![廉價簡易蒸汽發動機]( "廉價簡易蒸汽發動機")
DIYer: liam2317 製作時間: 一天 製作難度: ★★★☆☆ GEEK指數: ★★★★☆ 1 介紹：廉價簡易蒸汽發動機1.1 想法我最近看了一段視頻，有人制作了一台小型蒸汽發動機驅動的遙控小船，當時我就hold不住了。經過了一番研究之後，我發現小型蒸汽發動機要價高達幾百美刀。不過，瞭解了實際的機械裝置運轉方式之後，我發現它們其實是非常簡單的，於是就決定試着製作一台廉價的小型蒸汽發動機。我花了一天時間，在十美刀以內完成了這台小型發動機，因此這可以算是一大成功了。1.2 一些要點本教程不會對如何製作蒸汽爐作任何説明。我也沒有製作蒸汽爐，而是用壓縮空氣來驅動蒸汽發動機的。如果你沒有壓氣機，那麼也可以用自行車的打氣筒。如果製作了蒸汽爐，發動機也可能無法正常運作，因為其主要組件很多都是木頭的。在蒸汽的作用下，木頭會膨脹、彎曲，從而造成一些問題。解決這個問題，有一個簡單的辦法，那就是把木頭零件都換成鋁質的。1.3 工作原理你可以到 animatedengines 看他們製作的動畫。提醒一下，這段動畫是“雙作用式”發動機的，汽缸的頂部和底部都有汽門；而我的是“單作用式”發動機，只有頂部有汽門。兩者唯一的區別就是，我的發動機更多地依賴於飛輪的動量才能保持運行，不過製作起來方便了不少。 2 材料和工具點擊鏈接查看上圖的清晰圖。帶尺寸的零件圖（ 大圖1 ） 包含所有木頭零以及線和銅管零件的尺寸。 無尺寸的零件圖（ 大圖2 ） 實際上是一樣的；你可以將它打印並
裁剪下來，粘在木頭上，來引導自己製作。○ 3/16英寸夾合板（大約12×8cm）○ 自動鉛筆（可選的）○ 銅管○ 活塞需要13/32英寸的，而汽缸需要7/16英寸×0.014英寸的○ “茶燈”（Tea Light）蠟燭○ 重型墊圈，至今要比茶燈小○ 五分鐘快乾環氧樹脂膠水○ 塑料管（用於連接壓縮空氣的輸入端）○ 草坪灑水旗杆或者鋼琴線（大約18AWG，直徑約1mm）○ 花莖線或者鋼琴線（大約24AWG，直徑約0.5mm）○ 帶有塑料管的Q-Tips（不是紙張）○ 小的橡皮筋○ 塑料
包裝紙● 電鑽（最好是鑽台）和鑽頭● 管鉗——在大部分五金店裏都有賣。● 鉗子和線鉗● 空的錫罐● 刀片● 砂紙● 台鉗（可選的） 3 裁切活塞和汽缸用兩根銅管裁切出活塞和汽缸。它們的直徑不一定要和我所使用的完全相同，不過小的那個應該能夠很合適地放在大的裏面，而且能夠自由滑動。 用刀片將汽缸口內側刮平，確保沒有任何毛刺，免得刮傷活塞。使用管鉗時，將切口和管鉗刀刃對齊，然後旋緊旋鈕，不過不要太緊，否則會把管子擠扁的。慢慢地讓管子在管鉗中旋轉，每轉幾圈就再緊一緊旋鈕，直到刀刃將管子完全切開為止。 4 活塞首先用（24AWG）的線材剪出活塞桿（我用的是一小段烤漆絲，不過你可以使用任何一種堅硬的絲線），然後在離一頭3mm的位置彎一個直角。 為了確保活塞桿處於90度的位置，你可以先將它穿入一塊大約0.7mm的泡沫塑料裏，然後和活塞桿一起粘合進去。 現在用砂紙將活塞內側磨平，讓環氧樹脂能夠緊緊粘住。 接着拿出一張塑料包裝紙，將活塞管的一頭包住，用橡皮筋箍緊。 用環氧樹脂兑上水，倒入活塞管裏面。儘量把管子緊緊的貼在桌上，避免環氧樹脂從塑料包裝紙邊緣漏出來。 現在，將活塞桿直接插入（彎折的一頭朝內）環氧樹脂中。或者，你可以將活塞桿吊在離桌子大約1mm的位置，如此一來，就可以在環氧樹脂凝固的時候保持它的垂直了。 5 飛輪首先裁切機軸線，45mm長的大約18AWG的線。製作飛輪時，先把茶燈蠟燭裏面的蠟挖出來，放上了幾片
