В этой статье подробно описано, как построить и использовать эту желонку, а также приводятся некоторые конструкции. Также включено обсуждение применения этой системы и ее тюков, а также краткое введение в альтернативные машины.
Прессование таких материалов, как сено, солома или листья, имеет много преимуществ, поскольку эти тюки обычно используются для хранения излишков материала или корма животных. Тюки соломы также используются в качестве строительного материала для строительства. Эта практика зародилась в Северной Америке еще в 1800-х годах и в последнее время возродилась как часть движения за «зеленое» и естественное строительство. Тюки соломы являются дешевым и доступным строительным материалом, поскольку солома является повсеместным побочным продуктом сельского хозяйства. Эти тюки могут обеспечить как изоляцию здания, так и структурную поддержку. Доступность этого потенциального строительного материала делает его рассмотрение подходящей технологией. Большие затраты, связанные с механическими комбайнами и фермерами с небольшими участками земли, обуславливают необходимость недорогой альтернативы. Доступно множество вариантов, и в этой статье рассматривается ручной пресс-подборщик для сена и листьев, изготовленный Ларри МакВильямсом и имеющийся на CD3WD . Цель проекта CD3WD — помочь странам третьего мира помочь самому себе, содержание можно найти здесь . В этой статье более подробно описано, как построить и использовать эту желонку, а также некоторые ее конструкции. Также включено обсуждение применения этой системы и ее тюков, а также краткое введение в альтернативные машины.
Содержание
Соображения
Доступ к прессуемым материалам
Материалы, подлежащие прессованию, существуют во всех частях мира, где речь идет о сельском хозяйстве. Зерновые растения растут во всех частях света, кроме очень засушливых пустынь и покрытых льдом полюсов. [1] Но более конкретно, солома является побочным продуктом зерновых растений, тюки из соломы используются в качестве строительного материала. Солома — это то, что остается после удаления зерна и плевел; он также известен как стебель растения. Африка является домом для многих местных злаковых растений, а колонизация привела в этот район множество других видов. [2] Другими словами, эта технология может быть полезна практически в любой части мира.
Доступ к строительным материалам и возможность строить
Пресс-подборщик, подробно описанный ниже, был изготовлен с использованием электроинструментов и обычной древесины. Это потому, что это те материалы и инструменты, которые доступны, и те, с которыми я развил навыки работы. Их нет во всем мире, но эту конструкцию можно сделать из разных материалов, используя более простые инструменты. В разделе «Строительство» есть таблица предлагаемых и потенциальных инструментов для сборки этого пресс-подборщика. Опытный мастер сможет воссоздать эту структуру. В случае, если группа направлялась в район, где эти инструменты и материалы были недоступны, простым решением было бы предварительно разрезать их и транспортировать, оставив окончательную сборку до достижения конечного места. Прежде чем это произойдет, следует провести полный анализ альтернативных пресс-подборщиков.
Применимость тюков
Тюки соломы можно использовать в строительстве, и обычно они применяются для строительства недорогого жилья с низким уровнем воздействия на окружающую среду. Жилье — это, казалось бы, базовое обеспечение, которое дает семьям место, где можно согреться, поспать, общаться друг с другом, а также обеспечить место, где можно укрыться от потенциальных опасностей окружающей среды, включая болезни. Наличие дома имеет множество преимуществ, и его владение служит ступенькой к будущему успеху. Здания из соломенных тюков – это дешевое и эффективное использование возобновляемых и местных ресурсов. Солома также является побочным продуктом, который обычно сжигают, [3] использование ее в качестве строительного материала связывает углерод, который потенциально может попасть в атмосферу. Тюки также имеют сельскохозяйственное назначение, поскольку являются потенциальным источником пищи или подстилки для животных. Хранение тюков может быть полезно в зимние месяцы или периоды засухи в сельском хозяйстве. Важно отметить, что независимо от использования тюки следует хранить сухими и свободными от насекомых, поскольку они будут гнить.
