041

2.

MECHANIZMY ROBOCZE

Zadaniem mechanizmu roboczego jest zrealizowanie obiegu cieplnegę Stirlinga w określonym układzie konstrukcyjnym silnika oraz przekazanie wykonanej pracy do odbiornika mocy. Najczęściej wykorzystywaną formą odbioru energii jest ruch obrotowy, co przy postępowo-zwrotnym ruchu tłoka i wypornika wymaga zastosowania określonej konstrukcji mechanizmu łączącego tłoki z obracającym się wałem. Zgodnie z teorią Schmidta [50] przy harmonicznym ruchu tłoków wskazane jest określone ich przesunięcie fazowe. Ponadto względy konstrukcyjne i wytrzymałościowe ograniczają wielkość nacisków bocznych na tłoki oraz narzucają sposób uszczelniania przestrzeni roboczej. Do najczęściej stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych mechanizmu roboczego należą mechanizmy: korbowy, romboidalny, ze skośną tarczą oraz korbowo-wahaczowy. W przypadku odbioru energii w ruchu postępowo-zwrotnym przeważa zastosowanie układu bezkorbowego.

2.1. MECHANIZM KORBOWY

Prostota budowy, pewność działania oraz bogate doświadczenie konstrukcyjne, wynikające z powszechnego i wieloletniego zastosowania mechanizmu korbowego w silnikach spalinowych tłokowych, stawia go w rzędzie najbardziej przydatnych mechanizmów również w budowie silników Stirlinga, w szczególności podwójnego działania oraz układach a i y pojedynczego działania. W zależności od rozwiązania silnika możliwe jest zastosowanie mechanizmu bezwodzikowego lub wodzikowego. W pierwszym przypadku (rys. 2.la) tłok połączony przegubowo z korbowodem i prowadzony w cylindrze przenosi naciski od sił poprzecznych. W drugim przypadku (rys. 2.Ib) tłok wraz z trzonem jest złączony z wodzikiem prowadzonym w kadłubie silnika i przenoszącym naciski boczne. To ostatnie rozwiązanie umożliwia odciążenie skrzyni korbowej przez zastosowanie uszczelnienia trzonu i przestrzeni buforowej lub roboczej bezpośrednio pod tłokiem. Charakterystyka ruchu tłoka, decydująca o zmianie parametrów termodynamicznych gazu roboczego, jest określona zależnościami:

45