Ознакомиться с историей создания проекта «Сороед» можно в нашей предыдущей публикации: https://habr.com/ru/articles/967354/
С ноября прошлого года мы сформировали полноценную линейку оборудования, предназначенного для благоустройства территорий, сбора палой листвы и даже автоматизации очистки денников в конюшнях.
Мы предполагали, что потенциал коммунального пылесоса значительно шире стандартной уборки улиц, однако о столь специфических сценариях использования даже не задумывались.
В этом материале речь пойдет о нашей последней разработке, создание которой началось с неожиданного запроса из Казахстана.
— «Добрый день! Подскажите, способен ли ваш аппарат втягивать пластиковую тару? Нам необходимо решение для извлечения ПЭТ-бутылок из сетчатых накопителей».
— «Безусловно, система справляется с бутылками в общем потоке отходов, если их объем не превышает 1,5 литра. Расскажите подробнее, в чем специфика вашей задачи?»
Выяснилось, что в Казахстане и других странах СНГ активно развивается бизнес в сфере раздельного сбора отходов. Во многих дворах установлены специализированные сетчатые контейнеры, куда сознательные граждане выбрасывают пустую тару из-под напитков и технических жидкостей.
Обслуживающая компания контролирует сотни таких точек. Собранное сырье транспортируется на полигоны для дальнейшей переработки. Главное преимущество ПЭТ — его высокая пригодность к рециклингу, а основная проблема — колоссальные затраты ручного труда.
Рабочим приходится вручную перебрасывать содержимое сеток в кузов грузовика. Несмотря на малый вес, бутылки занимают огромный объем, а манипуляции с контейнерами требуют значительных физических усилий. Это тяжелая, грязная и низкоквалифицированная работа, сопряженная с постоянной кадровой текучкой. Для руководителя предприятия поиск и удержание персонала превращаются в бесконечную «головную боль».
Оптимальное решение здесь очевидно — комплексная механизация погрузочных работ и минимизация человеческого фактора.
Существуют ли альтернативы? Использование крана-манипулятора — вариант рабочий, но дорогостоящий и ограниченный в условиях плотной городской застройки.
Постановка задачи
Необходимо было спроектировать специализированный погрузчик ПЭТ-тары объемом от 0,5 до 5 литров, предназначенный для установки в кузов малотоннажного грузовика типа «Газель». Ключевые требования: высвобождение как минимум одной штатной единицы персонала, простота эксплуатации силами водителя-оператора, увеличение плотности загрузки кузова и достижение максимальной производительности при компактных габаритах самой установки.
Этапы реализации и технологические вызовы
Опираясь на существующие наработки, мы приступили к модернизации системы. Нам предстояло протестировать ряд гипотез и параметров. И хотя не все задуманное удалось реализовать в первозданном виде, финальный результат превзошел ожидания заказчика.
Основные направления работы:
-
кратное увеличение производительности системы;
-
оптимизация технологии забора материала;
-
глубокая переработка конструкции агрегата;
-
анализ степени измельчения тары крыльчаткой для экономии полезного объема.
Производительность установки определяется балансом между сечением всасывающего рукава, геометрией корпуса («улитки»), параметрами лопастей крыльчатки и мощностью силового агрегата.
В нашем распоряжении уже был проверенный ДВС мощностью 9 л.с. и улитка высокого давления.
Первые версии «Сороеда» оснащались шлангом диаметром 160 мм. Для универсального «бутылкососа», работающего с крупной тарой, этого было недостаточно.
Типичные габариты: 1,5-литровая бутылка имеет диаметр 90 мм при высоте 320 мм, а 5-литровая — диаметр 150 мм при той же высоте.
Сопло на 160 мм позволяло захватывать бутылки только при их продольной ориентации, что создавало риск заторов.
В ходе испытаний мы тестировали шланги диаметром 200, 250 и 300 мм, тщательно отслеживая нагрузку на двигатель и динамику движения отходов.
Результаты использования 200-мм шланга показали:
-
заметный рост силы всасывания;
-
частичную самоориентацию бутылок в воздушном потоке.
Диаметр 250 мм дал еще более стабильный результат. Подтвердилась важная гипотеза: забор материала гораздо эффективнее производить в горизонтальной плоскости, а не сверху. Гравитация в сочетании с разряжением воздуха заставляет бутылки входить в сопло продольно.
