Предыдущая статья о том, как появился «Сороед»: https://habr.com/ru/articles/967354/
С ноября прошлого года появилась целая линейка оборудования для уборки улиц, листьев, и даже для механизации уборки подстилки денников в конюшнях.
Мы подозревали, что области применения коммунального пылесоса шире, чем просто уборка листьев, но о такой экзотике даже не догадывались.
В этом материале расскажу о последней разработке. Эта история началась с сообщения из Казахстана.
- «Здравствуйте, может ли ваш пылесос всасывать «баклашки»? Нам нужен агрегат для сбора ПЭТ бутылок из сетчатых контейнеров.»
- «Да, собирает бутылки вместе с другими отходами. Но объемом не более 1,5 литров. Расскажите, в чем цель сбора именно ПЭТ?»
Оказалось, в Казахстане и других странах СНГ есть отдельный бизнес в сфере раздельного сбора мусора. У нас во дворах можно встретить сетки, как на фото ниже. Сознательные граждане выбрасывают туда пустые бутылки из-под воды, лимонада, масла, молока и т.д.
В городах стоят сотни таких контейнеров, которые обслуживает компания. Из всех контейнеров бутылки собирают и везут на полигон переработки, где их готовят к повторному использованию. Прелесть ПЭТ – рециклинг. А головная боль – ручной труд.
Из сеток рабочие вручную забрасывают в грузовик (например Газель) содержимое. Масса бутылок мала, но объем большой. Ворочать контейнеры довольно тяжело. Работа тяжелая, грязная, низкоквалифицированная. Дефицит кадров постоянный. Это большая головная боль для руководителя компании, когда надо работать, а рабочие не вышли – загуляли, обиделись, проспали и т.д. Любой предприниматель знает какая нервотрепка – собирать рабочих.
Выход напрашивается сам собой – механизация процесса погрузки и исключение ручного труда.
Есть ли альтернативы? Да – использовать кран. Это спецтехника, дорого и не везде проедет.
Задача
Разработать погрузчик ПЭТ бутылок разного объема от 0,5 до 5 л для установки в кузов Газели. Требования – замена ручного труда минимум одного человека, использование оператором-водителем без специальной квалификации. Ув��личение объема перевозимых бутылок в одном кузове. Максимально возможная производительность. Минимальное место в кузове автомобиля для пылесоса-сборщика.
Что делали и с чем столкнулись
Наработки уже были, и мы приступили к решению задачи. Предстояло переделать наш пылесос и попутно протестировать множество параметров, проверить гипотезы и «хотелки». Не все получилось, но итог удивил нас и порадовал заказчика.
Что нужно сделать:
увеличить производительность пылесоса-погрузчика;
понять технологию погрузки;
изменить конструкцию пылесоса;
замерить, насколько уменьшится объем бутылок после дробления крыльчаткой пылесоса.
Производительность пылесоса - это баланс между диаметром всасывающего шланга, шириной улитки пылесоса или камерой разряжения, размером лопастей крыльчатки и мощностью ДВС.
На момент разработки погрузчика бутылок у нас уже есть испытанные на листве и мусоре ДВС мощностью 9 л.с., улитка высокого давления, крыльчатка.
В первых версиях коммунального пылесоса «Сороед» использован всасывающий шланг диаметром 160мм.
Для бутылок этого маловато, если хочется универсальный «бутылкосос» для любого объема ПЭТ.
Линейные размеры бутылок 1,5 литра – высота 320 мм, диаметр 90 мм бутылка 5 литров – высота 320 мм, диаметр 150 мм.
Всасывающее сопло 160 мм позволяет забирать такие бутылки, но только «вдоль», по диаметру они проходят.
Тестируем следующие диаметры шлангов 200, 250, 300 мм, одновременно наблюдая за нагрузкой двигателя и поведением бутылок.
Уже на 200 мм шланге видим:
сила всасывания увеличилась;
поток воздуха позиционирует часть бутылок, как нам надо.
Шланг 250 шланг дает еще лучший результат. А еще подтверждает нашу догадку: забор бутылок намного эффективнее осуществлять в горизонтальной плоскости, а не сверху сетки для сбора ПЭТ. Гравитация и сила всасывания пылесоса-загрузчика позиционирует бутылки как нам надо и направляет в сопло не поперек, а вдоль.
Можно было остановиться на этом, т.к. заказчика все устраивало. Однако, любопытство победило несмотря на риск перегрузить двига��ель. Шланг на 300 мм – это зверь. Он повышает производительность забора в 2 раза.
Для данной технологии сбора ПЭТ бутылок диаметр всасывающего шланга может быть меньше максимального линейного размера бутылки (ее высоты). Сбор эффективнее осуществлять с горизонтальной площади, а не сверху контейнера. Для этого лучше использовать контейнеры с нижней дверкой.
Как мы разрабатывали сборщик бутылок:
Параллельно с тестированием диаметра всасывающего шланга выполнялась проверка размера крыльчатки, силы выброса и нагрузки на двигатель.
Силу выброса измеряли флажком, установленным на выходном сопле, на основе его отклонения воздушным потоком.
Нагрузку на двигатель вычисляли исходя из объема потребляемого топлива на единицу времени.
В конечном итоге нашли оптимальный вариант.
Полученная производительность позволяет засасывать даже частично наполненные жидкостью бутылки (до ½ объема). Не рекомендуем злоупотреблять этим, т.к. бутылка разрушается крыльчаткой, а жидкость выливается в кузов.
Конструкция
Изменение конструкции пылесоса-погрузчика касаются не только входного шланга и ширины улитки. Нам нужно увеличить высоту со��ла выброса, расположить пылесос в ограниченном пространстве, сделать ограждение.
А вот тут не все получается.
Изначальная задумка сделать поворотное основание для обеспечения не только загрузки, но и выгрузки бутылок из кузова терпит фиаско. Не умещаемся по габаритам, неудобная конструкция. Для шлангов большего диаметра требуется соответствующий объем кузова для транспортировки.
Поэтому отказываемся от этой идеи и разворачиваем пылесос на 90 градусов. Уместились. Но разгрузка кузова на полигоне – ручная.
Вопрос на засыпку: как думаете, насколько быстро можно выгрузить бутылки из кузова?
Отсек, где расположен пылесос требует ограждения, в противном случае его завалит бутылками, пробками и этикеткой.
Решение – использовать конструкцию транспортного контейнера для монтажа 2-х стенок ограждения.
Пришлось доработать конструкцию контейнера, и сейчас это не просто металлический ящик, а необходимый элемент изделия.
Объем сбора в кузов
Логично предположить, что вручную загрузить пустыми бутылками полный кузов Газели невозможно. Они скатываются, рассыпаются, выпадают. Максимум на 50%.
А вот с использованием погрузчика можно увеличить полезный объем почти в 2 раза. Представьте кузов будки газели, где одна створка ворот закрыта, а вторая отгорожена стенками пылесоса. Пространство для бутылок замкнуто. Пылесос забрасывает бутылки сверху, причем поток выбрасываемого воздуха запускает бутылки под переднюю стенку будки. Уже можем загрузить бутылки под самый потолок.
Плюс крыльчатка погрузчика сминает и частично дробит бутылку, уменьшая ее объем на 25-30%. Соответственно загрузить мы можем больше, даже с учетом занимаемого пространства самим пылесосом.
Проблема шума
В прошлой публикации было много комментариев с предложением сделать пылесос менее шумным и перевести его на электропривод. Мы специально провели замеры громкости и пришли к выводу, что электропривод не решит эту задачу. Для замеров использовали шумомер - приложение на телефоне.
У звука два источника: ДВС и вентилятор. Оба выдают примерно одинаковые дБ (вентилятор-крыльчатка 99 дБ, двс – 105 дБ), причем, накладываясь друг на друга звук не становится громче. Суммарная громкость пылесоса в сборе - 107 дБ. Принцип суперпозиции звуковых волн. Меняем ДВС на электродвигатель, аэродинамический звук остается от вентилятора.
На удалении 5 метров громкость падает до 90 дБ, удаление на 10 метров – до 85дБ.
Мы не специалисты по звуку, если в комментариях поделитесь, почему звук не становится громче, буду благодарен.
Задача выполнена, пылесос едет к заказчику.
При разработке и тестировании погрузчика ПЭТ бутылок «Сороед» было:
собрано и утилизировано 569 пластиковых бутылок;
60 крышек передано в школу (зачем то их они собирают);
перекачано 1800 кубометров воздуха;
высушена 1 пара носков потоком воздуха пылесоса;
сорвано 3 резьбы м8;
уронена на ногу конструктору 1 крыльчатка;
порваны 3 пары рабочих перчаток;
убрано 2 кучи снега;
запущена «полторашка» на 12,5 метров. (см. видео);
потеряна головка на 13 (как сквозь землю провалилась).
Если знаете кого-либо из сферы раздельного сбора и утилизации ПЭТ, поделитесь с ними ссылкой на этот материал. Н��м очень хочется получить экспертное мнение в комментариях и сделать универсальный законченный проект.