Инженерные принципы
Использование тюка для строительных работ основано на нескольких параметрах. [4] Содержание влаги, поскольку тюки должны быть сухими, чтобы предотвратить гниение, а плотность в сухом состоянии определяет прочность тюков. Уравнение плотности [кг/м 3 ] можно найти здесь:
ρ "="мВ{\displaystyle \rho \ = {\frac {m}{V}}}
Плотность тюка зависит от сжимаемости материала и напряжения, оказываемого поршнем. Исследования показали, что в горизонтальном положении тюки с более высокой плотностью разрушаются при более высокой предельной нагрузке. [5] Дальнейшие исследования показали корреляцию между плотностью и модулем упругости тюков, но ориентация оказывает большее влияние на механические свойства. [6] Тюки соломы используются для формирования композитной стены со штукатуркой по обе стороны тюков. Когда эти оштукатуренные стены подвергаются концентрической сжимающей нагрузке, они действуют как составная колонна, при этом штукатурка принимает на себя большую часть нагрузки. Соломинка в первую очередь обеспечивает боковую фиксацию гипсовых слоев, принимая на себя небольшую часть сжимающей нагрузки. Если боковая фиксация недостаточна, местное выпучивание тонкого слоя штукатурки приведет к разрушению. Тюки соломы также обеспечивают изоляцию в этих композитных системах. [4] При изготовлении тюков важно отметить, что большая сила поршня приводит к получению более плотных тюков, что обеспечивает более прочные тюки. Более плотные тюки должны иметь пониженные изоляционные свойства из-за непосредственной близости молекул, но в этой области необходимы дальнейшие испытания.
Другими факторами, влияющими на полезность, являются история, поскольку тюки не должны находиться рядом с влажностью или плесенью, длина волокон и состав материала. Тюки соломы больше подходят для строительства, поскольку из них удалены углеводы. Сено, содержащее углеводы, естественным образом гниет, поскольку им питаются насекомые и животные.
Для этой конструкции все нагрузки незначительны по сравнению с сопротивлением, оказываемым площадью поперечного сечения элементов. Дизайн определялся полезностью, а не прочностью или удобством эксплуатации.
Строительство
Прототип ручного пресс-подборщика для сена и листьев был изготовлен с использованием инструментов, перечисленных в таблице ниже. На рисунке 1а показано изображение прототипа, который был построен помимо исходного чертежа и рекомендуемой компоновки. В исходную конструкцию были внесены изменения для упрощения, а дополнительные изменения отражены в конструкции, изображенной на рисунке 1b.
Рис. 1: Оригинал
Рис. 1а: Прототип
Рис. 1b: Рекомендуется
В таблице ниже показаны инструменты, использованные для изготовления прототипа, а также основные инструменты, которые можно использовать для изготовления того же пресс-подборщика. Несмотря на то, что прототип был построен с использованием электроинструментов, для выполнения этой задачи будет достаточно базовых инструментов в руках опытного мастера.
