De stirlingmotor : principe en bouwplan · De Stirlingmotor ontleent zijn naam aan de uitvinder (1816) van de eerste regeneratieve motor met een gesloten cyclus: de Schotse predikant

De stirlingmotor : principe en bouwplan

Citation for published version (APA):Verhoeven, M. M. A. (1994). De stirlingmotor : principe en bouwplan. (TU Eindhoven. Fac. Werktuigbouwkunde,Vakgroep WPA : rapporten). Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date:Gepubliceerd: 01/01/1994

Document Version:Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can beimportant differences between the submitted version and the official published version of record. Peopleinterested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit theDOI to the publisher's website.• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and pagenumbers.Link to publication

General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain • You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, pleasefollow below link for the End User Agreement:www.tue.nl/taverne

Take down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us at:[email protected] details and we will investigate your claim.

Download date: 21. Mar. 2021

https://research.tue.nl/nl/publications/de-stirlingmotor--principe-en-bouwplan(c6184d43-cf4b-4a52-bdc5-6e6d75285a93).html

Technische Universiteit Eindhoven

Facu1teit Werktuigbouwkunde

Vakgroep Productietecho1ogie en -Automatisering

Sectie Bewerkingstechno1ogie

De Stirlingmotor,

Principe en Bouwplan

Onderzoeksrapport

M.M.A. Verhoeven

mei 1994

WPA 120010

Afstudeerhoog1eraar: Prof. Ir. J.A.G. Kals

Bege1eiders : M.J.H. Smeets

Ir. H.A.A. Smits

1

SAMENVATTING

Dit verslag is een aanvulling op het eindstudierapport 'Ret fabricagegericht herontwerpen

van een Stirlingmotor' WPA-nr. 120009. Ret bevat uitgebreide informatie over de

verschillende typen Stirlingmotoren en hun werking. Tevens is voor het bestaande

ontwerp en het nieuwe ontwerp een bewerkingsplan opgesteld om voor beide motoren te

komen tot een overzicht van het benodigde materiaal, aantal bewerkingen en aantal

onderdelen.

2

INHOUDSOPGAVE

SAMENVATIING 2

1 INLEIDING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5

2 DE STIRLINGMOTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6

2.1 Definitie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6

2.2 Naamgeving 6

2.3 Voordelen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7

2.4 Nadelen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7

2.5 Toepassingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7

2.6 Werking van de Stirlingmotor 8

2.7 De eencilinder Stirlingmotor 10

2.8 De Baele-vrije-zuiger-motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.9 De Ringbom-vrije-verdringer-motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3 DE THERMODYNAMICA VAN EEN STIRLINGMOTOR . . . . . . . . . . . . . . . 15

4 DE ANALYSE VAN EEN EENCILINDER RINGBOMMOTOR . . . . . . . . . . .. 17

4.1 Set Stroke Operation 18

4.2 Wiskundig Model 19

4.2.1 Terminologie 19

4.2.2 Geometrische Eisen 20

4.2.3 Aannamen 21

4.2.4 Drukfuntie 21

4.2.5 Gemeenschappelijke Temperatuur Ratio Limiet 23

4.2.6 Verdringer Bewegingsvergelijking 24

4.2.7 Bewegingsintervallen 25

4.2.8 Ben Noodzakelijke Voorwaarde voor ~et Stroke Operation 25

4.2.9 Zuigercontact Theorema 26

4.2.10 Ret Set Stroke Overdriven Mode Theorema 28

4.2.11 Ret Set Stroke Stabiliteits Theorema 29

4.2.12 Toepassing 30

3

5 BEWERKINGSPLAN 31

5.1 Het oude motorontwerp 32

5.1.1 Overzichtstekening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .'. 32

5.1.2 Te fabriceren onderdelen 33

5.1.3 In te kopen onderdelen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

5.1.4 Montage 56

5.1.50verzicht 57

5.2 Het nieuwe motorontwerp 59

5.2.1 Overzichtstekening 59

5.2.2 Te fabriceren onderdelen 60

5.2.3 In te kopen onderdelen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

5.2.4 Montage 72

5.2.5 Overzicht 73

LITERATUUROPGAVE 75

4

1 INLEIDING

Om tot een fabricagegericht herontwerp van een Stirlingmotor te kunnen komen, waarbij

wordt uitgegaan van een seriegrootte van 100.000 stuks, is het noodzakelijk de werking

van deze motor in zijn verschillende uitvoeringsvormen goed te bestuderen.

Om de fabricagekosten van verschillende ontwerpen te kunnen vergelijken, kan met

behulp van het aantal benodigde bewerkingen, onderdelen en het benodigde materiaal een

redelijke schatting worden gemaakt.

In hoofdstuk 2 en 3 worden de werking van de Stirlingmotor en zijn toepassingen behan

deld. Hoofdstuk 4 bevat een wiskundig model voor het gekozen motortype: de eencilinder

Ringbommotor. In hoofdstuk 5 worden de tekeningen van het bestaande en nieuwe

ontwerp gegeven en wordt voor beide motoren een bewerkingsplan opgesteld, waaruit een

overzicht van de bewerkingen, materiaal en onderdelen kan worden gedestilleerd.

5

2 DE STIRLINGMOTOR

2.1 Definitie

Een Stirling-cyclus-machine is een apparaat dat werkt door middel van een gesloten,

regeneratieve thermodynamische cyclus, met afwisselende compressie en expansie van het

werkend medium op verschillende temperatuumiveau's (zie hoofdstuk 3). De stroming

van het medium wordt gecontroleerd door volumeveranderingen, zodat er een volledige

omzetting plaatsvindt van warmte in arbeid. De meer algemene definitie omvat een grote

familie van machines met verschillende functies, eigenschappen en configuraties, welke

zowel roterende als heen en weer gaande machines bevat, en gebruik maakt van mecha

nismen met verschillende samenstellingen.

Er bestaan machines welke werken op een open regeneratieve cyclus, waarbij de stroming

van het werkend medium wordt gecontroleerd door kleppen; de Ericsson-cyclus-machines.

Dit onderscheid wordt in de praktijk echter zeiden gemaakt en de naam Stirlingmotor

wordt regelmatig gebruikt voor aIle typen regeneratieve machines.

2.2 Naamgeving

De Stirlingmotor ontleent zijn naam aan de uitvinder (1816) van de eerste regeneratieve

motor met een gesloten cyclus: de Schotse predikant Robert Stirling. Stirlingmotoren

worden echter vaak met andere namen aangeduid, zoals hete-Iucht- of hete-gas-motoren of

met aanduidingen gereserveerd voor bepaalde motorsamenstellingen, zoals Heinrici,

Robinson, of Rankine-Napier, hetgeen resulteert is een groot gebrek aan duidelijkheid.

Volgens de huidige naamgeving is een 'Stirling-cyclus' namelijk een bepaalde, ideale

thermodynamische cyclus, en een 'Stirlingmotor' een speciaal type motor, welke

overigens niet werkt volgens die ideale Stirling-cyclus. Walker [1] noemt als betere,

algemene naam 'regeneratieve thermische machine'. Een duidelijk onderscheid zal weI

gemaakt moeten worden tussen machines waarbij de volumestroom wordt gecontroleerd

door (a) volume veranderingen (Stirling motoren) en (b) kleppen (Ericsson-motoren),

omdat deze duidelijk verschillende eigenschappen hebben.

6

2.3 Voordelen

Stirlingmotoren werken zonder geluid of trillingen en verbranden alles met een geringe

mate van luchtvervuiling. Ze kunnen gebruik maken van elke vorm van warmtevoorzie

ning, zodat ook opgeslagen thermische energie, geconcentreerdezonne-energie en

nuc1eaire warmte tot de mogelijkheden behoren. In geavanceerde vorm zijn ze superieur

t.o.v. benzinemotoren wat betreft het specifiek vermogen en zijn ze gelijkwaardig aan

dieselmotoren waar het deellastbedrijf betreft. Ze hebben een maximaal thermisch

rendement, beter dan alle andere thermische energieomzetters. De verbrandingsprodukten

staan niet in contact met de bewegende delen zodat de slijtage minimaal is en daardoor

een lange levensduur bij gering onderhoud mogelijk is. Smeermiddelen zijn bijna niet

nodig, en daar waar ze nodig zijn hoeven ze slechts zelden ververst te worden.

Stirlingmotoren bestaan in vele, verschillende vormen, varierend van kleine eencilinder

modellen met vermogens van een fractie van een watt, tot schijnbaar onbegrensd grote

maten met duizenden pk's per cilinder, waardoor ze geschikt zijn voor zeer veel toepas

singen.

2.4 Nadelen

Het nadeel van Stirlingmotoren is dat motoren van een geavanceerd type complex en

kostbaar zijn. Simpele versies zijn goedkoper, maar hebben niet het rendement en

specifiek vermogen van de inteme-verbrandings-motoren. VoIgens Walker [1] lijkt het

onwaarschijnlijk dat de prijs per pk van geavanceerde Stirlingmotoren tot die van een

dieselmotor kan worden teruggebracht. Geavanceerde Stirlingmotoren leveren bovendien

problemen bij ontwerp en materiaalkeuze waar het de warmteoverdracht en afdichting

betreft.

2.5 Toepassingen

Toepassing van diverse typen Stirlingmotoren vindt plaats, of is te verwachten, bij:

* koelers, vriezers en air-conditioners.

* kleine generatoren (door het trillings- en geluidsarme karakter vooral ook voor militaire

doeleinden, zoals in een in hinderlaag liggende tank, zodat de hoofdmotor niet hoeft te

lopen.).

7

* scheepsmotoren (het benodigde koelwater is daarbij immers in overvloed aanwezig).

* aandrijving van duikboten (geruisloos).

* d.m.v. zonne-energie aangedreven motoren (denk aan pompen in derde wereldlanden en

toepassingen in de ruimtevaart).

* kunstharten.

* nucleaire reactoren.

* 'totale-energie-systemen' (voor verblijf in buitenaardse ruimten).

* automotoren (vooral door de vraag naar schonere en geluidsarme motoren en de

opkomst van de biobrandstoffen).

Ben, door zijn massaproduktie, zeer attractieve plaats schuHt natuurlijk onder de motor

kap van een auto. Volgens Schlosser [2] hoort hij daar door zijn grote, zware en 'slome'

karakter echter niet thuis en moeten toepassingen meer in de richting van de stationaire

energiebronnen worden gezocht, waarbij men niet moet trachten de conventionele

verbrandingsmotor te vervangen, dan weI te zoeken naar toepassingen van relatief klein

vermogen die het 'nog niet vertoonde' mogelijk maken.

2.6 Werking van de Stirlingmotor

Het hart van de motor die Stirling uitvond, is een ruimte, welke aan de ene zijde gesloten

is en aan de andere wordt afgedicht door een beweegbare zuiger (zie Fig.l). De vaste,

gesloten zijde wordt heet gehouden door een warmtebron. De zijde waar de zuiger zich

bevindt, wordt door Iucht of water gekoeld. In de ruimte bevindt zich een ingenieus

instrument, de verdringer genaamd. De verdringer lijkt op een zuiger, maar heeft een

ruime speling t.o.v. de cilinder, om een min of meer vrije luchtstroom om en langs de

verdringer mogelijk te maken wanneer deze heen en weer beweegt. Deze heen en weer

gaande beweging wordt meestal opgelegd door een stang, welke via een luchtdichte

geleiding naar de buitenwereld door een vliegwiel wordt aangedreven.

Fig.l laat de ideale reeks bewegingen van de zuiger en de verdringer zien: de ideale

Stirlingcyclus. Fig.2 laat het bijbehorende bewegingsdiagram zien. In de cyclus (Fig. I)

zijn vier fasen te onderscheiden: de compressiefase (van 1-2 in Fig.2); de r-transferfase

(van 2-3 in Fig.2); de expansiefase (van 3-4 in Fig.2); en de 2!-transferfase (van 4-1 in

Fig.2). Het einde van de 2C-transferfase is gelijk aan het begin van de compressiefase,

zodat hiermee een complete cyclus beschreven wordt.

8

Fig.] : Verschillende Jasen in de cyclus van eentweecilinder stirlingmotor.

--h===::J-

h====::J-I"

\.

-transfer

expansie

compressie

transfer

Compressiefase: Alle lucht bevindt zich

aan de 'koude' zijde. Er vindt compressie

van de koude lucht door de zuiger plaats.

De arbeid, benodigd voor deze compres

sie, wordt geleverd door een vliegwiel,

welke d.m.v. een zuigerstang is verbon

den met de zuiger.

Ie Transferfase: Ret vliegwiel verplaatst

de verdringer waardoor de lucht van de

koude naar de hete zijde stroomt. De

temperatuur van de lucht zal hierdoor

stijgen.

Expansiefase: Alle lucht bevindt zich nu

aan de 'warme' zijde. Er vindt expansie

van de hete lucht plaats. De arbeid van de

expanderende hete lucht wordt door zui

gerstang aan het vliegwiel geleverd.

2e Transferfase: Door de verplaatsing van

de verdringer stroomt de lucht van de hete

naar de koude zijde. De temperatuur van

de lucht zal hier door dalen.

-mg...

ti

Opmerkingen:

- In het ideale geval zijn zowel de com

pressie als expansie isotherm.

- Tijdens de transferfasen wordt geen

arbeid verricht, omdat het volume nage- Fig.2: Ideaal bewegingsdiagram voor een tweecilin

noeg constant blijft, daar de diameter der stirlingmotor.

van de verdringerstang veel kleiner is

dan de diameter van de zuiger.

- Doordat de temperatuur tijdens expansie hoger is dan tijdens de compressie is de arbeid

geleverd door de expansie groter dan de arbeid benodigd voor de compressie. Bij

geringe wrijvingsverliezen wordt dus meer energie aan het vliegwiel toegevoegd dan

onttrokken, waarmee de werking van de motor is verklaard.

