銷的形狀 有經驗的同學應該不難猜出 這裏是需要進行工絲的 那麼這個底部的螺紋會用來與鉛筆所連接 這樣通過底板和支柱 整個斯特林發動機就可以安裝在鉛筆的一端上 這下搞定這根中央支柱之後 下一步要製作的就是一個黃銅軸承底座 而整個發動機需要用到軸承底座的 也就只有那個使用施拉法所製作出來的小小飛輪了 在這個底座上會安裝上1.5毫米的V形滾珠軸承 而底座上用來安裝軸承的孔徑都是經過精確加工的 以確保飛輪能夠正常順暢的運行 當然這個軸承底座也是需要搭上一個2毫米的螺紋孔 用來安裝在底板上 最後再將這個1.5毫米的V形滾珠軸承裝上 那麼這個軸承底座也就製作好了 下一個就輪到之前一直說到過的底板 這裏是沒什麼技術含量的 所以我們直接快進 這一個就是製作完成的底板 下面要進行加工的就是加熱端的外蓋 這裏一樣也沒啥技術含量 就是一個簡單的筆筒形狀 而它的內部主要是用來給致幻活塞進行運動的 當所有的主要部件都製作完成之後 下面就可以拿出鉛筆來將所有零件統統組裝起來 那麼這臺發動機的組裝過程 依舊是可以用那6個字來形容的 也就是手板眼見功夫 而這回安裝的就是一個曲軸盤 主要用於連接飛輪和活塞連桿 這一下正要安裝的橫樑和連桿 我們可以發現它的顏色是比較深的 這是因爲他們使用了鈦金屬來進行製作 鈦作爲一種高強度低密度耐腐蝕的金屬 它的強度接近於鋼 但重量僅有鋼的56%左右 這也就意味着這樣製作出來的橫樑和連桿 在很輕的同時還具有對應的強度 並且還帶有一定的彈性 最後將加熱外蓋裝上 那麼這個可以安裝在 鉛筆一端上的超迷你斯特林發動機 也就正式製作完成