| Предпочтительные инструменты | Основные инструменты |
|---|---|
| Циркулярная пила | Молоток |
| Сверлить | Ручная пила |
| Молоток | Измерительная лента |
| Измерительная лента | Рабочий стол/зажим |
| Квадрат | |
| Рабочий стол/зажим |
Список деталей
| Часть | Имя | Номинальный размер | Длина прототипа | Количество | Рекомендуемая длина | Количество |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Нижний | 2х4 | 6 футов 10 дюймов | 2 | 6 футов 10 дюймов | 2 |
| 2 | Боковая поддержка | 2х4 | 2 фута 1 ¼ дюйма | 8 | 4' | 6 |
| 3 | Верхний разъем | 2х4 | 1 фут 6 ½ дюйма | 4 | 1 фут 6 ½ дюйма | 4 |
| 4.а | Камерная сторона | 2х4 | 3 фута 4 дюйма | 4 | 3 фута 4 дюйма | 4 |
| 4.б | Камерная сторона | 2х4 | 3 фута 10 дюймов | 4 | ||
| 5 | Камерный верх | 2х4 | 2 фута 4 дюйма | 4 | 2 фута 4 дюйма | 4 |
| 6 | Дно камеры | 2х4 | 4 фута 8 дюймов | 3 [1] | 4 фута 8 дюймов | 3 [1] |
| 7 | Нижний разъем | 2х4 | 1'3 ½ дюйма | 4 | 1'3 ½ дюйма | 3 |
| 8 | Задняя поддержка | 2х4 | 39½" | 2 | 39½" | 2 |
| 9 | Сдержанность | 2х4 | 3 фута 9 ½ дюйма | 2 | 3 фута 9 ½ дюйма | 2 |
| 10 | Дверная опора | 2х4 | 1 фут 6 ½ дюйма | 1 | 1 фут 6 ½ дюйма | 1 [2] |
| 11 | Поршень | 2х4 | 8' | 2 | 8' **2 | 2 |
| П1 | Поршень Назад | Слой ½" | 12 дюймов х 14 дюймов | 1 | 12 дюймов х 14 дюймов | 1 |
| П2 | Поршневая вставка | Слой ½" | 12 дюймов х 12 дюймов | 1 | 12 дюймов х 12 дюймов | 1 |
| P3.а | Поршневой блок | 2x2 | 4" | 8 | 5 дюймов | 8 |
| P3.b | Поршневой блок | 2x2 | 3" | 8 | 3" | 8 |
| П4 | Поддержка поршня | 2х6 | 14 дюймов | 2 | 14 дюймов | 2 |
| Дверь | Слой ½" | 18x18 дюймов | 1 | 18x18 дюймов | 1 |
Процедура
Чтобы процесс сборки был быстрым, лучше заранее разрезать многие детали. Хотя это и рекомендуется, обязательно соберите поршень после того, как камера и другие детали будут собраны. Это позволит убедиться, что поршень действительно соответствует тому, что вы построили. Если были какие-либо изменения в конструкции или сборке деталей, они станут очевидными, когда придет время окончательной сборки пресс-подборщика. На протяжении всех этапов разворачивайте изображения, чтобы более подробно увидеть названия деталей и расстояние между ними.
На всех этапах использование угольника обеспечит правильное изготовление отдельных деталей, что облегчит сборку. Можно использовать гвозди или шурупы, но винты использовались по личным предпочтениям, а также потому, что они более прощают ошибки или во время итеративного процесса прототипирования. Детали меньшего размера, например те, что находятся на головке поршня, также легче прикрепить с помощью винтов. Факторы окружающей среды играют роль при определении срока службы этой конструкции. Если его предполагается использовать на неопределенный срок, наружные винты, а также краска или морилка сохранят желонку и предотвратят атмосферные воздействия и другие воздействия окружающей среды.
Рис. 2. Предварительно распиленная древесина
Рис. 2а. Использование угольника и разметка древесины.
Это под силу сделать мастерам среднего уровня, более квалифицированный рабочий сможет сделать это быстрее и точнее. Независимо от того, знакомы ли вы с инструментами, соблюдайте соответствующие меры безопасности. Если у вас нет такого опыта, работайте с партнером или найдите кого-то с большим опытом, чтобы убедиться, что пресс-подборщик изготовлен точно и безопасно.
Пожалуйста, прочтите все шаги, прежде чем приступать к строительству.
Постройте верхнюю часть камеры. Между деталями должно быть расстояние 1/2 дюйма, потому что шпагат будет проходить через эти зазоры.