9

- In de praktijk zal geen mechanisme beschikbaar zijn dat de ideale bewegingscurves van

Fig.2 kan opleggen. Gekozen wordt daarom voor de best passende sinusvorm.

Fig.3 : Verschillende Jasen in de cyclus van een eencilinder stirlingmotor.

·.:··zuiger

.. verdringer

1.==1=,---::PI ~I 8f:::::.-1>-

I:I I:;::::;;;;;;;::F~

t

exp8llSle

lnlnsfer

tralllfer

2.7 De eencilinder Stirlingmotor

De elementen van een Stirlingmotor om

vatten twee ruimten, op verschillende tem

peratuumivea's, waarvan de volumes cy

clisch gevarieerd kunnen worden, en

welke gekoppeld zijn d.m.v. een regenera

tieve warmtewisselaar. Deze enkelvoudige

elementen kunnen worden gecombineerd

tot een grote reeks gevarieerde motor

samenstelIingen.De hier behandelde Stir

lingmotoren van het zuiger-verdringer

type zijn onder te verdelen in motoren

waarbij de zuiger en de verdringer in ren

cilinder opereren (zie Fig. 3 en 4), en die

waarbij de zuiger en de verdringer zich in

gescheiden cilinders bevinden (zie Fig. 1).

tijd ......

FigA : Ideaal bewegingsdiagram voor een eencilinderstirlingmotor.

De voordelen van een rencilinder t.o.v.

een tweecilinder stirlingmotor zijn:

1. Veel kleiner van afmeting en gewicht.

2. Ben veel kleiner, negatief op het vermogen werkend, dood volume.

3. Ben efficienter gebruik van het motorvolume door de overlap van zuiger- en verdrin

gerslag. Dit leidt volgens Senft [3] tot een hoger thermisch rendement en sPecifiek

vermogen.

De nadelen zijn:

1. Ben kleinere ontwerpvrijheid van de aandrijvende en verbindende stangenmechanis

men.

2. De moeilijkere afdichting van de verdringerstang in het hart van de zuiger i.p.v. de

cilinderwand.

10

Ret eerste nadeel kan eenvoudig verholpen worden door een type, eencilinder Stirling

motor, te nemen waarbij slechts een van de twee, verdringer of zuiger, met het vliegwiel

hoeft te worden verbonden. Dit levert twee variaties op:

- vrije-zuiger-type (Baelemotor)

- vrije-verdringer-type (Ringbommotor)

2.8 De Baele-vrije-zuiger-motor

De door Prof. Baele, van de University of

Ohio, uitgevonden vrije-zuiger-motor

heeft een paar opvallende voordelen.

* De motor is zelfstartend.

* Er is geen aandrijfmechanisme nodig.

De Baele-motor bevat drie essentiele com-

expanaie+

tranafer

expansie

tranafer

oompressie

I:1- ~,......----J--- bot..

I 1 ~:::~-........ -

I J ~::]~~:::::------,II ~T

volume

Fig.5 : Verschillende Jasen in de cyclus van eenBaele-motor.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Pw

~

2P~"Cl

6

ponenten; een zware zuiger, een lichtge

wicht verdringer en een cilinder welke aan

beide zijden afgedicht of gesloten is. De

werking van een Baele-motor wordt hier

onder aan de hand van fig.5 en fig.6

uitgelegd.

o- Arbitraire startvoorwaarde, de druk in

de werkruimte Pw is gelijk aan de

omgevingsdruk Po en de temperatuur

in de werkruimte Tw is gelijk aan de

omgevingstemperatuur To.

1 - Verhitting van de expansieruimte

zorgt dat de druk in de werkruimte

groter wordt dan de omgevingsdruk.

Rierdoor bewegen de verdringer en

de zuiger naar rechts, waarbij de

verdringer, door zijn geringere massa,

sneller accelereert dan de zuiger. DeFig.6 : Verplaatsings- en druk-volume-diagram van

naar rechts verplaatsende verdringer een Baele motor.

11

veroorzaakt een luchtstroom van de

koude naar de warme zijde, waardoor de druk nog verder toeneemt.

2 - De verdringer maakt contact met de zuiger, waarna ze samen verder naar rechts

bewegen.

3 - Er gaat geen lucht meer van de koude naar de warme zijde, zodat de druk afneemt

als de expansie wordt voortgezet.

4 - Pw = Po, zodat de acceleratie stopt. Verdere expansie door traagheid van de verdringer

en zuiger.

5 - Pw<Po, zodat de verdringer en zuiger worden afgeremd. Door de geringere massa

van de verdringer zal deze als eerste weer naar links bewegen, waardoor de lucht van

de warme naar de koude zijde stroomt en Pw nog verder daalt.

6 - De verdringer bevindt zich in de uiterste stand en blijft daar tot Pw >Po· De zuiger is

door het drukverschil afgeremd en zal nu ook naar links gaan bewegen.

7 - Pw wordt groter.

8 - Pw > Po, zodat de verdringer weer naar rechts gaat en de cyclus zich gaat herhalen,

afgezien van de startfase van 0-4.

Nadeel van een vrije-zuiger (Baele) stirlingmotor:

Doordat een volledig adequate afdichting tussen de werkruimte en omgeving onmogelijk

is, en de zuiger niet volgens een zuivere, maar een scheve sinusvorm beweegt, zal er

lucht uit de werkruimte ontsnappen en de zuiger richting de 'hete zijde' van de cilinder

gaan kruipen. Om dit probleem te verhelpen c.q. te compenseren bestaan enkele construc

tieve oplossingen [4], die in dit geval, door hun gecompliceerdheid en het gevraagde pro

duktieaantal, niet in aanmerking komen.

Door echter het vliegwiel de zuiger een zuivere sinusbeweging te laten opleggen en de

verdringer vrij te laten bewegen kunnen we het probleem ook omzeilen. Het betreft hier

dan een Ringbom-vrije-verdringer-motor.

2.9 De Ringbom-vrije-verdringer-motor

Bij deze, in 1905 door Ossian Ringbom uitgevonden, vrije-verdringer Stirlingmotor is de

diameter van de verdringerstang niet zo klein mogelijk, maar voldoende groot, zodat een

veranderende interne druk, een kracht A,1lp op de verdringer uitoefent. Deze heeft een

verplaatsing van de verdringer tot gevolg en bewerkstelligt zo de transferslag.

12

G.Walker wist in 1970 voor het eerst de

voordelen van een eencilinder uitvoering

en die van een Ringbommotor te combine

ren tot een eencilinder Ringbommotor (zie

Fig.7). Merk hierbij op dat de, Lv.m. de

bovengenoemde kracht A,ilp, noodzakelij

ke verdringerstang niet aan de verdringer

zeIf, maar aan de zuiger vastzit.

trllnsfer

expansle

II .~+--miter JaieI.

I~I wE_I-~.'"

Fig. 7 : VerschiIlende Jasen van de cyclus van eenRingbom stirlingmotor.

Fig. 8': Bewegingsdiagram van verdringer en zuigervoor (a) overdriven mode operation, en (b) set strokeoverdriven mode operation.

I]trllnsferBen belangrijke voorwaarde, in de cyc1us

beschrijving van de eencilinder Ringbom

motor, is dat de verdringer zijn volledige

slag maakt, voordat de zuiger zover ver

plaatst is, dat de druk in de werkruimte de

verdringer de andere kant op dwingt:

overdriven mode operation (zie Fig. 8a).

Dit garandeert het stationair en stabiel

Iopen van de motor. De verdringer maakt

dus contact met zijn 'verplaatsingslimie

ten', in dit geval de hete zijde van de

cilinder en de zuiger.

De werking van een eencilinder-Ringbom-

motor wordt verder vereenvoudigd en verbeterd door toevoeging van een extra verdrin

gerstop aan de koude zijde van de cilinder (zie fig. 9). Met deze extra stop heeft de

verdringer absolute stops aan beide uiteinden van zijn slag, en blijft de relatieve stop,

door de zuiger veroorzaakt, behouden. We noemen dit: set stroke overdriven mode

operation (zie Fig. 8b). Voordelen hiervan zijn:

*

*

De tijd nodig voor de warm-koud-transferslag wordt beduidend minder, waardoor

stabiel bedrijf bij hogere toerenta11en mogelijk wordt.

De oppervlakte van het p-V diagram van de motor zal toenemen, waardoor, bij

gegeven snelheid, het vermogen van de motor toeneemt.

13

Ben nadeel is, dat het verlies van kinetische energie van de

verdringer toeneemt, maar dit kan in de praktijk tot accep

tabele waarden beperkt blijven door:

We kiezen voor het vervolg van deze opdracht voor de set

stroke overdriven mode eencilinder Ringbommotor. Ret

wiskundig model voor deze set stroke overdriven mode

eencilinder Ringbommotor wordt gegeven in hoofdstuk 4.

***

De massa van de verdringer te minimaliseren.

De slag van de verdringer klein te houden.

Ret ontwerpen voor lagere toerenta1len.

hete zijde··Ir--,I

verdringer ..

verdringerstop .. '"

verdringerstang··· ..... .

zulger .'

verblndlngsstang '.....

krukas ....

Fig.9: Schematische tekening vaneen eencilinder Ringbommotormet absolute stops aan hete enkoude zijde.

14

3 DE THERMODYNAl\fiCA VAN EEN STIRLINGMOTOR

IIverhitter

::::::::::::~kcieIer

1:1 ~'~:....

1:::::::::::p-regenerator

I~]o=====!L,...~~...-.-

3

2

2-3

4-5

tr-*.,.

p

compressle

1-2

In Fig. 10 worden de verschillende stappen

in de ideale Stirlingcyclus getoond. Fig.ll

geeft het bijbehorende P-V-diagram.

Proces 1-2 is de isothermische compressie

bij temperatuur Tc; 2-3 is de verplaatsing

van het gas (transfer) van de koude naar

de hete zijde van de motor, bij een con

stant volume; 3-4 is de isothermische

expansie bij temperatuur TH; en 4-1 is de

koeling bij constant volume, welke de

cyclus sluit. Organ [5] toont aan dat deze Fig. 10 : De ideale bewegingsstappen van de zuiger enverdringer in een Stirlingmotor.

cyclus zuiver theoretisch is, en dat het

verband tussen P en V, tijdens de com

pressie en expansie, in werkelijkheid niet

isothermisch kan zijn.

Toch is deze ideale Stirlingcyclus van

theoretisch belang. Het thermisch rende

ment van deze cyclus kan in principe

namelijk gelijk zijn aan het maximale

Camot-rendement [6], door gebruik te 1

maken van een, eveneens door Robert V

Stirling uitgevonden, regenerator. In zijn Fig.ll: P-V-diagram van de ideale Stirlingcyclus.

eerste motor bestond deze generator uit

een zich aan de buitenste cilinderwand bevindend gewoven metalen netwerk, dat door zijn

fijne structuur snel warmte aan het, tijdens de transferslag passerende, gas afgeeft en

onttrekt. Hierdoor kan de hoeveelheid warmte die door een exteme warmtebron moet

worden toegevoegd worden verminderd, waardoor het thermisch rendement groter wordt.

Gebruik makend van een ideaal gas is de warmte QB' welke tijdens de warm-naar-koud

transferslag (4-1) wordt afgegeven, exact gelijk aan de, voor de koud-naar-warm

transferslag (2-3) gevraagde, warmte QA:

15

Q =mc I1T=QA v B (3.1)

waarbij m de massa van het werkende gas, en Cv de soortelijke warmte bij constant

volume is. De warmte Qb door het werkende gas van de warmtebron opgenomen tijdens

de isothermische expansie, wordt gegeven door

(3.2)

waarbij r= VIV; de compressie verhouding, en R de gasconstante is. De warmte afgege

ven tijdens de compressie (1-2) is

(3.3)

Zonder regenerator is het thermisch rendement dan

(3.4)

Bij volledige regeneratie hoeft QA niet opnieuw door de warmtebron geleverd te worden,

zodat het thermisch rendement

(3.5)

is, beter bekend als het Carnot-rendement.

De regenerator is dus van grote invloed op de prestatie van de Stirlingmotor.

16

4 DE ANALYSE VAN EEN EENCILINDER RINGBOMMOTOR

TABEL 1 : Symbolenlijst voor de analyse van een eencilinder Ringbommotor.

Primaire Motor Parameters

A = oppervlakte van de doorsnede van de verdringerAR = oppervlakte van de doorsnede van de verdringerstangL = maximale amplitude van de verdringerbeweging = l/Z maximale verdringerslagLp = amplitude van de zuigerbeweging = l/Z zuigerslagU = afstand tussen zuiger en verdringer in de middenpositieVD = dood volumeMD = massa van geassembleerde verdringerPc = exteme- of bufferdruk = werkruimtedruk bij middenpositie zuiger en verdringerTH = temperatuur van het werkend medium in het warme volumeTc = temperatuur van het werkend medium in het koude volumeTv = temperatuur van het werkend medium in het dode volumeR = gasconstante van het werkend mediumw = hoeksnelheid van de krukas

Verkregen Parameters

M = massa van het werkende medium

J

T

APJ>(l-T-p)

MvL(p.(l-p)+T+U)

= starttijdstip van de verdringerslag = ~arcsin.!w r

Verkregen Dimensieloze Parameters

Tc= temperatuurratio =TH

TcT' = dood volume temperatuurratio =

TD

Lp= slag ratio =L

= overlap ratio = UL

17

'T'Vq = dood volume ratio = D

AL

p = stangoppervlakte ratio =AR

A

r - A(l-p)l-'T-p

¢ - Jf-l

0 - Iiw

Variabelen

Xp = zuigerpositie op tijdstip txD = verdringerpositie op tijdstip tVh = momentaan volume van hete gedeelteVc = momentaan volume van koude gedeeltep = momentane druk van het werkend medium~p = drukverschil over de verdringerstang = p-pc

4.1 Set Stroke Operation

Zoals in hoofdstuk 1 reeds vermeld is het, voor het stationair en stabiel lopen van de

Ringbommotor, belangrijk dat de verdringer zijn volledige slag maakt, voordat de zuiger

zover verplaatst is, dat de druk in de werkruimte de verdringer de andere kant op dwingt:

overdriven mode operation. De verdringer maakt dus contact met zijn 'verplaatsingslimie

ten' .

Door toovoeging van een extra verdringerstop aan de koude zijde van de cilinder, heeft de

verdringer absolute stops aan beide uiteinden van zijn slag. De relatieve stop, door de

zuiger veroorzaakt, blijft echter behouden. We noomen dit:

set stroke overdriven mode operation.

De verdringer, in rust aan de hete zijde bij punt a (Fig.B2), start op tijdstip to zijn bewe

ging richting zuiger en raakt hem in punt b. De twee bewegen samen verder naar 'buiten'

totdat de verdringer zijn stop bereikt in b'. Rier, aan de koude zijde, wordt de verdringer

18

op zijn plaats gehouden door het drukver

schil, dat nog steeds in dezelfde richting is

als tijdens de beweging, welke hem daar

bracht. Op tijdstip t2 verandert de zuiger

de richting van de druk, waardoor de

verdringer versneld van punt c naar de

hete zijde. Deze slag is voltooid in punt d

en de verdringer blijft daar op zijn plaats

tot punt a', wat precies ren periode na

punt a is. De cyclus herhaalt zich dus.

4.2 Wiskundig Model [7]

hete zijde·····r---,I

verdringer

verdringerstop .

verdringerstang··········

zulger .. '

verbindingsstang

krukas '.

.................. Xo-L

Ii ..-,......u.+.~ Xo --L

...1.".,1 x,-o

4.2.1 Terminologie

Fig.12 : Schematische tekening van een eencilinderRingbommotor met absolute stops aan hete en koudezijde.

d s'a

Xc-a

Ben volledige lijst van symbolen is gege-

yen in Tabel 1, maar Fig.12 en 13 be

schrijven grafisch het meeste van de ter

minologie.

Figuur 12 is een schematische afbeelding

van de rencilinder Ringbommotor uitge

rust met absolute verdringerstops aan

beide uitersten van de verdringerslag en Fig.i3: Set stroke overdriven mode operation van een. . '" . eencilinder Ringbommotor.mdlceert het gebrUlkte coordmatensys-

teem. De variabelen xD en xp bepalen de plaats van respectievelijk de verdringer en

zuiger, relatief t.o.v. hun middenpositie; de positieve richting is naar de hete zijde van de

machine toe, zoals aangegeven door de pijlen in de figuur.

De totale geoorloofde verdringerslag is aangeduid als 2L. Dus, als de verdringer helemaal

in de hete zijde van de motor is, xD = L; als de verdringer in het andere uiterste is, xD =

-L, overeenkomstig met het gekozen coordinatenstelsel. Bij Set Stroke Operation, nemen

we aan dat de verdringerslag altijd 2L, het maximaal geoorloofde, is en dat de verdringer

zijn beweging in beide richtingen vanuit stilstand begint.

19

De mate van overlappen van verdringer- en zuigerslag wordt het beste weergegeven door

de afstand tussen hun middenposities. In Fig. 12 is de verdringerstop geplaatst op afstand

L van de koude zijde van de verdringer, en U + L is de afstand tussen de middenposities

van verdringer- en zuigerslag. U is daardoor de afstand tussen de verdringeronderzijde en

de zuigerbovenzijde als beide in hun middenpositie staan. We nemen dit aan als algemene

betekenis van U. Dit is een parameter, welke een essentieel gedeelte van de geometrische

specificatie van een set stroke eencilinder Ringbommotor vormt, en daardoor als primaire

motor parameter is gekwalificeerd. Dit leidt tot een nieuwe dimensieloze parameter voor

eencilinder motoren, de overlap ratio p. en is gedefinieerd als

Up.=-

L

4.2.2 Geometrische Eisen

Als een motor geschikt moet zijn voor set stroke operation, moet in de eerste plaats zijn

geometrie dit toestaan. Als de verdringer helemaal aan de hete zijde is, dat is als xD = L,

moet er ruimte zijn voor de zuiger om zijn slag af te maken. Dit kan geschreven worden

als

waarbij L p de halve zuigerslag is. Delen door L en herschrijven geeft

(4.1)

waarbij A de zuiger-verdringer-slag ratio is. Aan de andere kant, moet, wanneer de zuiger

in zijn uiterste positie is, xp = -Lp , de verdringer de ruimte hebben om in contact te

komen met zijn koude-zijde-stop, ofweI xD = -L. Dit kan worden geschreven als

of

(4.2)

20

Ongelijkheden (4.1) en (4.2) kunnen worden gecombineerd tot

(4.3)

Dit is een geometrische voorwaarde waaraan moet worden voldaan in een eencilinder

Ringbommotor.

4.2.3 Aannamen

i. Ret werkend medium is een ideaal gas.ii. De Massa van het werkend medium in de motor is constant.iii. De momentane druk is uniform.iv. De werkruimte van de motor bestaat uit regionen, welke in ruimte en tijd isothermisch zijn.v. De zuigerbeweging is sinusvormig.vi. De externe druk is constant en gelijk aan de interne druk met zuiger en verdringer in de middenpo-

sitie.vii. De verdringerbeweging is begrensd door starre stops.viii. De verdringer stopt onmiddellijk, wanneer contact wordt gemaakt met zijn stops.ix. Anders dan geleverd door de stops, de enige kracht werkend op de verdringer is die, veroorzaakt

door het drukverschil tussen de interne en externe druk over de verdringerstangoppervlakte.x. De verdringer neemt, na contact te hebben gemaakt met de zuiger, onmiddellijk de snelheid van de

zuiger aan.

Aanname viii modelleert een snelle afremming van de verdringer, wat er in de praktijk op

neerkomt dat een adequaat dissipatief afremmiddel noodzakelijk is. Om opereren bij hoge

snelheden mogelijk te maken, dient deze afremming namelijk in een zo klein mogelijk

tijdsinterval te geschieden. Aanname viii stelt dus de best mogelijke toestand voor.

Aanname ix geeft het feit weer dat in dit model geen veerkracht werkend op de verdringer

is opgenomen, maar deze kan, als gewenst, makkelijk in het model worden opgenomen.

Aanname x is natuurlijk een idea1isatie, maar is vereist voor een eerste orde analyse om

dezelfde reden als besproken in verband met aanname viii.

4.2.4 Drulifuntie

Met betrekking tot Fig.12, de uitdrukkingen voor Vh en Vc' de volumes van de hete en

koude ruimtes als functie van xD en xp , zijn

(4.4)

21

en

(4.5)

Overeenkomstig met onze aannamen, heeft al het gas in het hete volume de temperatuur

TH en al het gas in het koude volume Te. Ter vereenvoudiging nemen we slechts ren

volume VD om het totale dode volume binnen de motor weer te geven, en nemen we aan

dat de temperatuur daar constant is: TD •

Uit de aannamen van drie isothermische volumes, een ideaal gas en een uniforme druk P

in de volumes, verkrijgen we de vergelijking

(4.6)

Gebruik makend van het feit, dat de externe druk Pc gelijk is aan de interne druk als de

zuiger en de verdringer zich in hun middenposities bevinden, vinden we

MRTe=pfiL(p.(l-p)+r+o)

waarbij (J = rVD/(AL) is het dood volume ratio. Door dit en de vergelijkingen (4.4) en

(4.5) in vergelijking (4.6) in te vullen en vervolgens te vereenvoudigen, verkrijgen we de

volgende uitdrukking voor de druk in een eencilinder Ringbommotor:

(4.7)

Ais we

c = Pco L(p.(l-p)+r+(J)

nemen en vergelijking (4.7) differentieren vinden we

(4.8)

en

22

(4.9)

De netto kracht werkend op de verdringer is AR t1p, waarbij

(4.10)

De beste Iineaire schatting voor t1p heeft coefficienten gegeven door de vergeIijkingen

(4.8) en (4.9), nameIijk

(4.11)

4.2.5 Gemeenschappelijke Temperatuur Ratio Limiet

In aIle Stirlingmotoren verhoogt de verdringer de werkruimtedruk als hij naar de koude

zijde wordt bewogen, en verlaagt hij de werkruimtedruk als hij naar de hete zijde wordt

bewogen. Met andere woorden, de verdringer werkt zo dat

dit is equivalent met

I-T-p >0

wat vanaf hier verder wordt aangenomen. Hieruit voIgt de temperatuur ratio limiet,

namelijk

I-p >T

23

(4.12)

4.2.6 Verdringer Bewegingsvergelijking

Als de verdringer niet tegen een van zijn stops wordt gehouden, is de enige kracht die er

op werkt ARAp. Daarom is zijn bewegingsvergeIijking

waarbij MD de massa van de verdringer is. Door vergelijking (4.11) in deze vergelijking

in te vullen en te vereenvoudigen krijgen we

(4.13)

waarbij

Als de sinusvormige zuigerbeweging wordt beschreven door

kan vergelijking (4.13) worden geschreven als

X -Jx =-J(l-p)ALsinwtD D 1-p-r

Merk op dat uit vergelijking (4.12) voIgt dat J> 0 en neem aan dat

zodat het weer Ioslaten van de verdringer mogeIijk is.

24

(4.14)

(4.15)

(4.16)

4.2. 7 Bewegingsintervallen

Vergelijking (4.15) is alleen van toepassing, wanneer een kracht, ongelijk aan nul, anders

dan door een van de stops op de verdringer wordt uitgeoefend. In Fig. 13 zijn de interval

len, waarop vergelijking (4.15) van toepassing is voor set stroke operation, afgebeeld als

hebbende starttijdstip to, t2, t4 , etc. Op tijdstip to is de zuiger ver genoeg naar 'binnen'

verplaatst om de beweging van de verdringer vanuit zijn uiterste, hete zijde, positie

richting zuiger en koude zijde stop te doen opstarten. Dus, to wordt bepaald door de

vergelijking:

p(L,Lpsinwt)=pc (4.17)

waarbij p wordt gegeven door vergelijking (4.7) (of door de lineaire schatting (4.11». We

vinden

1 . 1to=-arcslfi-w r

waarbij r wordt gegeven door vergelijking (4.16). Ret moment t2, waarop de verdringer

beweging vanuit de koude zijde begint, wordt op dezelfde manier m.b.v vergelijking

(4.17) gevonden. Met -L Lp.v. L en de oplossing in het derde kwadrant nemend, vinden

we dat

De initiele momenten voor 'vrije' verdringerbeweging liggen dus precies 7r/w eenheden

van elkaar verwijderd.

4.2.8 Een Noodzakelijke Voorwaarde voor Set Stroke Operation

De verdringerbeweging van de koude naar de hete zijde, pad c-d in Fig.13, is simpeler

dan de beweging in de andere richting, omdat hierbij geen contact met de zuiger optreedt.

Dit levert een noodzakelijke voorwaarde op voor set stroke operation.

25

Als set stroke overdriven mode operation optreedt in een eencilinder Ringbommotor dan

waarbij

(4.18)

0= Ii,w

t= (1-p)"A,1-p-r

en 4>=Vf-1

Hoewel dit resultaat slechts een noodzakelijke voorwaarde voor set stroke operation is, is

het belangrijk in zoverre dat het het verband tussen de motor's dimensieloze parameters

aangeeft, waaraan voldaan moet worden bij deze vorm van bedrijf. Het is daardoor een

waardevol ontwerphulpmiddel en bovendien in de meeste gevallen ook een geschikte

oplossing, zoals zal blijken uit de resultaten van het volgende gedeelte.

4.2.9 Zuigercontact Theorema

De hierboven verkregen voorwaarde (4.18) is slechts een noodzakelijke voorwaarde

vanwege de mogelijkheid dat de zuiger en verdringer contact maken tijdens de uitgaande

slag van L naar -L. De beweging van de verdringer is echter in elke richting hetzelfde,

van stilstand tot het moment dat contact wordt gemaakt met een ruimtelijke bewegingsli

miet, bewegend dan weI stationair. Ongelijkheid (4.18) is dus beide, noodzakelijk en

toereikend, voor de verdringer, om startend op to, te bewegen richting en contact te

maken met de zuiger, of zijn vaste stop aan de koude zijde te bereiken, voor t2, om dan

terug te keren naar de hete zijde voor t4• Ais nu de verdringer, na contact te hebben

gemaakt met de zuiger, gezamenlijk met de zuiger mee blijft bewegen totdat de verdrin

ger wordt tegengehouden door de koude zijde stop (punt b' in Fig. 13), dan is ongelijkheid

(4.18) noodzakelijk en toereikend voor het bewerkstelligen van set stroke overdriven

mode operation. We kunnen dus stellen dat, bij condities waarbij bekend is dat het

26

gezamelijk bewegen van zuiger en verdringer voorkomt, de overdriven mode operation

door ongelijkheid (4.18) volkomen wordt gekarakteriseerd.

Er is helaas geen complete analytische beschrijving van dit 'berijden' van de zuiger door

de verdringer bekend, maar een bruikbare, toereikende voorwaarde is zo verkregen.

Als in een eencilinder Ringbommotor, aan de voorwaarde

ri> A(I-r-p)Ar+J.t(l-r-p)

wordt voldaan, vindt het samen bewegen zuiger en verdringer plaats.

(4.19)

Samenvattend: 'zuiger rijden' verwijst naar het motorbedrijf waarbij, als de verdringer

eenmaal contact maakt met de zuiger gemaakt, en diens snelheid aangenomen heeft, de

verdringer contact houdt met de zuiger en hem 'berijdt' tot het punt waar de koude-zijde

stop de verdringer tegenhoudt en scheiding optreedt. Zuiger-rijden zal optreden, als de

naar buiten gerichte verdringerversnelling (door de kracht ARJ..p) groter dan of gelijk is

aan de naar buiten gerichte zuigerversnelling wanneer de twee met elkaar in contact zijn.

Dit is duidelijk het geval als de krukhoek (wt) 7r passeert, want van daar tot t2 is de

zuigerversnelling naar binnen gericht terwijl de drukkracht op de verdringer nog steeds

naar buiten gericht is.

Dus, het t-interval wat overbIijft is [to,7r/w]. Relatie (4.19) aannemende, levert algebra

ische herrangschikking

Omdat 02J.t> 0 ,voIgt dat

ook geldt als de krukhoek wt tussen 0 en 7r is. M.b.v. meer algebra kan dit als voIgt

27

worden geschreven:

Nu geldt xp=Lpsinwt, en als de zuiger en verdringer contact maken, xD=xp-U. Deze beide

vergelijkingen ingevuld in de laatste ongelijkheid levert

wat gezien kan worden als

binnen de grenzen van nauwkeurigheid van de aangenomen, lineaire schatting van de

drukfunktie. Ret linker gedeelte hiervan is de naar buiten gerichte versnelling van de

verdringer, en het rechter gedeelte is de naar buiten gerichte zuiger versnelling. Dit

bewijst dat voorwaarde (4.19) het 'zuiger rijden', zoals het is aangenomen, vooronder

stell.

4.2.10 Het Set Stroke Overdriven Mode Theorema

Als 02 > A(I-r-p) , dan treedt set stroke overdriven mode operation op in eenAr+JL(l-r-p)

eencilinder Ringbommotor als, en alliin als,

oc/> +1~ (oc/>-I)e1l"8

Merk op dat als aan voorwaarde (4.19) is voldaan, voorwaarde (4.18) toereikend is om

overdriven mode operation te bewerkstelligen. De ongelijkheid (4.18) is hetzelfde als die

28

zou zijn in het geval van een uitvoering met gescheiden cilinders voor zuiger en verdrin

ger. Bij deze tweecilinder uitvoering kan echter geen contact tussen de zuiger en verdrin

ger optreden, zodat voorwaarde (4.19) overbodig is, en het voidoen aan ongelijkheid

(4.18) toereikend is voor het verkrijgen van overdriven mode operation.

4.2.11 Het Set Stroke Stabiliteits Theorema

Bij een gegeven c/> is er een minimale waarde van 0, waarbij aan voorwaarde (4.18) wordt

voIdaan; aangeduid als om. KenneIijk is er, bij gegeven geometrie en bedrijfstemperaturen,

ook een minimale waarde 0, waarbij aan ongeIijkheid (4.19) wordt voIdaan; 0p. We

nemen OM ais zijnde de grootste van deze twee waarden, dus

We kunnen nu het volgende beweren over de stabiliteit van eencilinder Ringbommotoren:

Een eencilinder Ringbommotor zal draaien in set stroke overdriven mode operation, voor

alle snelheden w, waarvoor geldt

Dit resultaat is minder mooi dan we zouden verkrijgen in het geval van een tweecilinder

uitvoering, omdat we hier niet kunnen stellen dat VJ/OM het maximale toerental voor

overdriven mode operation is. Het theorema verzekert niettemin, dat een eencilinder

Ringbommotor, draaiend met w<VJloM , een mate van snelheidsverandering (door

veranderende belasting) kan accepteren, zonder onregelmatig te worden. In het geval

waarbij om> Op, is VJloM==VJlom echter weI de snelheidslimiet voor overdriven mode

operation.

29

4.2.12 Toepassing

De bovenstaande theorie kan goed gebruikt worden als 1eidraad voor een eerste motoront

werp. Door gebruik te maken van hypothetische extreme temperaturen kunnen m.b.v. de

primaire parameters de dimensie10ze parameters berekend worden, zodat een goede

schatting van het maximale toerental in overdriven mode operation, fir=V]loM gegeven

kan worden.

Hieronder wordt de motor, zoals gegeven in hoofdstuk 5.2, doorgerekend.

A = 70686 mm2 AR = 7088 mm2, ,L = 14 mm L p = 12.5 mmU =L VD = 22612,55 mm3

MD = 35,02 gram Pc = 1 E5 g/mms2

Til = 450°C = 723 K Tc = 125°C = 398 KT = 0.55 T' = 0.71A = 0.89 p. = 1q = 1.62 p = 0.10r = 2.29 cP = 2.05

We vinden hiermee om=0.64 en op=0.61, zodat oM=O.64. Voor] vinden we 1643.69 S·2,

zodat we kunnen concluderen dat deze motor geschikt is om te werken in de 'set strokeoverdriven mode' tot ur=V]loM = 63.35 rad/sec == 600 toeren per minuut.

30

5 BEWERKINGSPLAN

Voor het vervaardigen van de motor is een bewerkingsplan opgesteld, welke in de vol

gende tabellen wordt weergegeven. Begonnen wordt met het uitgangsmateriaal per onder

deel en het daarbij behorende volume. Vervolgens is elke bewerking en het daaruit

voortkomende volumeverlies in de tabel opgenomen, zodat uiteindelijk het gewenste on

derdeel met zijn volume overblijft. Hieruit is eenvoudig te bepalen hoeveel procent van

het uitgangsmateriaal daadwerkelijk in het produkt terecht komt. Dit, tezamen met het

aantal bewerkingen, geeft een aardige indicatie van de kosten van het produkt.

aannamen:

Bij het opstellen van het bewerkingsplan zijn een aantal aannamen gedaan. Deze luiden

als voIgt:

Bij het opstellen van het plan zijn de oorspronkelijke gebruikte bewerkingen zoveel

mogelijk aangehouden.

De onderdelen worden gemaakt uit een oneindig groot stuk plaat- of stafmateriaal.

Het afkorten wordt gezien als een bewerking, waarbij wordt uitgegaan van een

materiaalverlies over een breedte van 3mm.

Bij het maken van getapte gaten (boren + tappen) wordt, voor het materiaalverlies,

uitgegaan van 90% van de maximale diameter.

Lagers, schroeven, bouten, moeren, asjes, o-ringen etc., welke standaard op de markt

voorradig zijn, worden ingekocht.

De houten fundatieplaat en brander zijn niet in het schema opgenomen.

31

5.1 Het oude motorontwerp

5.1.10verzichtstekening

J

..._-_. _. _._.-. , ...'> •

~•, I

V ~lilfl-r!l 9 I

: I I~

~

'j...

i.....

""i ....B~

- w

f- h..~~1!4 '"

0;-

-Ii.~

H- ~

ii.::• ;,~~- l II.... i~i •

..,~ i

~:-..., ~;. 1)- ~5~E .i:

~==~~= ',:d::k~

i!J~c: "0

:t>~ \~ f .~ ~ r-,...-~- -e F~ i f-

.t> 'flo ;1 - 9 I~,,~ MI ~~ - ;: "" . 0

32

....

-flIt-I.I)

r:j

IIII

~: I-1.1 :Q.

<N

.............:.:

!

i-0 - .{-1l~ 1- I

L-'=V_---:- V_~tL__l

l

'\1 'v :v l'OlERANCES UNLESS OIHEPW'SE SI A1EO IUN·D 28 IOlERANIIES IENI'J ANDERS VERMElO TOJ fl'11 2~ £, ::J050 (1 .~ 1 I(J.l ml I UN·O I>OJ.. R. in micron !DIMENSION i~NGLE rn!I

SAM"r~mtbN~~Nil. IMI'AI HOEKG(NEIlAl UNH ... PAITERN NO. MODEL Nil

1l000HNESS EENH.~~-AlG(H(N£ -

RUWHEIO "'-nvn",,,,-'" .

...3,2.<II[~-

11s -;ir9 Rup/ -1:1: Itess.

SCAlE PROI. z~OIlOER NO. , COM.... Nil • 1

SCHAAL';'"" , WIlOP. ...~- -:,;;4,~@

1:'".. a."'z. -

~:/ '...."'-",:r:. --...•

CLASS HO. I I .-

t1unlaj~ flO. aC - #1111"".19 231

~ I,: ~./1'12L2::"'-- I~Ws. ~r.1 I~r' -I I I=~~.- N.Y PHILIPS' GLOEIt.AMPENFABRiEKEN.-EINOHOVEN-NEDERLANO I~o'..lt 10AI [FO'':;

5.1.2 Te fabriceren onderdelen

onderdeel: 1 Montageplaat

uitgangsmateriaal: messing Ms 58 volume [mm3]: 21147,00

plaat 133x53x3

bewerkingen: frequentie: weggenomen vo-

lume [mm3]

afkorten 133x3x3 1 1197,00

afkorten 50x3x3 1 450,00

boren 0'4,5x3 6 286,28

boren 0'7x3 1 115,45

boren 0'3x3 1 21,21

boren 0'3,5x3 2 57,73

boren + draadtappen M3x3 2 38,17

frezen c28x1 1 615,75

frezen 0'24xl 1 452,39

buigen 2 0,00

I totaal:I

20I 3233,98 1

volume eindprodukt [mm3]:

17913.02

in % van uitgangsmateriaal:

84,71 %

Tabel 2: Bewerldngsschema van de montageplaat

33

4 ] J ..

! Ii ~l"?

I --"+- . 4....,~II

I I.('1.1 :

I

~lIrn!

.I

//~~:-/

.ft- S\e.t I-J; 101. 0.. ""

•

'.

j,.... ~ "0......"

I,' _ t,l...1 '-''-

'\/ ·7 ..Vi IOLERANCES UNLESS OI~ERWISE SIAIEDUN·D 28 10LERANIIES IEHIll "'NOERS VERMElO TCD I~'l-"· 9I.,/, OU",-O II (lq

.. R. in micron I}J m) o:rn UN·D 603OlMEHSIOH I,"'NGLE

S......".?lHn.t:'Ne~ NR.1'1...... , ~OEK

G(HE.... l UNII P... ITERH NO MODEL p.R~NESS EENN.

~~-AlG(M(H(

ROOf-

RlJWHU) "'- !1essITYT\ ... '" l1s.~ ..."c- -

.3,2 Xx

SCALE nOJ. z~ORDER NO. i CC'MM. NI

SCH......L EUIlOP. .......- -~@

X'"_0

I: I.. z -..... -"':z:-=

CLASS NO. I I .~l

()-a·

-Gele,d,n95 bus Gt'l2. 1.',. t 3930-

1n~ W. M';'I ).,~~~S. _ .._ I itr "w. -

I I I ::r-.-:.:.~- NV PHIUPS' GLO£ll.AMPENFABR1EKEN.EINOHOVEN-NEDERl.AND1~~~1ti. 10"" 1'°'., ..

onderdeel: 2 Geleidingsbus


staf 0'lOx29


lume [mm3]

afkorten 0'10x3 1 235,62

draaien 0'5,5x0'5x3 2 67,15

frezen 26x1,5x63,58° 1 278,21

boren 0'4x26 1 326,73

boren 0'3x3 1 21,21

monteren perspassing glijlagers 2 0,00

I totaal: I 8 I 907,71 Ivolume eindprodukt [mm3

]:

1369,94


60,15 %

Tabel 3: Bewerkingsschema van de geleidingsbus.

34

I\, ...---+--.,.4~.

~,..,..,J5.0 -I-- -l

~O.l20"'-;

. ; ". -I,

'tr""~'" ~

~. 10-1... . ..

.... \(l ...... i---~.. (;).... ~, ~

I~

.~~ .

~ i., ~

r1., ~ '?" rrt~

~J~ \n1 ~.. y>

~.

11 I

.~

2.4 ,I'-,

II P26+(l,2II

;1.8-0.'

L •.~....¢40 to.<

. .

-;'." .

·v '7 :Vi flOlERANCE~ UNLE~S OlHERWI~E SIAIEDUN·D 28 TOlERANlIE~ TEHZI) ANDERS VE~MELO

~[IJ

IY"f! U." ~.,?O· /H.. R. in micron IJJ m) !.A,;ClE

.... .. ITI!IUN.O bOl /

OtMENSION .'-SAM\5jHnnN~~NR. Ol, MAAJ HO~lC ".

GENERAL UN" PAITERN NO. MODEL lOR.ROUGHNESS EEHH.

----! AlG(M£HE ~~- -I RlIWHEIO ... -......

mm ~ ... ..

3.1C';_

/1e5s R"0 I-:t:t

SCALE PROJ. z~ORDER NO.; COMH. NR. Ot.:

SCHAAL EUROP.~

...---#.,I".,.. ..~· -

~~1'"~o , .

}:/.. z . ~. .,...... - ~

... %~=

ClASS NO. I I i'f" -tJ6-''Y

- " .k(J~/ c i !,"nde r. f!1. t 'l t ~i £ :19 3 /-

U"AA~ III 11 in f p D...-- I~~&~\' itI Ii.H -I I . I ='':''~.. NY PHIUPS' GI.OEILATMPENfABRIEI(EN.EINDHOYEN-NEDERLANDTE~l,.l~ lOA I. 1,011.. 'Ai_._._-_ ..

onderdeel: 3 Koelcilinder


staf 050x39


lume [mm3]

afkorten 050x3 1 5890,49

draaien 050x040x7 1 4948,01

draaien 040x028x5 1 3204,42

groefsteken 050x022x4 6 38000,71

o-ring groefsteken 026x021,2xl,2 1 213,53

boren + draadtappen M3x2 2 25,45

boren 019x36 1 1027,04

draaien 020,5x019x4 1 186,14

1 totaal: I 161

62675,79 1


13900,53


18,15 %

Tabel 4: Bewerkingsschema van de koelcilinder

35

y

II

... .• =.; • •

I@F 1"

/. I

r

,

II

.......'<::I-I

'>-

fl .O"''!I

fP 2ti"~"s

¢12 it? I

'.

