Introductie
Reeds in 2006 ontwierp ik de "Eenvoudige 2-takt motor Debbie"; klik hier voor de betreffende pagina. Ik mag zeggen dat dit een succesvol model is gebleken, afgaande op de zeer vele malen dat deze motor is nagebouwd door modelbouwers uit alle windstreken van onze aardbol en dit met succes voor zover dat aan mij is terug gemeld.
Eerlijk gezegd heb ik de "Eenvoudige 2-takt Debbie" zelf ook altijd wat grofstoffelijk gevonden en niet een van mijn fraaist ogende modellen.
Dit alles bracht mij ertoe om van deze motor een aanzienlijk kleinere uitvoering te maken met een behoorlijk aantal vereenvoudigingen, zodat niet alleen het maken ervan simpeler wordt maar ook de betrouwbaarheid van het 2-takt proces. Vanwege de veel kleinere afmetingen heb ik hem de "2-takt Puppy" gedoopt.
Het lijkt mij een erg geschikt model voor modelbouwers met een tamelijk kleine draai- en freesbank.
Het ontwerp.
Onlangs kreeg ik een replica van een bevriende modelbouwer op mijn werktafel omdat hij zijn motor toch niet goed aan de praat kreeg. Het verraste mij toch nog dat ikzelf zoveel tijd nodig had om de oorzaak van de problemen op te sporen en die op te lossen, hetgeen overigens uiteindelijk wel lukte. Het toont weer eens aan dat het maken van een zo'n model motortje volgens tekening nog iets anders is dan het goed te laten lopen. Foutjes zitten vaak in een klein hoekje en de gevoeligheden liggen meestal in het afstellen van het proces, anders dan de in de puur mechanische uitvoering.
Ik heb van deze "reparatie" vooral geleerd dat het ontwerp van deze 2-takt motor op een aantal punten nog verder kon worden vereenvoudigd en verbeterd.
Onderstaande CAD figuren illustreren het ontwerp van deze verbeterde MK2 versie van de "2-takt Puppy"; update datum 23 december 2019 :
Enkele karakteristieken:
1. De cilinder is van perlietisch GG25 gietijzer. Tesamen met de aluminium steun eronder gedraagt deze combinatie zich op de aluminium montageplaat als een goede heat-sink zodat de temperatuur van de cilinder ver beneden aanvaardbare waarden blijft.
2. De zuiger is ook van GG25 perlietisch gietijzer. De zuiger bevat geen zuigerveer en geforceerde smeer- of koelvoorzieningen zijn niet nodig. Het is wel aan te bevelen om zo nu en dan een druppeltje olie of WD40 op de zuiger te doseren door het uitlaatgat in de cilinder om de oppervlakken van de zuiger en de cilinder "in goede conditie" te houden. Doe dit vooral als de motor voor langere tijd word opgeslagen.
3. De vonken worden gemaakt met het "Mini Blokker circuit" met een zeer kleine reed schakelaar die wordt aangestuurd door een Neodymium magneetje in het vliegwiel of desgewenst met een microswitch onder een nokschijfje op de kruk-as. Het vonkcircuit is in de houten voet ingebouwd alsmede de 1,5 volt penlite batterij daarvoor en een aan/uit schakelaar.
De zelf gemaakte bougie bestaat uit een Teflon isolator met een hoogspannings-elektrode van veren staaldraad die in een 3mm draadeind is gesoldeerd. De Teflon isolator is in een messing huis geschroefd die in de cilinderkop is wgeschroefd. Deze schroefdraad verbindingen zijn ook automatisch luchtdicht in en op de Teflon.
4. De Benzinedamp carburateur is een kleinere en langwerpige glazen variant van de standaard messing uitvoering die veel te groot zou zijn voor dit kleine model.
5. De afmetingen en het gewicht van van deze "Puppy" zijn fors kleiner dan zijn voorganger (de "Eenvoudige 2-takt Debbie"). Met een beetje passen en meten gaan er 6 van in een schoenendoos terwijl de voorganger ervan daar niet eens goed in past. Deze "Puppy" weegt ca. 800 gram hetgeen ruim 7 keer minder is dan zijn grote voorganger met o.a. de relatief grote auto bobine daarin.Het enige dat exact gelijk is aan de "Eenvoudige 2-takt Debbie" is het 2-takt proces zelf.
De uitwerking.
1. De cilinderboring.
De cilinderboring moet zuiver cilindrisch en mooi glad zijn. Honen is vermoedelijk wel de beste methode maar het kan ook met een verstelbare ruimer als men niet over hoon gereedschap beschikt. Ga daarbij als volgt te werk:
Het cilindergat globaal uitboren en dan uitdraaien tot de gewenste diameter met ca 0,1mm ondermaat. Dan het gat handmatig opruimen met een verstelbare ruimer omdat die dan zichzelf zoekt in de cilinderboring. De ruimer in de bankschroef klemmen met het platte uiteinde van de conus; dus niet de ruimer draaien maar de cilinder handmatig over de ruimer in de bankschroef. Steeds ruim olie toevoegen. Bij dat ruimen de cilinder steeds meerdere malen omkeren bij eenzelfde instelling van de ruimer totdat die er soepel doorheen loopt. Daarna deze procedure herhalen waarbij de ruimer een fractie groter is ingesteld. Deze bewerkingen net zolang herhalen totdat er eigenlijk geen diameter verschil meer meetbaar is over de gehele lengte van de boring die dan ook vanzelf mooi glad zal zijn.
De diameter die dan ontstaat hoeft niet exact gelijk te zijn aan die van de tekening omdat de zuiger pas hierna passend in de cilinder wordt gemaakt, zie onder punt 3.