Постройте две стороны камеры. Деталь 2, боковая опора, находится на противоположной стороне второй камеры. В остальном обе части идентичны. Между деталями также имеется зазор в 1/2 дюйма. На рекомендуемых рисунках боковые опоры увеличены до средней высоты для среднего человека. Это позволяет пользователю вставать во время пакетирования и связывания, уменьшая нагрузку на пользователь вернулся.
Постройте дно камеры аналогично верху. Расположение разъемов отмечено на рис. 7 и после сборки должно совпадать с боковыми опорами. Две детали шкуры по бокам можно сделать, разорвав брусок 2х4 пополам. Нижняя часть прототипа, показанная на рисунке 8, не содержит конструктивных изменений в конструкции.
Соберите камеру, поместив верхнюю часть между двумя сторонами. Как только это будет завершено, дно можно опустить, перевернув конструкцию вверх дном. Зажим обеспечит квадратную форму камеры. На рисунке 10 показано, где зажим использовался во время строительства прототипа.
.JPG)
Повернув пресс-подборщик вертикально, соберите заднюю часть пресс-подборщика, прикрепив заднюю опору, ограничитель и верхний соединитель в указанном порядке. Таким образом, новые детали не упадут во время строительства. Помощник будет полезен, чтобы удерживать детали, но если его нет, используйте гвоздь или шуруп, чтобы прикрепить деталь близко к тому месту, где она должна быть, а затем правильно закрепите другой конец и, наконец, прикрепите исходную сторону.
Есть два варианта сборки двери. Можно установить дверь с петлями, но если петель нет, попробуйте вариант, показанный в прототипе. Необходимо вырезать часть дверной опоры, чтобы удерживать дверь. Если выбран второй вариант, следует снять верхний соединитель и сделать вырез по длине дверного проема. После разрезания эти две части следует прикрепить так, чтобы они были заподлицо с существующими деталями, позволяя открыть дверь и свободно выйти из камеры. Выемки в этих опорах двери должны быть вырезаны с соответствующим допуском, чтобы дверь могла скользить. Для двери ½ дюйма использовался паз размером ¾ дюйма. Эти надрезы следует делать пилой, для удаления материала можно использовать долото. между разрезами.Древесные отходы можно использовать в качестве дверной ручки.
Если доступны 2x2, следует использовать более сложный вариант головки поршня. Поршневые блоки позволяют использовать вставку (не показана) во время процесса извлечения. Когда тюк готов к обвязке, эту вставку можно снять, и блоки позволят рукам проникнуть в камеру прессования. Блоки можно регулировать под размер руки пользователя. Допуск вырезов в P3.a должен обеспечивать легкое извлечение пластины. Конец P3.b также должен совпадать с началом, если вырезы в P3.a. Чтобы сделать этот разрез, приспособления можно соединить вместе в приспособление, подобное тому, которое показано на рисунке 15.
Блоки следует прикреплять сзади, как видно на рисунке 16. Два винта будут препятствовать повороту блоков. Закрутив один винт и затянув второй, блоки останутся на своих местах. Просверливание пилотных отверстий гарантирует, что на этом этапе фанера и блоки не расколются. В качестве альтернативы можно использовать заднюю часть поршня, но тогда будет сложнее сохранить компактность концов тюков.
В опорах поршня необходимо просверлить отверстия перед их креплением к задней части поршня. Как и блоки, их следует прикреплять сзади, после того как просверлено пилотное отверстие. Винты должны располагаться в больших промежутках между блоками, чтобы облегчить конструкцию.
Две детали поршня следует разрезать и просверлить в соответствии с чертежами. Вырез, расположенный на расстоянии 47 дюймов спереди, позволяет поршню фиксироваться на месте во время связывания шпагата. Это гарантирует, что тюк остается сжатым в камере. Угловой вырез спереди обеспечивает широкий диапазон движений во время процесса прессования. .
Прикрепите оба поршня к головке поршня, поместив между ними болт с квадратным подголовком или ось. Шайбы следует использовать на всех стыках (между древесиной и гайками). Кусок дерева следует положить прямо под прикрепленные поршни. Это предотвращает падение головки поршня. Альтернативно, если болты, гайки и шайбы недоступны, поршень можно прикрепить непосредственно к головке поршня. При этом функция поворота будет удалена.
Расходы
| Элемент | Количество | Цена за единицу товара | Полная стоимость |
|---|---|---|---|
| 2x4x8 футов | 20 | 1,77 доллара США | $35,40 |
| 2x6x8 футов | 1 | $4,29 | $4,29 |
| 2x2x8 футов | 1 | 2,26 доллара США | 2,26 доллара США |
| ½ дюйма слой | 3 сокращения | 3 доллара | 9 долларов |
| Болт 4 дюйма 5/16 дюйма | 2 | 0,69 доллара США | 1,38 доллара США |
| Шайба 5/16 дюйма | 6 | 0,11 доллара США | 0,66 доллара США |
| Гайка 5/16 дюйма | 2 | 0,14 доллара США | 0,28 доллара США |
| Общий | 53,27 канадских долларов | ||
Прогнозируемые затраты на изготовление рекомендованного пресс-подборщика из совершенно новой древесины составят около 55 долларов. Фактические затраты на построенный прототип были намного ниже. Это связано с тем, что прототип был построен с использованием переработанных материалов. Если его строить на ферме, вполне вероятно, что там будет избыток пиломатериалов, что снизит затраты. Для сравнения: фермерские домкраты , которые являются лишь одним из компонентов альтернативных технологий, стоят примерно от 55 долларов. Как и во всех строительных проектах, следует включать допуск на возможные ошибки при резке или потерю материалов; в перечисленных выше пиломатериалах это включено. Еще один способ кардинально сократить расходы — просматривать в магазинах отрезанные разделы (если они есть). Отходы от других проектов служат дешевым источником мелких материалов, а также отвлекают материалы от отходов. Шурупы или гвозди не включены в эту смету расходов, поскольку их обычно покупают оптом.
Пакетирование
Процедура:
- Проденьте шпагат через щели
- В зависимости от материала можно использовать 2, 4 или 6 штук.
- Продевайте шпагат только у двери
- Отрежьте достаточно шпагата, чтобы обернуть весь тюк, рекомендуется 6 футов, но сначала убедитесь, что его достаточно, потому что добавление дополнительного шпагата после этого затруднено.
- Закройте дверцу и начните прессование, нажав на поршень.
- Используйте небольшие количества, чтобы обеспечить хорошее уплотнение.
- Снимите вставку, когда будет собрано достаточно материала.
- Обмотайте шпагат вокруг тюка и завяжите его.
- Открытая дверь
- Удалите тюк, нажав на поршень.
Подробную информацию о процедуре прессования смотрите в следующем видео:
Обратите внимание: в этом видео показано, как я впервые создал тюк на прототипе. Весь процесс занял менее 20 минут. С помощником и большей практикой это время значительно сократится, и за день можно будет сделать достаточно тюков для небольшого дома. Прессуемый материал также старый и влажный, что не имеет полезных свойств. Это было сделано просто потому, что этот материал был доступен.
Рекомендации по конкретным машинам
Как показало видео, этим пресс-подборщиком может управлять один человек, однако эффективнее иметь двоих. Один человек может загружать прессуемый материал, а второй управляет поршнем. Переключение снижает монотонность процесса, гарантируя при этом, что ни один работник не устанет.
Дальнейшие улучшения пресс-подборщика будут включать в себя его мобильность за счет добавления колес. Эти колеса должны будут подниматься вверх во время процедуры прессования, чтобы это приспособление не двигалось. Это позволит передвигать пресс-подборщик по полю для сбора дополнительного материала, который необходимо прессовать. Размещение двух колес в конце двери позволило бы человеку или, предпочтительно, животному, толкать или тянуть эту штуковину. Поскольку во время процесса прессования применяется большая сила, вся конструкция склонна двигаться в этом направлении. Если это мешает или затрудняет процесс извлечения, к основанию конструкции можно добавить собственный вес, который увеличит силу трения, препятствующую движению. В качестве альтернативы этому движению будут сопротивляться клинья или шипы, прикрепленные к конструкции, поскольку они действуют как якоря.
