Стоячее состояние велосипеда, опирающегося на раму и зафиксированного в системе силового привода оси/звездочки.
Конечно, вы можете использовать энергию и кататься по городу на велосипеде , но задумывались ли вы когда-нибудь, что еще может питать эта энергия? Человек на велосипеде может производить достаточно энергии для питания ноутбука, необходимого освещения или (при простых подключениях) зерновой мельницы. В то время как электронные устройства требуют проводной конструкции, мельница с педальным приводом требует механических приспособлений. А в духе локализации производства для самообеспечивающихся сообществ возможность перемалывать зерно в небольших масштабах обеспечивает независимость от корпоративных и городских производственных систем.
Содержание
Описание возможности
В Центре соответствующих технологий Калифорнийского политехнического университета имени Гумбольдта ( CCAT ), демонстрационном доме для инженерных работ и соответствующих дизайнерских проектов, находится зерновая мельница с ручным приводом, и нет простого способа привести ее в действие. По данным Министерства сельского хозяйства США, свежее зерно в составе рациона снижает риск развития ряда хронических заболеваний, включая болезни сердца, и обеспечивает многих жизненно важных питательных веществ. Не говоря уже о том, что потребность в зерновой мельнице в CCAT возросла после того, как в 2007 году была открыта местная доля зерна. Имея под рукой мешки со свежим зерном, CCAT была готова к более легкому процессу помола, чем обычному ручному труду. Конструкция гарантирует, что велосипедом/машиной сможет управлять один человек без посторонней помощи. Будут запрошены советы местных экспертов в области велосипедной механики и мощности педалей. Поскольку велосипеды можно легко приобрести подержанными или со свалки для ремонта, а люди в развивающихся странах часто используют велосипеды в качестве транспорта, конструкция завода, включающая велосипед без ограничения его использования, будет обслуживать самые широкие слои населения. Миллионы людей живут изо дня в день, не имея надежного источника питания, позволяющего выполнять повседневную работу. Часто эти люди живут в ситуациях, когда ручной труд позволяет им поддерживать себя, но механические устройства могут предложить один из способов облегчить рабочую нагрузку. Международная организация труда (МОТ) сообщила, что «переработанное зерно является одним из наиболее важных элементов в рационе малообеспеченных групп населения» в развивающихся странах. МОТ установила, что соответствующие технологии помола зерна сохраняют занятость и доходы на местном уровне. Поскольку одной из основных причин, по которой такие технологии не применяются, является нехватка материалов для их создания, я искал многофункциональную конструкцию. Завершением этого проекта станет система шестерен и ремней, которая крепится и отсоединяется к раме велосипеда. Велосипед будет работать как традиционное транспортное средство, но также может трансформироваться в мельницу (или любой другой прикрепляемый механизм, которому для работы требуется движение).
Критерии
Полезно , поскольку удовлетворяет как базовую потребность в механической энергии, так и базовую потребность в транспортировке.
Удобный , чтобы любопытные прохожие могли попробовать его, и чтобы клиент был рад его использовать и был впечатлен устройством.
Прочный , поэтому выдерживает энергичную торговлю, но при этом его можно транспортировать.
Его просто настроить и поддерживать, чтобы он оставался полезным в течение долгого времени.
Возможность трансформации между механизмами, прикрепляемыми к устройству и приводящимися в действие от него, допускается в зависимости от корректировок стилей крепления.
Ремонтопригодный , с деталями, которые не соответствуют стандартным размерам и могут быть заменены сообществом, использующим устройство, а также с инструкцией по эксплуатации, дающей рекомендации по ремонту.
Регулируется , поэтому к системе можно прикрепить различные велосипеды.
Компактный корпус, поэтому клиент не теряет занимаемой площади, а другие, кто позже воспользуется этой технологией, смогут легко его транспортировать.
Доступный , с обучающими указателями и маркировкой, чтобы люди были заинтригованы устройством, могли разобраться в системе и уйти, лучше поняв потенциальную мощность педали.
В конструкции используются повторно использованные или переработанные материалы , а также гибкость в работе с повторно использованными материалами, а не с точной подгонкой по заказу. Детали и методы производства не должны выходить за рамки базовых рынков на уровне сообщества. Источник большинства, если не всех материалов,
локальный , чтобы показать, как местные изолированные сообщества могут разработать такое устройство.
Доступно для бюджета CCAT, но при этом намного ниже цен на педальные велосипеды с доставкой по почте: 500 долларов или больше.
Обзор литературы: история велосипедной энергетики
Базовая мощность педали.
Рама велосипеда, сиденье, руль, педали, а также некоторые цепи и ремни — все, что нужно для создания педального блока питания или «динапода». Поскольку бедро, или квадрицепс, — самая большая и мощная мышца человеческого тела, вполне логично, что велосипеды остаются одним из самых эффективных механических устройств. Когда тело находится в сидении, ноги могут выполнять работу педалей. Именно звездочно-цепной механизм и шарикоподшипники передают мощность при вращении педалей (МакКаллах).
Механическая мощность При средней скорости вращения педалей взрослого человека, около 70 об/мин, за короткий период времени можно получить около 75 Вт. Профессиональные велосипедисты способны генерировать до 1 лошадиной силы. (Энергия для развития сельских районов, Национальная академия наук)
Ключевые детали Как отмечает Руссавидж в своем онлайн-инструкции «Как сделать», ключевых деталей для сборки зерновой мельницы с педальным приводом немного. (8) Можно использовать велотренажер с включенным в комплект маховиком и частью машины, созданной для вас. Тогда из деталей понадобится только якорь с втулкой и карданный вал. Чтобы переоборудовать свой собственный велосипед, вам понадобятся:
велосипед
простая машина, состоящая из ремней и шкивов, соединяющая с мельницей
второй ремень и шкив велосипедной передачи. Чтобы сделать еще один шаг вперед, я включил в планы строительство велосипеда. - Разместите подставку для упражнений, которая позволит превратить велосипед из источника питания в транспортное средство. Для этого понадобится сварщик и металлические прутья. (еще больше)
Полезность и спрос на велосипеды.
Преимущества сельскохозяйственных инструментов с педальным приводом включают экономию энергии (поскольку труд менее интенсивен, а расстояния преодолеваются на колесах), избежание уплотнения почвы, характерного для крупномасштабного производства (МакКаллах).
В развивающихся странах «велосипеды часто являются утилитарными, а не развлекательными, обеспечивая необходимую транспортировку на работу, в школу и социальные услуги. Поскольку новые велосипеды относительно дороги – они, как правило, импортируются и облагаются высокими налогами, рынки малы и неэффективны, а средние доходы низкий – большинство бедных людей ходят пешком. Кроме того, поскольку дефицитные велосипеды используются продуктивно и являются относительно дорогими, создаются дополнительные рабочие места для их ремонта и обслуживания». (bikesfortheworld.org)
Глобальная торговля продовольствием и зерном
«Если производительность сельского хозяйства не повысится, развивающиеся страны, скорее всего, будут полагаться на импорт, чтобы частично удовлетворить свои потребности в продовольствии. … Развивающиеся страны будут представлять большую долю мирового рынка и будут движущей силой торговли оптовым зерном (Гельхар) )"
По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), высокие цены на продовольствие в 2006 году увеличили расходы развивающихся стран на импорт продовольствия на 10 процентов по сравнению с уровнем 2005 года. более высокая ставка, примерно 25 процентов». (Розен) «Для стран с высокой степенью импортозависимости или отсутствия продовольственной безопасности любое снижение импортного потенциала, вызванное ростом цен на продовольствие, может иметь серьезные последствия для продовольственной безопасности». (Розен)
«Рост цен на зерновые и масличные культуры вызывает особую обеспокоенность в странах с низкими доходами, поскольку эти товары составляют значительную долю рациона их граждан. Исторически дешевое зерно было основным продуктом питания в беднейших странах. В азиатских странах с низкими доходами В странах Африки к югу от Сахары, регионе, наиболее уязвимом к продовольственной безопасности, на зерно приходится почти половина потребляемых калорий. Самый низкий уровень питания – около 43 процентов – в Латинской Америке с низкими доходами. странах мира эта доля составляет около 70 процентов». (Розен) Кроме того, растущие затраты на электроэнергию сжимают бюджеты развивающихся стран; это, в свою очередь, привело к возобновлению интереса к местным природным источникам энергии, таким как механическая энергия и биотопливо. Таким образом, успех может быть частично достигнут за счет инвестиций в сельскохозяйственные технологии, разработанные для работы с сообществами с низкими доходами.
Универсальность системы.
Педальный привод применяется в сельскохозяйственных насосах, например, в ручных насосах или при сушке на солончаке; к орудиям для пахоты и культивации; обеспечить электроэнергией посредством генераторно-интерторно-аккумуляторной установки; и для приготовления пищи: от замешивания теста до сбивания масла и привода в действие зерновых мельниц. (МакКаллах) Кроме того, базовую конструкцию зерновой мельницы с педальным приводом можно манипулировать с небольшими изменениями, чтобы приводить в действие множество механических устройств на кухне и в помещении. двор. (Энергия для развития сельских районов, Национальная академия наук)
Выбор идеальной системы
Велосипеды с колесами большего диаметра создают больше механических преимуществ. Помните, что окружность = Pi x Диаметр, и чем больше колеса велосипеда, тем легче вырабатывать мощность. Это связано с тем, что эффективность маховика, подключенного к системе, будет тем выше, чем больше будет разница в окружности велосипедного колеса (Gerosa 1997). Другими словами, выберите комбинацию маленького маховика и большого велосипедного колеса.
Маховик служит для сглаживания вращения педалей при работе с возможными рывками или силой сопротивления. По сути, это «дважды меняет передаточное число во время каждого оборота», повышая эффективность и легкость (МакКаллах).
- МакКаллах, Джеймс К. (1977) Усилие педали: в работе, отдыхе и транспорте. Родейл Пресс, Эммаус, Пенсильвания.
- наук, Национальная академия наук. Энергия для развития сельских районов: возобновляемые ресурсы и альтернативные технологии для развивающихся стран. Вашингтон: Национальная академия наук, 1976.
- Стивен, Марк. «bikesfortheworld.org – аудио». http://www.bikesfortheworld.org – Главная страница. 12 февраля 2008 г. < http://bikesfortheworld.org >.
- Джероза, Билл. «Самодельное производство энергии педали». Home Power, октябрь 1997 г., стр. 56–59.
- Розен, Стейси и Шахла Шапури. «Рост цен на продовольствие усиливает отсутствие продовольственной безопасности в развивающихся странах», Янтарные волны, февраль (2008 г.): http://web.archive.org/web/20120620032658/http://www.ers.usda.gov/AmberWaves/February08/ Features/RisingFood.htm (по состоянию на 12 февраля 2008 г.).
- Энергия и благосостояние человека – критический анализ. 2. Альтернативные технологии производства электроэнергии. Бэрри Коммонер, Ховард Боксенбаум, Майкл Корр. Нью-Йорк: Информация Macmillan, 1975.
- Эбботт, Аллан В. и Дэвид Гордон Уилсон. Транспортные средства, приводимые в движение человеком. Human Kinetics, Шампейн, Иллинойс.
- Руссаваж, Джозеф. «Усилие педали: круто сделать это самому». 2004, 3 февраля 2008 г. < http://web.archive.org/web/20100706221425/http://www.humboldt.edu:80/~ccat/pedalpower/josephSP2004/index.html >.