Het kan ook wel heel goed gaan als je het cilindergat mooi glad uitdraait met een scherpe binnenbeitel waarbij je altijd van buiten naar binnen moet draaien met de laagste voedingssnelheid. Bij de laatste keer de beitel van het materiaal wegdraaien voordat je de beitel terugtrekt. Als de draaibank goed uitgelijnd is zal de boring ook mooi cilindrisch zijn (minder dan 0,02mm tapsheid). Als dat niet het geval is kun je altijd nog de methode toepassen zoals ik hierboven heb beschreven.
2. De geleiding van de zuigerstang in de cilinder bodemplaat.
De zuigerstang moet nagenoeg lekvrij en met relatief lage wrijving door de onderste cilinderflens op en neer kunnen lopen. Daarom moet de hardlijn van deze cilinderplaat zo goed mogelijk samenvallen met de hartlijn van de cilinderboring om ervoor te zorgen dat de zuiger niet gaat wringen. Daarom heeft de cilinderplaat een opstaande rand die met een zuivere passing in de cilinderboring past. Door de cilinderplaat met deze opstaande rand in de draaibank in te klemmen kan de boring voor de zuiger-as zodoende mooi centrisch worden gemaakt t.o.v. de hartlijn van de cilinderboring.
Omdat het toch nog wel lastig is om deze hartlijnen exact en 100% op elkaar te krijgen heb ik een ruberen O-ring om de zuiger-as gelegd die in een kamer in de cilinderplaat ligt. Deze O-ring wordt licht aangedrukt met schroefstukje in de cilinderbodem. De O-ring kamer heeft een iets grotere diameter dan die van de O-ring zodat de zuiger-as automatisch de hartlijn van de cilinder zal opzoeken in het verticale vlak. De diameter van de boring in de cilinderplaat is ook wat groter dan de diameter van de zuiger-as om te voorkomen dat die as de cilinderplaat raakt.
3. De samenstelling van de zuiger met zijn as.
Om ervoor te zorgen dat de hartlijnen van de zuiger en die van zijn as exact samenvallen kan men het best als volgt te werk gaan:
- Draai de zuiger met een diameter overmaat van 1 a 2mm en maak daarin ook het centrale schroefgat voor de as van de zuiger;
- Maak de as van de zuiger met aan weerszijden de schroefdraad volgens tekening en schroef die met wat Loctite 603 in de zuiger. Bij voorkeur de Loctite doorharden op 50 a 60 graden Celsius gedurende een klein uur waardoor er een zeer sterke en luchtdichte verbinding ontstaat. Doorharden bij kamertemperatuur kan ook maar dat duurt dan wel enkele uren voor hetzelfde resultaat;
- Draai de diameter van de zuiger in kleine stapjes terug met de zuiger-as in de spantang van de draaibank totdat de zuiger precies past in de cilinderboring met een de kleinst mogelijke speling maar in ieder geval niet groter dan 0,02mm
4. Het vonk systeem
Vanwege de kleine afmetingen van deze Puppy is het niet mogelijk om een standaard auto- of motorfiets bobine in motorvoet in te bouwen. Dergelijke bobines zijn vrijwel net zo groot als deze hele motor zelf dat is natuurlijk een wanverhouding.
Daarom heb ik hier wederom het mini circuit uit een Blokker gasaansteker toegepast; klik hier voor de betreffende pagina. Onderstaande foto toont het circuit in de houten voet met de 1,5 volt penlite batterij en een aan/uit schakelaar.
Op de pagina van dit Blokker vonksysteem staan twee alternatieven voor de aanpassingen ervan. Het alternatief 1 is de meest eenvoudige waarbij de thyristor simpelweg is vervangen door een micro switch die gemonteerd moet worden onder de startpoelie met schakelnok; zie de CAD figuren boven aan deze pagina (de microswitch is daarop niet getekend). Omdat bij dit alternatief 1 de contacten van de microswitch op den duur gaan inbranden heb ik later het alternatief 2 ingebouwd waarbij de triggering van de vonk gebeurt met een reed switch met zeer lage stuurstroom voor de schakel thyristor op dit circuit. Overigens kan men hierbij dan ook probleemloos een microswitch gebruiken in plaats van de reed switch als men daar de voorkeur voor heeft.
De vonk moet komen precies op het moment van de maximale compressie, dus in de TDP positie van de zuiger; dit is tamelijk kritisch.Het opstarten van de motor
Vul de carburateur ongeveer half met gewone auto benzine of Coleman Fuel.
Zeker de eerste keren is het handig de motor op te starten met behulp van een boortol met daarin een hulpstuk met twee 3mm pennetjes die ruim passen in de twee gaatjes van de startpoelie. Zet de gasmengsel regelaar op de carburateur eerst ver open en schuif die tijdens het opstarten geleidelijk verder dicht totdat men de motor hoort aanslaan. Rondom die instelling zal het motortje goed lopen en kan men de snelheid nog wat varieren door de regelaar ietwat te verschuiven over de sleuf in de leiding. Als de motor eenmaal gelopen heeft kan die ook gestart worden met enige ferme zetten aan het vliegwiel.
Hieronder een YouTube video van de MK1 versie (Ik hweb nog geen video van de MK2 versie gemaakt):
Tekenpakket
Ik heb van deze Puppy 2-takt MK2 een CAD tekening pakket gemaakt; klik hier voor het aanvragen daarvan.
! Onderstaande video's
zijn nog MK1 versies !
Mooie replica van Jaap van Wijk:
Replica van Jim Aussie:
Replica van Leonidas Farmakis:
Replica gemaakt door
Jorn van der Hoek
Een vrije versie van
Walter Korthaeuer:
Mooie replica van Honda Forza:
