Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Construction and operation of heat engines using elements made of shape memory alloys

Katarzyna Anna Skarżycka

Abstract

The purpose of the thesiss was presenting an issue of shape memory alloys – their construction, structure, properties. The second chapter describes in detail the mentioned parameters, showing the historical context of the research and experiments. In addition, the principle of operation of shape memory alloys based on two stable phases has been explained in it. The material works in such a way that when it is in the martensitic phase and therefore at relatively low temperature, it is very susceptible to deformation, even plastic. However, when it is heated to a certain temperature, it returns to the original, memorized shape. The chapter introduces the contemporary use of "intelligent" materials. In the theoretical part, presented more precisely nitinol - the most common of alloys. The focus was on its specific properties and methods of its application in medicine or industry. The fourth chapter is devoted to the design and principles of operation of already existing thermal engines based on shape memory alloys elements. A few of the most well-known, patented solutions have been described, which is the introduction to the next part of the paper - the design of own engine. The original project presents the concept of a mechanism converting thermal energy into mechanical energy due to the use of a wire with shape memory. The individual parts were planned to be printed on a 3d printer, so as to create, as lowermost as possible, non-standard elements as closely as possible to the designed structure. For this purpose, the initial project was made in the CAD program - Solid Works. Then, individual parts were transferred to the KISSlicer program, used to prepare the model for printing. After printing, the mechanism was put together and checked whether it moves in a previously established way. The result of the work and the way to create a properly working mechanism are presented in the following paper.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Katarzyna Anna Skarżycka (FACME) Katarzyna Anna Skarżycka,, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Title in Polish
Budowa i działanie silników cieplnych wykorzystujących elementy wykonane ze stopów z pamięcią kształtu
Supervisor
Zdzisław Chłopek (FACME/IV) Zdzisław Chłopek,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Maciej Tułodziecki (FACME/IV) Maciej Tułodziecki,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Certifying unit
Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Affiliation unit
Institute of Automotive Engineering (FACME/IV)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
02-07-2019
Issue date (year)
2019
Internal identifier
SIMR; D-2167
Reviewers
Marcin Krzysztof Wojs (FACME/IV) Marcin Krzysztof Wojs,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME) Maciej Tułodziecki (FACME/IV) Maciej Tułodziecki,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Keywords in Polish
1. Materiały z pamięcią kształtu 2. Nitinol3. Silnik cieplny
Keywords in English
1. Shape memory alloys2. Nitinol3. Heat engine
Abstract in Polish
Celem napisania pracy było przybliżenie istoty stopów z pamięcią kształtu – ich budowy, struktury, właściwości. Rozdział drugi szczegółowo opisuje wymienione parametry, ukazując kontekst historyczny prowadzonych badań i doświadczeń. Ponadto wyjaśniono z nim zasadę działania stopów z pamięcią kształtu na podstawie dwóch stabilnych faz. Materiał pracuje w ten sposób, że kiedy znajduje się w fazie martenzytycznej, a tym samych w stosunkowo niskiej dla siebie temperaturze, jest bardzo podatny na odkształcenia, wręcz plastyczny. Natomiast gdy zostanie podgrzany do pewnej charakterystycznej dla siebie temperatury wraca do pierwotnego, zapamiętanego kształtu. Rozdział przybliża współczesne wykorzystanie materiałów „inteligentnych”. W części teoretycznej przedstawiono również dokładniej nitinol – najpowszechniejszy ze stopów. Skupiono się na jego konkretnych właściwościach oraz sposobach zastosowania go w medycynie czy przemyśle. Rozdział czwarty poświęcono konstrukcji i zasadzie działania już istniejących silników cieplnych opierających swoje funkcjonowanie na wykorzystaniu elementów z pamięcią kształtu. Opisano kilka najbardziej znanych, opatentowanych rozwiązań, co stanowi wprowadzanie do następnej części pracy jaką jest projekt własnego silnika. Autorski projekt przestawia koncepcję mechanizmu zamieniającego energię cieplną na energię mechaniczną dzięki zastosowaniu w nim drutu z pamięcią kształtu. Poszczególne części planowano wydrukować na drukarce 3d, tak, aby jak najniższym kosztem stworzyć nieznormalizowane elementy możliwie najbardziej dopasowane do zaprojektowanej konstrukcji. W tym celu, wstępnego projektu dokonano w programie CADowskim – Solid Works. Następnie poszczególne części przeniesiono do programu KISSlicer, służącego do przygotowania modelu do wydruku. Po wydrukowaniu, złożono mechanizm w całość oraz sprawdzono, czy porusza się w założony wcześniej sposób. Efekty działań oraz drogę do stworzenia poprawnie pracującego mechanizmu przedstawiono w poniższej pracy.
File
  • File: 1
    Katarzyna_Skarżycka_praca_inżynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 34915

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTee72fcf8fab34ef19f624f17367f224d/
URN
urn:pw-repo:WUTee72fcf8fab34ef19f624f17367f224d

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page