Несмотря на достижение поставленных целей, мы решили протестировать 300-мм магистраль. Результат оказался впечатляющим: производительность выросла вдвое.
Вывод: для эффективного сбора ПЭТ-тары диаметр шланга может быть меньше высоты бутылки. Ключевым фактором является горизонтальная подача материала, для чего оптимально подходят контейнеры с нижним разгрузочным люком.
Процесс разработки в деталях:
Как мы разрабатывали погрузчик бутылок Сороед-300ПЭТrutube.ru
Параллельно с выбором сечения шланга мы оптимизировали конфигурацию крыльчатки для обеспечения максимального выброса без перегрузки двигателя.
Интенсивность воздушного потока оценивалась по отклонению калиброванного флажка на выходном патрубке.
Нагрузка на силовой агрегат контролировалась через замеры удельного расхода топлива.
Найденный баланс параметров позволил установке уверенно всасывать даже тару, частично заполненную жидкостью (до половины объема). Хотя злоупотреблять этим не стоит: крыльчатка разрушает пластик, и содержимое неизбежно оказывается в кузове.
Инженерные решения
Модернизация затронула не только всасывающий узел. Требовалось увеличить высоту выброса и компактно разместить агрегат в ограниченном пространстве кузова, предусмотрев защитное ограждение.
Здесь мы столкнулись с определенными сложностями.
Первоначальная идея создать поворотную платформу для автоматизированной выгрузки не увенчалась успехом из-за чрезмерных габаритов и сложности конструкции. Шланги большого диаметра требовали слишком много места для маневрирования.
В итоге мы выбрали стационарное размещение с разворотом на 90 градусов. Система вписалась в габариты, однако разгрузка на полигоне осталась ручной.
Вопрос к аудитории: как вы считаете, каков предел скорости ручной разгрузки такого кузова?
Технический отсек с пылесосом пришлось изолировать, иначе его мгновенно засыпало бы фрагментами пластика, пробками и этикетками.
Решением стало использование модифицированного транспортного контейнера, который одновременно служит силовым каркасом для ограждающих стенок.
Конструкция контейнера была существенно доработана, превратившись из простой упаковки в функциональный элемент установки.
Эффективность заполнения кузова
Очевидно, что при ручной погрузке заполнить «Газель» доверху невозможно — бутылки постоянно осыпаются. Полезный объем используется едва ли на 50%.
Механизированный погрузчик позволяет увеличить этот показатель почти вдвое. В условиях замкнутого пространства будки поток воздуха распределяет тару равномерно, буквально впрессовывая ее под потолок и в дальние углы кузова.
Кроме того, проходя через крыльчатку, бутылки сминаются и частично фрагментируются, что дает дополнительную экономию объема в 25-30%. Это с лихвой компенсирует место, занимаемое самой установкой.
Акустический комфорт
В комментариях к прошлой статье часто звучали предложения по снижению шума путем перехода на электропривод. Мы провели инструментальные замеры и пришли к выводу, что это не решит проблему кардинально.
Звуковое давление формируется двумя источниками: ДВС и аэродинамическим шумом вентилятора. При замере вплотную показатели составляют 105 дБ и 99 дБ соответственно. Согласно принципу суперпозиции, при работе обоих узлов суммарный уровень достигает 107 дБ. Даже при исключении ДВС, основной шум от вращения массивной крыльчатки и движения воздуха сохранится.
На расстоянии 5 метров уровень шума снижается до 90 дБ, а на 10 метрах — до 85 дБ.
Громкость Сороед сравнениеrutube.ru
Проект завершен, и первая установка отправляется к заказчику.
Итоги этапа испытаний «Сороед-ПЭТ» в цифрах и фактах:
-
успешно переработано 569 бутылок;
-
собрано 60 крышек для школьной благотворительной акции;
-
прокачано 1800 кубометров воздуха;
-
протестирована экспресс-сушка рабочих носков воздушным потоком;
-
сорвано 3 болта М8;
-
одна крыльчатка испытала на прочность ногу конструктора;
-
утилизировано 3 пары перчаток;
-
расчищено 2 снежных заноса;
-
совершен рекордный запуск пустой «полторашки» на 12,5 метров;
-
безвозвратно утеряна одна головка на 13.
Если вы связаны со сферой переработки отходов, будем рады вашему экспертному мнению в комментариях. Ваша обратная связь поможет нам сделать продукт еще более эффективным.