,

/

'V ·v :;q OLERANCES UNLESS OTHERWISE SIAlEOUN·D 28 10lERANlIES I£NZIJ ANDERS VERMElO

~rn

(}J ml UN·O 603 99ft"t.. ,~ 0/, ~( .; ",! !.. R. in micron OIMEI'ISION I~NGlE t I " IIl!l

SAM"rjW'tU;;~~HR ov-MAAI HO£K AI.'"

~NER"l UHll PAITERH NO. MODEL HR.ROVGHIfESS HNH.

~~-Al~HENE -RUW..uo .. -

mm .....Cr. n/:51-'" /'1/19.J,2 t~- -

SCAU PROl. z~ORDER NO.. COM.... I'll Ov-

AA!'t.SCHAAL H/IIOP. .......- -

EJ-@X..._0

/:/.. z -..... -.. :r

-=,OASS NO. I I pI /IJ-o~ ,'y'

" --f]il? 2469932tIEr h,·l.l:~( fj'P

:---- 1:~~MA W. f1':a.L-n wa~~s. it.1 IAr -

I I 1-"'" N.V PHIUPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN.EINDHOVEN-NEDERLANO IE~~~~ iDA!• IJoI.... A4.........00- .....

onderdeel: 4 Verhitterpijp

uitgangsmateriaal: Cr.Ni. staal N129 volume [mm3]: 5989,45

buis 1322x,,19x62


lume [mm3]

afkorten 1322x,,19x3 1 289,81

draaien 1322x1320,5x4 1 200,28

1 totaal: I 21

490,09 1


5499,36


91,82 %

Tabel5: Bewerkingsschema van de verhitterpijp.

36

,I......

~Hil=!=P:=====E==::::n.r 1_ tllD-o,l J2, 1:0,1

Gelasc -- I

I

I1I

I

I IT

·v .;q ::q lOLERANCES UNLESS OIHERWISE SIAl ED0

UN-D 28 10lERANIIES IENZIl ANDERS VERMElO

~OJ fl9" !" (., gO.,,1J ~ ~t-

.• R. jft micron {JJ ml CI.J!JUNO 003 I

~MENSIOH I~NGLE SA..."?~H1mN~~NR O}/j."'AA' HOEK

G{NEUl UNII 'ATTERH HO. "'Ol'<l HR.1l0000HESS EEMH. ~~ -:-;·:;.·lil••.•

AlGEMEHl ~~- --.UW1iElO ar-

ITYTI... ar~'"

.3.2-<;e- Cf. n,·.5l. 1'1/2.9 -Xx

SCALE no I. ~~ ORDER NO. , CO....... HR. ~~SCHAAL EUROf'. z_...~- -x'"2: I ~@

~Q

""z -... ",,-arX~= .-

ClASS NO. . [ I E.L l..M:2 0'0/:-

8111 1'" 3933flerh,il:. t:r deN se/ - :J:Ir~ ~.f1ln l:."fI I~YJ;~~S. itt I~r· - ,

I I .....,....,. OfN.V. PHIUPS' GlOEILAMPENFABIlIEKEN.EINDHOVEN-NEOERLAND If~~<;~ /OAI. Iro.... A;:'..........,...-

onderdeel: 5 Verhitterdeksel (+ montage)

uitgangsmateriaal: Cr.Ni.staal N129 volume [mm3]: 1731,80

staf 021x5


lume [mm3]

afkorten 021x3 1 1039,08

draaien 021x019x1 1 62,83

lassen deksel en pijp 1 0,00

solderen pijp en koeler 1 0,00

totaal: 4 1101,91


629,89


36,37 %

Tabel 6: Bewerkingsschema van de verhitterdeksel en de verhittermontage

37

.. :.,

f' ~ •. .,.

'\} .V' ..Vi UN.D 28I!<,)LUANCES UNLESS OIHEAWISE SIAIEO

~rnIOlUANlIlS IENlll ANDERS VUMElO

fnt1~~",,,(J1.i I(}J ml UN·O 603.. R. in micron DIMENSION I~NGU CIJ!]

SAM IN~§>NA. ~~WMAAI HOEI(GlNE.Al UNIJ PAHUN NO. MODEL NI!.R~NESS EENH. -'AlGlHENE "" - -OiRlIWHEJD

rrtT\w

"" - C r. (] / 5 f. 0 I. 0,3 ~", ff 1Z9 -2: .SCAlE PIlOI. z~

OADER NO. ' CO"'M. NA. ~~N"SCHAAL 'EUIOP. w-'_ -

i~2:'"~O

""z -1. : { "'''''-a<::;~'"•

CUSS NO. I I jl 10-006 'Y7~ ,-

Dop. 24£ 933b611.1.1-~ Ii/. (1,'r1l t3(] I~~s. it':1 I'" -

I I 1=:;.,:,·. N.V PHIUPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN.EINOHOVEN-NEOERLAND IE~~)ti. 10Al. /'0.... A4

onderdeel: 6 Dop


plaat 29->x25,53->XO,3


lume [mm3]

uitponsen D=27,50 1 43,92

dieptrekken pI.houderloos 1 0,00

1 totaal:1

2 I 43,92 1


178,19


80,23 %

Tabel 7: Bewerkingsschema van de dop.

29.t

~ ------~ ff\U1 ~~

~--EJ8

88

Uitponsen:

blenkdiameter:

plaatdikte = 0,3mm.

dam- en wandbreedte = 1,5mm.

38

•I

' .•#: r •• -· : ....:-.,.":_:~." •••

'WO\-d+ ~

I

II ~

I~/J /~4J

\/ ·v :Y:I OlEAANCES UNLESS OIHEAWISE STAlEDUN·D 28 TOlEAANlIES TENZll ANDERS VERHElD

~rn 1)," '" I. "a ~<,,, OLJ[J.1m) UN·D 603 ,

.. R. in micron OIHENSION IANGLE o::mSAH~~Hnir.;~~NR. Ql.~A·

HAA' HOEK ~A"

c.eNERAl UNIT !'AITERN NO. HODEL Nil.ROUCMNESS EENH. oJ'"

A1.c.eHf.NE ~:- - ...RUWl4EJO "'-mm ... '"~ ...<C._

Cr n, sf. pjp rJ /3 1 YI;' " -- Xx

SCAlE pltOI. -~ORDEIl NO.1 COMM. "'I. Cf'~

SCHAAL EUIlOP. z_ -'... oJ_ -re@ x ..._0.. x -I : f ..... -arZ .-...•

Q.ASS NO. I I r-: / /fJ -06·· ..·•

~-I ..'-

Pijp. ~4t- 811.'- 99~1.-. .. _--

~ WM,""tl'r1 IM~RS. it' ,~r' -1--.... .." .... ,..,.n ......... ,.. ;-~r .. .. ".."r...c A Do_eve.. , ~,,,u''\unvc~ • ~JI:t'\~DI ANO IC~~~~ I"•• j,o.M. Ad

onderdeel: 7 Pijp

uitgangsmateriaal: Cr.NLstaal N129 volume [mm3]: 1172,82

pijp "18,6x"18x68


lume [mm3]

afkorten "18,6x018x3 1 51,74

totaal: 1 51,74


1121,08


95,59 %

Tabel 8: Bewerkingsschema van de pijp

39

x

+.

~ If}, 0- 0,0 S

I

'v '7 :v I'OLERANCES UNlESS OlHERWISE SIAIED

~UN·D 28 TOLER AN liES IENZII ANDERS VERMElO CD IIJff9 fIJI. /fD .J,<_D IU,

.. R. in micron (J.J mI CIJ!lUN-O 603 I

DIMENSION IAw.;lE SA~~,ml'tr,,fc~-NR_ 0'-MAAt HOEK A'

QOHERAl UNIT PATTER" NO. HODEL "R.RQVGHNHS • EENH. ......

AlCEMEHE ~:- -Rl1WHEJO .-

nvn .....,1L um. -r 633

_....3.2 .

-<':.(- -Xx. --

~SCAU 'ROJ. i~ORDER NO./ COMM. NM_

SCHAAL ElJIlOP. "', ....- -~

"0I .. I

~z -.... -.. x-= .

CLASS NO. 1 T j' I tJ·tJb·· Y

- v..~

Bodem 0221 246 9']30-._. . -,

~ IJ H,'ntl'() IwnRS• it- l~' -

I I '~f"V N.V I'HIUPS' GtOEILAMPENFABIlIEICEN.EINDHOVEN-NEDEIlLANO It~~lt lOA:' I/oa.... A·tICo6"'CJ101'" .-

onderdeel: 8 Bodem

uitgangsmateriaal: Aluminium T633 volume [mm3]: 2035,75

staf 018x8


lume [mm3]

afkorten 018x3 1 763,41

boren 03x5 1 35,34

I totaal: I 2 I 798,75 1


1237,00


60,76 %

Tabel 9: Bewerkingsschema van de bodem.

40

net Z,lv~,.. ~50ld~e.,..d

ORDER NO.: COM.... Nil.

UN·O flOJ

------~

,-'-ft---G

I

I.~

.~

~

;7./-'-:.-~; "- ..

"

OLERAN ES UNLESS OlHERWIS~ SlAlEOlOlERANlIES lENllJ "NOERS V~Rt1ElO

MENSION "NGlE.......1 HOEK

UN·D 28

()J m)

II

'",

l::l~' //..... ...

~'\r) / /:;......:

. 04.\ f--'-f---~r() ~

'\1 'v"~... R. in mI C ron

(;.ENER"l UNlr.ROUGHNESS EENH. J-'

Al(;EMEHE ~:-R\1WH(O .. -

mrn .....~ ...c-.:_

Pon.s ~3 80I:.I:)(

SCALE PIlOI. %~SCHAAl EUROP. ...J_I:'"~o

1. :I ""r... ",,-.. x~ ...•

CLASS NO.

~~::;:::~~::==Ve=r=.~~r~I.~=9=e.=r=J=t=-(l_n~9-=-=- -_1-L

__l?;~t::t:1:t.:;'t;;t~9:9:.3~:J:=-...j_=:~:~~N.V PHILIPS' GlOEILAMPENfA8R1EKEN.E1NDHOVEN-NEDERLAND )0"1. fORM. "

onderdeel: 9 Verdringerstang (+ montage)

uitgangsmateriaal: Zilverstaal volume [mm3]: 438,25

as e3x62 (inkoop)


lume [mm3]

boren el,5x+3 1 5,30

solderen dop-pijp 1 0,00

lijmen stang-bodem- 2 0,00

PlJP

I totaal: I4 [ 5,30 I


432,95


98,79 %

TabellO: Bewerkingsschema van de verdringerstang en de verdringermontage

41

~---.···~4

~"I

_1

A--1. r

I

-~n~.I ..."~II ~........ 1 ~I

rtll <:io:), m

A-e> ,

-_. -- --r----:---

OIOU Ne 'CO"';;-:;; - •1--....:.....:.;:---_. _.. - +

-_ .. _- ,..~:'r ~ ~_

... ?:I!J 'J" 0 6QJq£o..,s;2i. - +-.__-1-_~::.!..:!.1."'''l'..,).' ..R •__

tf /19

.

.....<ill I_ -LiH:::.::o~u::....- _ ----.i.

._-_._- ..• -.-,.__.....-.,..__....L __

UN·O 28

1J,J m)c.E"lRAl VNII

RO\JC.><"HS UN". ......Al.c..lHlHl ~~-IUWHltO --rrrn ----J.2

Ce-Lt .5fXx '71

\CAll "0'. -IfSCHAAl lUllO'. z_......-

1~

I: I :ez..~--%-2

ClASS "0.

onderdeel: 10 Zuigercilinder


staf 040x41


lume [mm3]

afkorten 040x3 1 3769,91

draaien 040x020x32 1 30159,29

draaien 040x024x3,1 1 2493,17

o-ring groefsteken 022x016x1,2 1 214,88

boren + ruimen 016x38 1 7640,35

. frezen (zijkanten) 4,8x8xI06,26° 2 1717,63

boren 0'3,5x4,8 2 92,36

totaal: 10 46087,59


5434,53


10,55 %

Tabel 11: Bewerkingsschema van de zuigercilinder.

42

y

I...

~ r I ~

~/i-d,O

·v ·v ."V UN·D 28IIOlERANCES UNLESS OIHERWISE )I ArED

~CDIOlERANfiES IENZIl ANDERS VERMHD IJ'" '1/ f. (In..;'n n 09(}J m) UN-D 603

.. R. in micron OfMENSION I~NGlE o::rnSAM"i'~~rnrr..a~NRo

("MAAI "'OEK

GENERAL UNIT PAITERN NO. MeDEL NR_ROUGHNESS EENHo ~~-AlGEHENE -

RUWHEIO "'-mm ... '"-'" R18t0.$~<- La qeiq JOe t bron5 0

-Xx

SCALE PIlO/. z~ORDER ~'O. 0C':>MM. NR

SCHAAL EUROPo .......- - JE)@X;S -

I .I:<z -..... -"'x-= .

CLASS NO. I I j ' IIJ -IJI;--

1.4£ 3Jlf!L l-L ,03 er. un1.-DAME

0/ f1f(4~t!·0. 1M?" arl I~Ho -AAM

I N v PI-lIIIPC;' r.ioolAMP-ENfABIUEKEN.ElNOHOVEN-NEOERLAND IEb~,<it ._~~I. -=e:

onderdeel: 11 Zuiger

uitgangsmateriaal: lagerbrons R187 volume [mm3]: 4834,91

staf fiJ18x19


lume [mm3]

afkorten fiJ18x3 1 763,41

draaien fiJ18xfiJ16x16 1 854,51

boren + draaien fiJ13x14 1 1858,25

boren fiJI ,5x+1,5 2 5,30

I totaal:I

6I 3481,47 1


1353,44


27,99 %

Tabel 12: Bewerkingsschema van de zuiger.

43

; ~ ·t· i'.•.•-.~, r_~~ '~~"_' ;. ,

III

Jllt/:..s-o,o~

·v '7 ."YI DURANCES UNLESS OIHERWISE SIAIEDUN·O 28 TOlUANIlES IENIIl ANDERS VERMHD

~CD 1.<7'" t" L (J" <:0. (J 0 t

" R. in micron 1)J m) ITI!JUN·D (>()3 /

DIMENSION I.ANGlE SAM~jH~YINe~'NR . ~~~MAAI HOE~

GtHERAl UNII PAITUN NO. MODEL NR.ROUGHNESS EEHH. --AlG£Io1EHE -:!~- -

RUWH£IO "'-mm ... '"-'"fl.5 h T0.9

<I(~- /ls5en .5.1. -Xx

so,lE PROJ. z~ORDER NO. I COMM. NR. ~~~

SCHAAL EUROP. ...-- -~@

X..._0

2 :1.. z -..... -"'%

-=CLASS NO. 1 1

~'IP'lilr'i~..-

Zu.;J~r. Pt~. Ot22 1.,,'9'J 41.-1tA~ Wtr'-n C4!fl I~n~s. ir.1 I~' -

I I /_.. ". N v PHiups' GlOEILAHPENFA8RIEKEN.EINDHOVEN-NEDERLAND IE6~S~ 10AI. I'ORM. A4...,CJI...........

onderdeel: 12 Zuiger-pen

uitgangsmateriaal: assenstaal volume [mm3]: 28,27

as 01,5h7x16 (inkoop)


lume [mm3]

Igeen I0

I 0,00 I

Itotaal:I

0I 0,00 I


28,27


100,00 %

Tabel13: Bewerkingsschema van de zuigerpen.

44

v

'v .7' ::q UN·D 2B!t:?LERANCES UNLESS OTHERWISE S"'TED

TOJTOlERANllES TENII! ANDERS VERMELDfJ7!1 '''/'aa-;OoIH I(}J m) UN·O />03

.. R. in micron QlMEHSION I~NGlE ITI!JS"'M"r~m'ttiN~~NR. ~~MA... T HOEK

GENERAL UNIT PAlTERN HO "'OOEl Nil.ROUGHNESS EEHH, ........AlGE"""HE ~~- -RIJWH€IO .. -

mm.....~ ...

!I~ 551·nq..3,~00(:(- -1:1: R 001

~CALE PROJ. z~ORDER NO. I COM"', NR. '*i~:

SCH......L EUROP, .......- -E}@

1:'"~o

1:/..,z -...~-.. ;I;

~= •CL"'SS HO. I I r·/ IP-o/·'r"

- tz u "9 e r - d rf I s l a n 9 ?.It ,Pitt- 99 lf3

~- 1--- . \~~Mt I.J/ M '0 I: t- a IWWs, . it. I I~'

----AAH -

I I I:::=;.~." NV PHIUPS' GlOEILA.'..,PENF"BRIEKEN.EINDHOVEN-NEDERLAND I~:;~<i~. IDAT..

:.... '11 .... A4I

onderdeel: 13 Zuigerstang

uitgangsmateriaal: Messing Ms 58 volume [mm3]: 605,00

strip 60,5x5'">x2


lume [mm3]

fijnstansen 1 336,54

1 totaal:

1

1

1

336,54

1


268,46


44,37 %

Tabel14: Bewerkingsschema van de zuigerstang.

80.5

Fijnstansen:

y

.. ....:0

45

plaatdikte = 2mm.

dam- en wandbreedte = 2mm.

~~~~ "'.01...... I<..or .....~.

I e;. ~oto..ltM:.. ~o cJ..k

t ~ "" ....~~ \:.0 cl...i\

\..:,~ Lv,(.J........ ~er-

I.-.:.cu-Lv..~~~ '-o'''~~ "'.......A~llcti<.l<. e--- Io~,,_

h eu-- (0. or ) t1 ~ ~. ~ 6 '"- '-.. ..l- l '-..... ~ n:> k-r "'-L '--'-.

-

O\~~ ~ "'-01. C\~2.0<-~~,\a ,.. Q......- C).I2.--/ C. '2. 61 e\ ..t-..

.....

,

'\1 .·V :V' UN·D 28 :gt~:~~fan ~~~~~Js Ao,.~EERRt~M::l~O

~CD

[J.Jm) UN·D 603 f)Z'l.! 11t t /'rnr/! /! P1- I.. R. in micron !otMEHSIOH I..HGlE o::::m

SA~;>')H1!firNe~ HR ~:.MAAr HOEKGENERAL UNII PAITERH NO. MODEL NR.

RQVGHNESS EENH. ..A1.ClH(H( • - -iiiRlIWliEJO

lTYn~

~ - Cr. /7/. vett/75l.dl. 12,5 -1:

SCALE PROI. z~ORDER HO., COMM. NR. ~:.

SCHAAl. HIROP. .....- . -FJ-@ 1:~

1:1~z -~.--%-...

/o-on•

ClASS HO. I I E'-/{ru. /(a5 Utt! 11, 6 -:J91t4- J:\

rrM~ 1.1 M . n I: I' a ·~~s. .. ~I lar· -I i I~~.• NV PHIUPS' GLOEILAMPf:NfA8RIEKEN.EINOHOVEN-NEOERLANO 1~~Mi~. IC-AI IrOtlM Ail

_... - ......

onderdeel: 14 Krukas

uitgangsmateriaal: Cr.Ni. staal volume [mm3]: 169,35

as 02,5x34,5 (inkoop)


lume [mm3]

I buigenI

2I 0,00 I

I tomal:

I

2

I0,00 I


169,35


100,00 %

Tabel 15: Bewerkingsschema van de krukas.

46

I \

.'3/~tO.I'~'-'------1

~t~l

1'1

35"tq3 j 2t4~.t.~ ~-----=-=-------r} ... 5"2 t'O.~··

"

'f

"\/ '7 ::q. OLERANCES UNLESS OIHERWISE SfAlEO

~CDUN·D 28 TOLERAN!lES IENll) AHOERS VERMElO

~f1f fbI. I'JI1",n nO¥1}J m) UN·O 603 I.. R. in mIcron OlMEHSIO" IANGlE [[J!)

SAM"?~m'[t~~~HR. ~t"MAAI HOEKGENUAl UNIT 'PAITERH NO, MODEL HR.

RQI)(;HNESS EEHH. .J'"

AI.GEHENE :!~- - F!J./I /{ (,(-7. 9£"c.·IIVWHEIO "'-ITYTl ... '"~ ...

c~_

f1~ss. !15'St9 Rool -3,1 :r:r

SCALE PliO). z~ORDER "'0.1 COMM. HII. ~~'1.

SCHAAL EUROP. ......- -~@

x...~o

/:/.z -.... -"'x ,

I.. :/:

CLASS NO. I

I ~IfO-cb-'Y.Y

- I

~;t 5~4~I

illt.

fit/boom.'. ._--.-

1 -~ rl.1'1;rl/;~n ~m~s. M:I

I I I =-..:=:.~•• NY PHIUPS' GlOEILAMPENFA8RIEICEN.EINDHOVEN-NEDERLAND Ic:J"",t 10AI IJQtlM. A4- ........ - - .......

onderdeel: 15 Hefboom


strip 9,8*)x57x3


lume [mm3]

Ifijnstansen1

11

1205,49 1

Itotaal:

I

1

I

1205.491


470,31


28,06 %

Tabel 16: Bewerkingsschema van de hejboom.

ro'

- - - - - - -

57 ...

' ...I~

I_ _ _ 1.

47

Fijnstansen:

plaatdikte = 3mm.

dam- en wandbreedte = 2,5mm.

.... "..... :~2.:..:.:...2-::·.."

. .'.'. -

','

~.

..

,I ---'·'---1

,;1"'( "" '

0-~~'..., 1~', ~ '"~

'- - ~.: ..... I

'-+++-, ----',__.1

'\1 '7 :Vi lOLERANCES UNLESS OIHERWISE STAlED

~UN.D 28 IOlUANItH IENllJ ANDERS VERMElD rn

1)J mlUN.O 1>03 &L'L.1J. b Cla"o /I 111 I

"R. in micron DIMENSION !~NGlE o::::::I!JSAM,,(~~fmrNt;~ Nil ~~~M.-.AT "OE~

CENEIIAl UNIT PAITERN NO. Me..:-': "'A.l0UQ4NESS EENH,

~~-_......._---

AlGlMEHE -1IlJWHf.1O Ql-

ITYT\.....-'"

~,tc~_

/1fZS~, ROOf-Xx

SCALE ",01, z~OIlDEII NO.: COMM. Nil.

iSCHAAL EUROP, ...-- :-

E]-@x...__ 0

I: I.z -....-

i.. ::c .-- ...•ClASS HO. I I EI lO· 06· 'y"

J ~-/{ru.1< b/o/~ 2[,6 /

- fft'1.2. 93 LIb 1:\~~ III M I~ l- ~fl I~~~~S itl I~~' -..•.. ~-... --_ ..__ .- -Ll I 1--"'" N v PHILIPS' GlOFII ,lMPHJ~AI\OI~k'C'"c'.,n,,"",... ..... """ ....nl ....._ 1."'.1 r..... ....toGl,.. ...CIII

onderdeel: 16 Krukblok

uitgangsmateriaal: Messing Ms58 volume [mm3]: 2184,00

staf 28x13x6


lume [mm3]



boren + ruimen ,,5x6 1 117,81

boren + ruimen 0'2,5x6 1 29,45

boren + tappen M3x+2,5 2 28,63

totaal: 10 859,89


1324,11


60,63 %

Tabel 17: Bewerkingsschema van het krukblok.

48

.•,11)..-._ "

I

-C@-

\/ .~ :VI UN·D 28nlEAANS:E~ UNlE~~ O'HEAWI~E ~IAfEO

lOLEAANlIES IENllJ ANDERS VEAMElO

~CD g", ,t.,t ll12"()D(Jt

" R. in micron (}J ml CIJ!]ur:·o 603 (

DtMEN~'ON IANGLE~A""'~.t~rnrrN~~ NA

0'I1AAI NOEIC ..

GENEIIAl UN" PATTUN NO. MODEL NA.1l000HNESS UNH. ~-AlClM(HE ~~- -RUWHElD .-

mm ....~'"

0,9~c-

LOQerbron5 R18! -Xx- .

~SCAlE PlOl. z~ORDER NO. I CO,...,H.....

SCHAAL EUROP. ...~- -~@

x'"

1.:/~o... z -...... -.z~ ....

ClASS NO. 1 I OJ' I." •of)::"';

- .Bus.

EJl2f 1."t 99'-1 6-I

~~ tV /1"nl t·" Iwn~s. At'.1 Illi . -~

I I I~~- NY PHIUps· GLO~ILAMPENF"BRIEKEN.EINDHOVEN-NEDEIH~NO j~~f,,~~. 10AI IFolll1. ,..

onderdeel: 17 Bus

uitgangsmateriaal: lagerbrons volume [mm3]: 71,63

lager 05x03x4,2 07x1 (inkoop)


lume [mm3]

IgeenI

0I 0,00 I

Itotaal:I

0 I 0,00 Ivolume eindprodukt [mm3

]:

71,63


100,00 %

Tabel18: Bewerkingsschema van de bus.

49

-.;: .. : .-.:. .: .:

~E.."E.':>'~QE ...

'N Hr:s$o.i ..... ,c,

t'1A.a..4 f::,. ":""_ •

"\/ 'tj :VI UN·D 28rOlERANCE5 UNleSS QIHERWISE SIA lED

~[I]TOI.ER"HIIES 'ENZIl "NDER5 VERMHD

1/)11 f 1..", lM"'!tJ n (If()J m1 ~NGlEUN·O 60) I

.. R. in micron OIHEN510N CIJ!lSAM"r~mnTH~~NIf . ~1:~1'1"'" HOEK

CENERAl ':)HI!

~~_ :z,lyt,~I-o:.z( ~.3PAllER/< NO. MODEL "'If.

1f0000NESS UNH.Al.CEI'1ENE -RUWHf.1O .-....

fTYn ~ .....c:~_ -x:[

btl ,.01. z~ORDER /<0 . .' COM.... NIf ~;~

SCH......l ·EUAOP. ......- -.~@

x...~o ,... z -

{:I ......-orX~= .

CU'S NO. I I~/.

Ill-If/' ·'r~,

Ora (l.da:5.'. -

Oit! f.'ft 9:JI.tf --\

m1I tl!.~(n I~m~s. ,it' , l~'" -I ~'.OI NV PI'liUPS' GlOE'lAMPENFABRIEKEN.EINDHOVEN-NEDERLAND I)::~H';E IDA' I'ORM AdI . ..,........- ...-

onderdeel: 18 Draadas

uitgangsmateriaal: zilverstaal volume [mm3]: 282,74

as 03x40 (inkoop)


lume [mm3]

draadsnijden M3x4 1 5,37

draadsnijden M3x5 1 6,72

I totaal: I 2 [ 12,09 1


270,65


95,72 %

Tabel19: Bewerkingsschema van de draadas.

50

'-1

". oh. <. e _;;'" ••,". ,':;-

....: ..." '~:-!.40 ' ..._..... ~ ..:-:~-.;"

i.____ I

'~.• 0 0/~-~-'-

.....

"\I "9' ::q UN-D 28!<:llER"HCE~ UHlES~ orHERWI~E ~IA'EO

~rn'OlER.... rtE~ 'ENlll "HO£R~ VERMELO

11911' '''1. 4QSD.D fU I[}J m) UH.O 603., R. In micron O<MEN~ION I,AHGlE CIJ!J

v~~~mnr..~~N' ~~~lolA .. , HOEKClNERAl UN" PAITERN NO. MODtl HR.

ROUCHNESS EENH. -'A!.G£MENE « - -Rl./WH(Jl) ~

,mm

.J..e - 2: //ver~I:.a.o /x

z~OAOO NO. / co....... NA. <re"SCALE PROI. ..'SCHAAL EUItOP. "'-'- -

8@x..._0

1:1 eX -",e--x-= - .'

cuss HO. I j

~I10-06 "yy

"Ir- -fls f}!U t1t6!J5 I.,J-

I~ w.n ilin ~[t&.'s. it. I I~r -_J I I~'''OI N.V PHIUPs' GlOEILAMPENFABRIEKEN.::INOHOVEN-NEDERLANO ir.~Ml~ 'loAl IFORH. A4..c;..I~"'A"

onderdeel: 19 As

uitgangsmateriaal: zilverstaal volume [mm3]: 1178,10

,,5x60 (inkoop)


lume [mm3]

Igeen I0

I 0,00 I

I totaal: I 0 I 0,00 Ivolume eindprodukt [mm3

]:

1178,10


100,00 %

Tabel 20: Bewerkingsschema van de as.

51

y

.•J ...

'\/ .V' '-V.. R. in micron

lC?LERA..~.ES UNLESS OTHERWISE STAlEDUN.D 28 TOLERMlIIES TENllJ ANDERS VERMHO

()J mJ DIMENSION 1- a2 IANGLEt'""T I~o£ll:

ClHERALRQlJGHHESS

W!CAU

SCHAAL

1..1

UNIIEENH. -

-

--

PArTERN NO. HOOEl NI.

ORDER NO.1 co.... ,... NI.

~. ~fW:. l*t~~S. il'.1 Ii,H:I I ~~- N.V PHIUPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN.EINDHOVEN-NEDERlJ,ND I~::;~S~.

CLASS NO.

--

I

I I

f}29.1. 1. it' 39 ~16"-I./2Jl-

5/

.-IDA' f{' -4 J7 '1 l'c!!"'. ,,4

onderdeel: 20 Vliegwiel

uitgangsmateriaal: Aut.Cr. staal niet roost. volume [mm3]: 101610,89

staf 075x23


lume [mm3]

afkorten 075x3 1 13253,59

draaien 075x020x6 1 24622,23

draaien 060x020x2 1 3141,59

groefsteken 020X016 R=2 1 394,78

boren + ruimen 05x20 1 392,70

draaien 060x2 1 5654,87

totaal: 7 47459,76


54151,13


53,29 %

Tabel 21: Bewerkingsschema van het vliegwiel.

52

/ --0,',:JIn' -O...·;~i--

I

•

"\/ ·v .'V Il0,ERA"CES UNLESS OTHERWISE StATEDUN·D 28 TOlERA.. ltES TENlIJ ANDERS VERHElO

~CD 7!T,T,,,7. a n'-:-It "fJ'J

.. R. in micron 1}J ml ITI!IUN.O 603 /

[)tHENSION IANGLESAH"?.Jm~:;:~~NR. c;

MAAT HOEK

GENERAL UNIT PAITERH HO. MODEL HR.RClUGHNESS HNH.

~~-AlCEMtHE -RUWHElO "'-.....

rTVn ~ ...<~- /1 e:5 j .draad dl.S -1:x

SCAlf PlIOI. z~ORDER 140. I COMH. HR. l{

SCHAAL EUIIOP. ...-- -~@

1:-

1:/~O.. :z: -.....-a:Z~-=

CLASS HO. II.

. C' (()"o6 . ~

-l/~rdr/nJ,r -drjj/!:.fanJ 9221. t4 t :JJ ~1. E-

I~ V.nini:t.n 1M~~s, it- I~' -

I I ~I.OP

NY PHIUPS' GlOEILAMPENFABRIEKEN.EINDHOVEN-NEDERLAND IE~~'i~. 10AI __.I~OlIH. ,.-""'" .-

onderdeel: 21 Verdringer-drijfstang


as 01,5x39 (inkoop)


lume [mm3]

I buigen I 2 I 0,00 II totaaI:

I

2

I0,00 I


68,92


100,00 %

Tabel 22: Bewerkillgsschema vall de verdrillger-drijfstallg.

53

,

I

~1

---~-- 15-- -- ._--i...~1

I

~

if,

Ge

~.:"""'7/"""'"":.":"';-/"7"".-.7;·:rJ~--------nI!?:';lOl"lllE "R,A~H"'CE"~-':U::;Nl'r.E~;<~-;:;O;-;:rH~e::-:RW::::'S"E<~;-;:rA-;::IE':::'Dr---------r---------,-.-V V V UN·D 26 10lER..HlIES IEHill "HDER~ VEilMELD ~ rnCIJ!l

I) . 'I: UN.D bill II;( i u.. 2...LI6[;lftN~O ' 1.. R. in mIC ron }J m iD'MEN~'ON +0 ~ ANGLE S ---wi--MAAl ~ HOEK ~"M"l?H~n ING 'Ill. ~1.'1

PAIlEIlN NO HODEL NO'!.

--

--

- ....

mm

UNITUN".

GENERAL1l0000fiESS

Wr----''---t----1r---::-----------------------t--o ;o·-e-R-'10-.-,c-o-"'-"'-"-"-.-r-ou~SCALE PRo,...li ......N·

j~7l 8@iI=•

~Cl=...\S~N()....,·~~L--s-£en=h~.-------L--_1_~,....!-I-,..rr-. i~~+-5--.-.. f -'_'7_/_--- U2~'i. tv 93 '5~ --1-'---__. _

\t-"-m.;:.;;,~~tli.llo(ro~....J~ IM~~S' It'.1 I~~' -

I I..Jt=-...;;.':'... N V PHIliPS' GlO£ILAMPENFABRIEKEN.EINDHOVEN-NEDERLAND I~l)~~~ !OAI 5 -4 -! '1'i .T'c~-;:;-A4I

onderdeel: 22+23 Steun

uitgangsmateriaal: Messing Ms 58 volume [mm3]: 40925 t98

plaat 78x53x8 + staf 1320x25


lume [mm3]

atkorten 78x8x3 1 1872tOO

atkorten 50x8x3 1 1200tOO

frezen (ronde hoeken) R5x8 2 85 t84

frezen (schuine hoek) Ot5x42x7x8 1 1176,00

boren + tappen M4x15 2 305t36

boren + tappen M3x8 1 45t80

afkorten 020x3 1 942A8

draaien 016x5 2 201Ot62

boren 012x20 1 2261 t95

solderen 2 delen 1 Otoo

1 totaal:1

131

9900,05 1


31025t93


75 t81 %

Tabel 23: Bewerkingsschema van de steun.

54

y

5.1.3 In te kopen onderdelen

IN TE KOPEN STANDAARDONDERDELEN (volgens ontwerp)

IOoderdeel: Dr. IAaotal: IGlijlager-bus 06x03x5 24-25 2

Cil.schroeven. (din 912) M3x12 26-29 4

Cil.schroeven. (din 912) M4x12 30-31 2

Houtschroeven nr.8, L=20 32-35 4

O-ring MRC 020 36 1

O-ring MRC 017 37 1

Moer (din 934 KVP) M3 38-39 2

Stelschroef (din 916) M3x4 40-41 2

Kogellager 016x05x5 42-43 2

IN TE KOPEN STANDAARDONDERDELEN (grote serie)

deze onderdelen en halffabrikaten zijn in de overige tabellen verwerkt

Onderdeel: Aantal:

As (verdringerstang) zilverstaal 03x62 1

As (zuiger-pen) assenstaal 01,5h7x16 1

As (krukas) Cr.Ni. staal 02,5x34,5 1

Glijlager (bus) lagerbrons 05x03x4,2;07x1 1

As (draadas) zilverstaal 03x40 1

As (as) zilverstaal 05x60 1

As (verdringer-drijfstang) messing 58 01,5x39 1

Tabel 25: In te kopen standaardonderdelen.

55

5.1.4 Montage

IMontage I

onderdelen: bewerking: frequentie:

Montageplaat-Fundatieplaat schroeven 4

Montageplaat-Verhitter/Koeler schroeven 2

Montageplaat-Geleidingsbus solderen 1

Montageplaat-Zuigercilinder schroeven 2

Montageplaat-Steun schroeven 2

Verdringerstang-Verdringer-drijfstang persen 1

Verdringer-drijfstang-Hetboom persen 1

Draadas-Bus-Moer schroeven 1

Draadas-Steun-Moer schroeven 1

Krukblok-Krukas schroeven 1

Krukblok-As schroeven 1

As-Vliegwiel persen 1

Kogellagers-Steun persen 2

Kogellagers-As persen 2

schroeven 14

Totaal:7

22persen

solderen 1

Tabel 24: Bewerldngsschema van de montage.

56

5.1.50verzicht

Bewerkingen

dr g o- f da r ~ i ia 0 1 j e s

a d e n n f s cf d s f g s 0 h Tk r f t n r s s t p r b 1 I 1 p r

00 a r b a 1 u t t a 0 e ':l i a d e 0r a e 0 p A i e e n n k 1 j S e r e tt 1 Z r p m k k s s k g m s r s v ae e e e e e e e e e e e e e e e e e a

Onderdeel: n n n n n n n n n n n n n n n n n n I

Montageplaat 2 2 12 2 2 20

Geleidingsbus 1 2 1 2 2 8

Koelcilinder 1 3 3 2 6 1 16

Verhitterpijp 1 1 2

Verhitterdeksel 1 1 1 1 4

Dop 1 1 2

Pijp 1 1

Bodem 1 1 2

Verdringerstang 1 1

Verdr. montage 2 1 3

Zuigercilinder 1 2 2 3 1 1 10

Zuiger 1 2 3 6

Zuiger-pen 0

Zuigerstang 1 I1

Krukas 2 2I

Hetboom 1 1

Krukblok 2 4 2 2 10

Bus 0

Draadas 2 2

As 0

Vliegwiel 1 3 1 1 1 7

Verdr.drijfstang 2 2

Steun 3 2 3 4 3 1 16

Montage 1 7 14 22

ITotaal 11611618 H 9~ 17 12 12 11[11612 1114 19 HBTabel 26: Overzichtstabel van bewerkingen per onderdeel.

57