Бюджет, выделенный
| Выделенный бюджет на педальную мельницу CCAT | |||||
| Кол-во | Материалы | Источник | Стоимость, $ | Общая стоимость | |
| Для электрогенератора: | |||||
| 1 | маховик или старое детское колесо, резиновое | свалка металлолома | 5 | 5 | |
| 1 | велосипед, взаимозаменяемый | предоставил | 0 | 0 | |
| 2 | велосипедные звездочки, 54 зуба | металлолом/свалка/использование повторно | 7 | 15 | |
| 2 | велосипедные звездочки, 12 зубьев | повторно использованный или заказанный | 5 | 10 | |
| 1 | сверхмощная пружина | свалка металлолома | 1 | 1 | |
| 2 | металлические дюбеля, сталь | свалка металлолома | 1 | 1 | |
| Для стенда: | |||||
| 2 | Угловой утюг длиной 5 футов | Магазины скобяных изделий/ломов | 10 | 20 | |
| 1 | 8 футов 5 дюймов, плоская сталь | Магазины скобяных изделий/ломов | 10 | 10 | |
| 20 | различные болты, гайки, шайбы | Магазины скобяных изделий/ломов | 6 | 6 | |
| 1 | Джей Би Велд | Хозяйственные товары | 7 | 7 | |
| 1 | Сверло по металлу 7/16 дюйма | Хозяйственные товары | 6 | 6 | |
| Общий: | $81,00 | ||||
| или стенд, заказываемый по почте: | eBay | 70 | 70 | ||
| Общий: | $116,00 |
Дополнения к бюджету
Мне пришлось заплатить 70 долларов сварщику в местной механической мастерской Davis Machine, чтобы он выполнил сварочные работы для основной рамы. Мне также пришлось неожиданно заплатить 18 долларов за то, чтобы металлообрабатывающая мастерская распилила мой угловой железо... Я попробовал ножовкой, но она просто сломала лезвие, и я пошел за тяжелой техникой. Определенно потребуется некоторое время и доступ к механическому цеху, чтобы правильно выполнить этот проект, но, надеюсь, это доступно тем, кто нуждается в этой торговой мощности. |}Медиа:Eliz77pedalMill Budget.xls
Предлагаемый график
27 февраля Проведите вторую проверку на предмет наличия повторно использованных материалов, отнесите инвентаризацию в CCAT
. 29 февраля Встретьтесь с Бартом или экспертом, чтобы он раскритиковал дизайн; Получите обзор литературы, пройденный/завершенный
3/03 Встретьтесь с клиентом в CCAT, чтобы обсудить расходы и окончательно утвердить бюджет
12 3/12 Идет изготовление креплений для велосипедного снаряжения для фрезерования
14/3 К этой дате изготовьте сварную раму, закончите велосипедное снаряжение Приложение
3/28 Подключите систему; начать тестирование системы; Получите все материалы Approppedia в актуальном состоянии
на 4/04. Сосредоточьтесь на любых недостатках или необходимых ремонтных работах и исправьте их; написание руководства
4/08 Завершить черновой вариант отчета для досрочного рассмотрения; завершить отчет о сайте Appropedia
Поэтапное...пошаговое строительство
Сначала вы собираете материалы. Это может занять много времени: между работой по выяснению того, откуда берутся подушки и звездочки, и поиском надежного сварщика для изготовления первоначального каркаса. По сути, поручите местную свалку металлолома и попытайтесь найти свалку со старыми картингами или велосипедами. Затем сдайтесь и купите совместимые, но еще не найденные детали в местном магазине бытовой техники. На свалке я нашел ось (стальной стержень), велосипедную звездочку для цепного привода и несколько небольших подушек. Они сказали, что время от времени получают угловое железо, но в этом сезоне мне не повезло. Я купил угловой утюг и услуги сварки за 50 долларов. Пожалуйста, ознакомьтесь с таблицей цен для получения дополнительной информации о ценах.
Собирая раму, постарайтесь использовать любые переработанные материалы, которые являются прочными и прочными, которые вы можете найти. Но если вы хотите следовать моей базовой конструкции, вот размеры стального уголка, который я вырезал для рамы: (все 1,25 x 1,25 x 1/8 дюйма) Основная рама, пол: 2 отрезка по 40 дюймов 1 Длина 7,5 дюйма 1 Длина 5 дюймов 2 Длина 4,75 дюйма для поддержки основной рамы основной рамы, рычаги оси 2 длины 18 дюймов 2 длины 7,5 дюйма и отверстия для опорного блока на регулируемой высоте.
Ниже я включил галерею этапов и ключевых элементов проекта.
Джесси Дэвис, местный слесарь, сваривает основную раму.
Джесси Дэвис, местный слесарь, сваривает основную раму.
Собранные детали и сварка JB Weld использовались для фиксации звездочки велосипеда так, чтобы она соответствовала оси. диаметром 0,5 дюйма.
Вид вблизи на звездочку с приваренной первой из двух шайб, чтобы приблизить среднюю часть к размеру моей оси.
Детали этой серии сверл и рычаг шлифовальной машины плотно прилегают друг к другу, обеспечивая надежную фиксацию, необходимую для высокого крутящего момента.
Стоячее состояние велосипеда, опирающегося на раму и зафиксированного в системе силового привода оси/звездочки.