木板（避免機軸線將蠟給拉出來），中間穿過一根機軸線，然後用膠水粘在機軸上，又放上了幾個金屬墊圈（增加配重）。將這些都放回茶燈中。 燒一鍋熱水，讓開好豁口的錫罐浮在水面上，等待蠟全部融化。將融化的蠟倒回去。你也可以簡單地把蠟換成環氧樹脂。 如果讓我再做一次的話，我會在茶燈底部鑽一個孔，將機軸線從中穿出，這樣一來，就能輕鬆地將發動機連接在別的設備上，從而驅動它們了。如果你這麼做的話，很可能需要將機軸線延長一釐米左右。 6 製作木頭零件木頭零件你也可以不用木頭，而使用鋁、銅、特富龍、塑料，或者樹脂玻璃。只要確保你製作的零件的活動接觸面足夠平滑就行了。夾合板很容易切割。然後，將邊緣打磨乾淨。切割圓形的機軸零件時，先切出八角形，然後打磨成圓形。 7 第六步：汽缸體制作汽缸後蓋，將中央灰色區域磨去大約1mm的厚度，以減少摩擦。在該零件上鑽一箇中心孔，尺寸和汽缸轉軸線相同。接着，用3/32英寸的鑽頭鑽出頂部的孔。 裁剪出汽缸轉軸零件所需的線材，在距離一段5mm的位置彎一個90度。然後，在汽缸後蓋零件磨去一毫米的另一側，你要從中心孔朝着頂部孔挖一道五毫米長的槽，厚度要能夠讓5mm的線材穿過木板安裝到位時藏於其中。等一下，你就要把汽缸粘在這一面上了。 首先在汽缸頂部鑽一個12mm的孔，然後再切割出周圍的矩形，除非你有鑽台，否則在這麼小的木板上定位這麼大的孔是非常困難的。而且，這樣還能避免它在你鑽孔時發生斷裂。接着，在另一個汽缸頂部零件上切出一道2.5mm深的槽。 下一步就是將兩個汽缸頂部零件、銅質汽缸管，以及汽缸後蓋零件粘合起來了。你可以在汽缸管的末端塞上些泡沫塑料，避免環氧樹脂在凝固時漏出來。 用環氧樹脂將汽缸頂部粘在汽缸上，然後再將它們粘在“汽缸後蓋”上，讓它們的中央水平對齊，汽缸的底部則和汽缸後蓋對齊。在第二個汽缸頂部零件上所切出的兩毫米深的槽必須和“汽缸後蓋”的頂部孔對齊。 8 第七步：機軸我在木頭的機軸零件的外孔周圍加了一個木圈。這可以給活塞桿留出一定的餘量，避免它和機軸接觸，發生多餘的摩擦。接着，在木頭機軸零件上鑽一個外孔，尺寸和活塞桿線相同，然後在零件上鑽中央孔，尺寸和機軸線相同。 好了，現在將支架用環氧樹脂粘在汽缸體的飛輪一側，就放在機軸孔的下面。 下面，將Q-Tip管插入汽缸體的孔中，從支架頂部穿出，用環氧樹脂粘好。現在你就可以將機軸插入汽缸體中了，在飛輪和汽缸體之間放上幾個自由旋轉的Q-Tip管來充當墊圈。在活塞那一側，你需要添加更多的Q-Tip墊圈，從而產生合適的間距，讓木頭機軸零件的端面位於活塞中央下方。這也能避免木頭機軸零件意外地和汽缸體粘合起來。最後，將機軸線多餘的長度都修剪掉。將木頭機軸零件和金屬機軸線粘合起來（在固定於飛輪上面的另一頭），固定到位。 9 第八步：大功告成9.1 活塞首先在距離活塞伸入端20.5毫米的地方將它彎折90度。接着將活塞插入汽缸中，然後同時將汽缸轉軸杆和汽缸杆分別穿入汽缸體和機軸中。可能你必須將機軸旋轉一下，讓汽缸孔對準汽缸軸的彎角。我從自動鉛筆裏面找了根彈簧，從一架模型
飛機上的螺旋槳上找了根螺釘，將汽缸固定在汽缸體中。其實只要用橡皮筋箍住活塞和汽缸體就已經效果很好了……雖然效果可能不如彈簧，但如果你在汽缸轉軸杆的頂部粘上個蓋子，那麼這種方法可以更方便地拆卸。 9.2 空氣供給最後，你需要將汽缸體飛輪側的兩個孔中的一個連接在壓縮空氣汽缸或者泵上。我用大約15psi（磅/平方英寸）的氣壓就能讓發動機很好地工作了。如果將壓縮空氣從另一個孔中送入，那麼發動機的旋轉方向就會反過來了。9.3 排錯如果你的發動機一開始不順利的話，那麼你就要搞清楚是卡在什麼地方了。接着，你要確定自己是不是一不小心把壓縮空氣進入發動機的孔用膠水堵上了。最後，試試用比較高的氣壓驅動發動機運轉。如果都不行，你可以在下面提出你的問題，我會盡量幫助你的，不過我也不算是什麼磚家。9.4 最後的想法最後我要説一下，我對於這個小型發動機非常滿意。它運轉平穩，模樣也不錯，而且製作起來的確方便又便宜。我認為有這幾個方面可以改進：使用軸承減少摩擦、給木頭上蠟減少摩擦，或者將木頭替換成特富龍，或者塗上一層特富龍，這樣既可以減少摩擦，也可以強化密封性能。你可以試試將空氣輸入/輸出孔做得稍微大一點，再提高一下氣壓，可以讓發動機的轉速更高。祝你的小型蒸汽發動機能hold住全場。