GJ onderdeel:volume [nun'] volume [mm'] % uitga~smateriaal

uitgangsmateriaal: eindproilukt: in em produkt:

1 Montageplaat 21147,00 17913,02 84,71

2 Geleidingsbus 2277,65 1369,94 60,15

3 Koelcilinder 76576,32 13900,53 18,15

4 Verhitterpijp 5989,45 5499,36 91,82

5 Verhitterdeksel 1731,80 629,89 36,37

6 Dop 222,11 178,19 80,23

7 Pijp 1172,82 1121,08 95,59

8 Bodem 2035,75 1237,00 60,76

9 Verdringerstang 438,25 432,95 98,79

10 Zuigercilinder 51522,12 5434,53 10,55

11 Zuiger 4834,91 1353,44 27,99

12 Zuiger-pen 28,27 28,27 100,00

13 Zuigerstang 605,00 268,46 44,37

14 Krukas 169,35 169,35 100,00

15 Hefboom 1675,80 470,31 28,06

16 Krukblok 2184,00 1324,11 60,63

17 Bus 71,63 71,63 100,00

18 Draadas 282,74 270,65 95,72

19 As 1178,10 1178,10 100,00

20 Vliegwiel 101610,89 54151,13 53,29

21 Verdr. -drij fstang 68,92 68,92 100,00

22-23 Steun (2-delig) 40925,98 31025,93 75,81

24-25 Glijlagerbus (2) 212,06 212,06 100,00

26-29 Cil.schr.M3 (4) 528,43 528,43 100,00

30-31 Cil.schr.M4 (2) 521,93 521,93 100,00

32-35 Houtschr. (4) 1108,35 1108,35 100,00

36 O-ring MRC 020-2 217,13 217,13 100,00

37 O-ring MRC 017-2 187,52 187,52 100,00

38-39 MoerM3 (2) 94,44 94,44 100,00

40-41 Stelschroef (2) 38,24 38,24 100,00

42-43 Kogellager (2) 1281,86 1281,86 100,00

I Totaal: 1 320.941,821 142.289,751 44,341

Tabel 27: Overzichtstabel van benodigd materiaal per onderdeel.

58

5.2 Het nieuwe motorontwerp

5.2.10verzichtstekening

~~._.--._.--.

~----------------------------------------~, /

I r------------------------------------~IIIIII

IIIIIIII II II/}--i--------------- ----------(,

~----------------------------------------~

~~._._._._.

t=======-- --- --=======================~L ~

59

....

5.2.2 Te fabriceren onderdelen

onderdeel: 1 Frame

uitgangsmateriaal: AlMgSiO,7 volume [mm3]: 35268,30

Aprofiel=1959,35, L=18

bewerkingen: frequentie: weggenomen

volume [mm3]

stafextrusie 1 0,00

afkorten Opp.x3 1 5863,08

ruimen 0l6x015,8x15 1 74,93

boren 02x5 2 31,42

boren 04,5x5 2 159,04

totaal: 6 6128,39


29139,91


82,62 %

Tabel 28: Bewerkingsschema van het frame.

60

I

.

(Y)

t

G4 t0 . 2 --r-

onderdeel: 2 Koeler

uitgangsmateriaal: AIMgSiO,7 volume [mm3]: 39036,24

Aprofiel=1084,34, L=36


lume [mm3]

stafextrusie 1 0,00

afk:orten Opp.x3 1 3253,02

Itotaal: I 2 I 3253,02 1


35783,22


91,67 %

Tabel 29: Bewerkingsschema van de koeler.

61

23,25

I 52

32,5. 0 ,5~-..I

I1,78~ ! M O"l

Irn,N

IlJ')

.I .....

l..D,

I

'\I --}

IilJ')N ,.....

onderdeel: 3 Verhitter

uitgangsmateriaal: Aluminium A199,5 volume [rom3]: 15653,55

plaat 120,25x104,14xl ,25


lume [rom3]

uitponsen 1 1751,02

diep- + duntrekken 1 0,00

dieptrekken 1 0,00

uitponsen 1 750,80

boren 02x2,38 4 29,91

I totaal:I

8I

2531,73 1

volume eindprodukt [rom3]:

13121,82


83,83 %

Tabel 30: Bewerkingsschema van de verhitter.120,25

i·

. .

~------0 0)~--EJ8

88

Uitponsen:

blenkdiameter:

Do = 119mm. (m.b.v. volumeinvariantie)

plaatdikte = 1,25mm.

dam- en wandbredte = 1,3mm.

Dieptrekken: zie volgende pagina.

62

119

59

1,9

I co,

v-Iv · (T\lS{)

I,

(I"l"..

~v-

I -'>S

:

I U'lN,

1,25 ....

52

32,5

IlJ8~ !

~co

I(Y)

,N·

IUI·

I " ,N'..0·

I.~I -~

~ i

I U1N ,....

Met behulp van de in de literatuur [8], [9] en [10], beschikbare formules is het mogelijk

om een schatting te maken voor het verloop van het dieptrekproces. Voor het gekozen

materiaal geldt een anisotropiefactor R=0,68 en een verstevigingsexponent n=0,36. De

b1enk wordt met pstempel=3,75mm. en Pmatrijs=3mm. diepgetrokken tot een beker met

D=59mm. In dezelfde slag wordt de beker dungetrokken tot een wanddikte van 1,25mm.

[ ]

1r 1f+I

m.u.v. de bovenste 7,25mm. waar een wanddikte S=So ~ =1,90mm. blijft staan,

waarbij ru de uitwendige straal is. Bij de tweede trek*) wordt de diameter gereduceerd tot

32,5 mm. totdat de beker een diepte heeft van 61,5 mm. Wederom geldt Pstempel=3,75mm.

en Pmatrijs=3mm. Ret gedeelte van de flens dat blijft staan, wordt, om de als gevolg van

anisotropie gevormde 'oren' te verwijderen, afgewerkt door de rand bij een diameter van

52mm. uit te ponsen.

*) Ondanks dat de berekeningen een aardige benadering geven van het uiteindelijke proces,

zal uit proefseries moeten blijken hoe het produkt daadwerkelijk gemaakt kan worden. Ret

is bijvoorbeeld mogelijk, dat tussen de eerste en tweede trek een gloeibehandeling zal

moeten plaatsvinden.

63

352,

"'Sf) l..!'I(l')

I~t::>\ -N- v~l.II V

VII ~(J)- v(2) v

'" II '6 .......,-91/

~ 02 ,8-0,015~-34,3'0,2

029,8_0 ,015

r--

-W~U)

-(l')

l.fI

't"U)

"Sf)/ rx:

30 0,5

I1/"""",-1 !1/ V1 I11 1/

6~~L.L....-+i_TI·I·I·!I·

j

oOJ

I

onderdeel: 4+5 Verdringer (2-delig) + montage

uitgangsmateriaal: Aluminium AIMgSiO,5 volume [mm3]: 14472,01

Platine 029,9x09,8xI2,00 Platine 029,9x9,9


lume [mm3]

slagextrusie 1 0,00

rollen 1 0,00

afkorten 014x09,3x4,1 1 352,64

afkorten 034,3x029,6x2,40 1 566,11

draaien 09,5x09,3xI9 *) 1 56,11

draaien 029,8x029,6x3,6 1 33,59

slagextrusie 1 0,00

afkorten 030x5 1 459,22

draaien 030X029,8x3,6 1 33,82

persen 1 0,00

I totaal:I

10 I 1501,49 1


12970,52


89,62 %

Tabel 31: Bewerkingsschema van de verdringer.

*) waarschijnlijk is het, om een lange levensduur te garanderen, nodig om de verdringer

dop te anodiseren. Hierbij vormt zich een circa 5 Ilm dikke aluminiumoxidelaag, waarmee

bij het afdraaien rekening dient te worden gehouden Lv.m. de toleranties.

64

U'l

I

... 0«

.. IIJ"l

IJ"l, ,

Nl"-

Il!l

'<t" I

onderdeel: 6 Zuiger-cilinder

uitgangsmateriaal: Aluminium AIMgSi1 volume [mm3]: 18237,54

platine 0'56,4x0'33xll, 1


lume [mm3]

slagextrusie 1 0,00

afk:orten 0'35,5x0'32x4,9 1 909,20

draaien 0'32,5x0'32x52,5 1 1329,78

boren 0'2x5 4 98,17

1 totaal:I

7I 2337, 15 1


15900,39


87,18 %

Tabel 32: Bewerkingsschema van de zuiger-cilinder.

*) waarschijnlijk is het, om een lange levensduur te garanderen, nodig om de cilinder te

anodiseren. Hierbij vormt zich een circa 5 JLm dikke aluminiumoxidelaag, waarmee bij het

afdraaien rekening dient te worden gehouden i.v. m. de toleranties.

65

..lfl

onderdeel: 7 Zuiger

uitgangsrnateriaal: Aluminium AIMgSil volume [rom3]: 19477t 81

platine 932t 9x96x23 t 7


lume [mm3]

slagextrusie 1 OtOO

afkorten 91Ot 5x95 t 5x5 1 314t 16

afkorten 933x922 t 5x4 t 9 1 2239,30

draaien 933x932,5x25 1 643 t 04

draaien 91Ot 5xB9,5x57,5 1 903,21

boren 95x5 2 196,35

[ totaal: I 7 I 4296t 061


15181 t 75


77t 94 %

Tabel 33: Bewerkingsschema van de zuiger.

~ waarschijnlijk is het t om een lange levensduur te garanderen, nodig om de zuiger te

anodiseren. Hierbij vormt zich een circa 5 f'm dikke aluminiumoxidelaag, waarmee bij het

afdraaien rekening dient te worden gehouden i.v.m. de toleranties.

66

3

6,5

onderdeel: 8 Zuiger-drijfstang


Aprofiel= 512,17, L=9,5


lume [mm3]

stafextrusie 1 0,00


ruimen e8xe7,8x6,5 2 32,26

I totaal: I 4 I 1568,771


3296,85


67,76 %

Tabel 34: Bewerkingsschema van de zuiger-driffstang.

67

N

o

I..J"l"-,

onderdeel: 9 Krukblok


Aprofiel= 130,26, L=8


lume [mm3]

stafextrusie 1 0,00


ruimen "5x"4,8x5 2 15,39

totaal: 4 4n~ 1,.,""", ~


635,91


61,02 %

Tabel 35: Bewerkingsschema van het krukblok.

68

I

--+--I

75. 0 ,5

onderdeel: 10 Vliegwiel


staf 1375x17


lume [mm3]

afkorten 1375x3 1 13253,59


Itotaal: I 2 I 13528,48 1


61575,22


81,99 %

Tabel 36: Bewerkingsschema van her vliegwiel

69

I

-Efj-I

onderdeel: 11 Pulley


staf e20x9


lume [mm3]

afkorten e20x3 1 942,48


groefsteken 020x016 R=2 1 394,78

I totaal: I 3I

1455,07 1


1372,36

in % van uitgangsmateriaa\:

48,54 %

Tabel 37: Bewerkingsschema van de pulley.

70

-000

-1--- U"l

18,1

coN-Oel> -+ + 0- 1------I-- l..!'I el>el>

(X)

22,5

000

-1-------_.- ""U"l

30,1

...0

00

-+-------------f-U"l

42,1 ,5

10

52 52 28

5.2.3 In te kopen onderdelen

IN TE KOPEN STANDAARDONDERDELEN (volgens ontwerp)

I Onderdeel: nr. IAantal: IGlijlager-bus (cilinder) 08x05x22,5 12 1

Glijlager-bus (kraag) 08x05x6,5 ;011xl,5 13 1

as (Krukas) 05x18 14 1

as (Zuigeras) 05x30 15 1

as (As) 05x42 16 1

sillikonen-ring (zie tek.) 056,5x032,5x2 17 1

sillikonen-ring (zie tek.) 056,5x032,5xl 18 1

sillikonen-ring (zie tek.) 028x01Oxl 19 1

cil. schroef M2x60 20-23 4

moer M2 24-27 4

houtschroef nr.8; L=20 28-29 2

kogellager 016x5x5 30-32 2

Tabel 37: In te kopen standaardonderdelen.

71

5.2.4 Montage

Montage

onderdelen: bewerking: frequentie:

Fundatieplaat-Frame schroeven 2

Frame-Verhitter-Koeler-Zuiger-cilinder schroeven 4

Zuigeras-Zuiger persen 1

Zuiger-drijfstang-Glijlagerbus (cilinder) persen 1

Glijlagerbus (kraag)-Zuiger-drijfstang persen 1

Krukas-Krukblok persen 1

Krukblok-As persen 1

As-Vliegwiel persen 1

As-Pulley persen 1

As-Kogellagers persen 2

Kogellagers-Frame persen 2

schroeven 7

Totaal:11

18persen

Tabel 38: Bewerkingsschema van de montage.

72

5.2.5 Overzicht

s sd t 1 g1 a a re f g 0 s

~e e a e cx x f d f h Tr t t r k r r s p p r

0e r r 0 0 a b u t 0 e 0k u u 1 r a 0 1 e n r e tk s s 1 t 1 r m k s s v ae i i e e e e e e e e e a

Onderdeel: n e e n n n n n n n n n IFrame 1 1 4 1 7

Koeler 1 1 2

Verhitter 2 4 2 8

Verdringer 2 1 3 3 9

Verdr. montage 1 1

Zuiger-cilinder 1 1 1 4 7

Zuiger 1 2 2 2 7

Zuigerstang 1 1 2 4

Krukblok 1 1 2 4

Vliegwiel 1 1 1 3

Pulley 1 1 1 1 4

Montage 11 7 18

Totaal 2 4 4 1 12 6 16 7 1 2 12 7 GTabel 39: Overzichtstabel van bewerkingen per onderdeel.

73

GJ onderdeel:volwne [10m3

] volwne [10m3] % uitga~smateriaal

uitgangsmateriaal: eindproaukt: in em produkt:

1 Frame 35268,30 29139,91 82,62

2 Koeler 39036,24 35783,22 91,67

3 Verhitter 15653,55 13121,82 83,83

4-5 Verdr. + montage 14472,01 12970,52 89,62

6 Zuiger-cilinder 18237,54 15900,39 87,18

7 Zuiger 19477,81 15181,75 77,94

8 Zuigerstang 4865,62 3296,85 67,76

9 Krukblok 1042,08 635,91 61,02

10 Vliegwiel 75103,70 61575,22 81,99

11 Pulley 2827,43 1372,36 48,54

12 Glijlagerbus (cil) 689,19 689,19 100,00

13 Glijlagerbus (kraag) 312,20 312,20 100,00

14 as (Krukas) 353,43 353,43 100,00

15 as (Zuigeras) 589,05 589,05 100,00

16 as (As) 824,67 824,67 100,00

17 Sillikonen-ring 3020,64 3020,64 100,00

18 I Sillikonen-ring 1510,32 1510,32 100,00

19 Sillikonen-ring 537,21 537,21 100,00

20-23 Cil. schroef (4) 711,24 711,24 100,00

24-27 Moer M2 (4) 62,96 62,96 100,00

28-29 Houtschroef (2) 554,18 554,18 100,00

30-31 Kogellager (2) 1281,86 1281,86 100,00

Totaal: 236.434,23 199.427,90 84,35

Tabel 40: Overzichtstabel van benodigd materiaal per onderdeel.

74

LITERATUUROPGAVE

[1] Walker, G., Stirling-cycle machines. Oxford University Press, Oxford, 1973.

[2] Schlosser, W.M.J., De levensvatbare stirlingmotor. In: Ingenieurskrant, no 10

jaargang 5, (1993).

[3] Senft, J.R., Ringbom Stirling Engines. Oxford University Press, Oxford, 1993.

[4] Walker, G., Senft, J.R., Free Piston Stirling Engines, Lecture Notes in Enginee

ring. Springer-Verlag, Berlin, 1985.

[5] Organ, A.J., Thermodynamics and gas dynamics of the Stirling cycle machine.

Cambridge University Press, Cambridge, 1992.

[6] Van Koppen, C.W.J., e.a., Energie = Techno1ogie. Collegedictaat 4617, Techni

sche Universiteit Eindhoven, 1988.

[7] Senft, J.R., A mathematical model for single-cylinder Ringbom Stirling engines.

Proc. 19th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Paper 849125,

1984.

[8] Ramaekers, J.A.H., de Winter, A., Kessels, M.W.H., Deepdrawability of a round

cylindrical cup. T.U.E. onderzoeksrapport W.P.A. 120007, Technische Universi

teit Eindhoven, 1994.

[9] Kals, J.A.G., Houtackers, L.J.A., Orientatie Produktietechniek A en B; Omvor

mende bewerkingen, Omvormwerktuigen. Collegedictaat 4511, Technische

Universiteit Eindhoven, 1987.

[10] Lange, K., Handbook of metalforming. Mc.Graw-Hill, London, 1985.

75

Documents

De stirlingmotor : principe en bouwplan · De Stirlingmotor ontleent zijn naam aan de uitvinder (1816) van de eerste regeneratieve motor met een gesloten cyclus: de Schotse predikant