Тюки расширяются после выхода из пресс-камеры. Если требуется определенный размер тюков, можно провести эксперименты или провести дополнительную работу, чтобы сопоставить размеры камеры с фактическими размерами тюков. Все тюки, изготовленные нетрадиционными методами или механическими пресс-подборщиками, должны пройти испытания на предмет их пригодности для изготовления. Показатели содержания влаги, плотности в сухом состоянии, истории смачивания, длины волокон и состава материала необходимы для определения его пригодности в качестве строительного материала. [4] Дополнительные проблемы возникают при использовании тюков, произведенных такими машинами, для строительных работ. Характер машины позволяет производить тюки с некоторой вариативностью. Изменения плотности тюков можно объяснить различной силой уплотнения поршня и количеством материала, упаковываемого за один раз. Ручное связывание в закрытом помещении также вносит разнообразие. Дополнительную информацию о конструкции из соломенных тюков можно найти здесь , в Approppedia, а Wikibook по конструкции из соломенных тюков представляет собой немного более полный ресурс.
Альтернативные технологии
Существуют альтернативные недорогие приспособления для пакетирования. Пакетирование коробок — это простой метод, который не требует пояснений. Простой пресс-подборщик для сена в глуши можно найти на CD3WD. Исследование , проведенное Министерством международного развития Великобритании в рамках Программы животноводства, предоставило доказательства преимуществ упаковки кормов в ящики для производителей молока в Танзании. Существуют такие устройства, как мобильный пресс-подборщик сосновой соломы Кларка Дормана , но он, хотя и значительно меньше и дешевле комбайнов, все же приводится в движение бензиновым двигателем. Лучшая альтернатива используется и разрабатывается Пакистанской организацией по производству соломенных тюков и соответствующего строительства (PAKSABAB). ПАКСБАБ стремится применять соответствующие методы строительства в этом регионе сейсмической активности для создания сейсмостойких домов. Для изготовления тюков соломы используется пресс-форма и фермерский домкрат с приводом от человека. Это устройство, предположительно, дороже, чем конструкция Ларри МакВильямса, поскольку оно стальное, но оно проще, быстрее, требует меньше человеческих усилий и уменьшает изменчивость тюков.
Рекомендации
- ↑ Би-би-си. Вы знали? Хлопья. http://www.bbc.co.uk/gardening/gardening_with_children/didyouknow_cereals.shtml (по состоянию на 13 апреля 2010 г.).
- ↑ Совет по науке и технологиям в целях международного развития, Управление международных отношений, Национальный исследовательский совет. Потерянные посевы Африки: Том I: Зерно . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии, 1996.
- ↑ Правительство Альберты. «Использование соломы в качестве топлива для отопления фермы». Сельское хозяйство и развитие сельских районов. 6 января 2010 г. http://web.archive.org/web/20170109090115/http://www1.agric.gov.ab.ca:80/$department/deptdocs.nsf/all/eng3127 (по состоянию на 13 апреля, 2010).
- ↑ Перейти к:4.0 4.1 4.2 Кинг, Брюс. Проектирование зданий из соломенных тюков. Сан-Рафаэль, Калифорния: Green Building Press, 2006.
- ↑ Бу-Али, Г. Соломенные тюки и системы стенок из соломенных тюков. Магистр наук Диссертация, Тусон: Университет Аризоны, 1993 г.
- ↑ Таттерсолл, Грэм Х. ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЮКОВ СОЛОМЫ. Диссертация, Кингстон: Королевский университет, 2010.