A hand-powered hay and leaf baler/cs

Tento článek poskytuje podrobný návod na konstrukci a použití tohoto balicího stroje a také jeho konstrukci. Součástí je také diskuse o aplikaci tohoto systému a jeho balíků a stručný úvod do alternativních strojů.

Lisování materiálů, jako je seno, sláma nebo listí, má mnoho výhod, protože tyto balíky se obvykle používají k uložení přebytečného materiálu nebo ke krmení zvířat. Slámové balíky se také používají jako stavební materiál pro stavebnictví. Tato praxe začala v Severní Americe již v 19. století a v poslední době se znovu objevuje v rámci hnutí za zelené a přírodní stavitelství. Slámové balíky jsou levný a dostupný stavební materiál, protože sláma je všudypřítomným vedlejším produktem zemědělství. Tyto balíky mohou poskytnout jak izolaci budov, tak i strukturální oporu. Dostupnost tohoto potenciálního stavebního materiálu ho činí vhodnou technologií. Vysoké náklady spojené s mechanickými kombajny a farmáři s malými pozemky vyžadují nízkonákladovou alternativu. Existuje mnoho možností a tento článek se zabývá ručně poháněným lisem na seno a listí od Larryho McWilliamse na projektu CD3WD . Účelem projektu CD3WD je pomoci třetímu světu, obsah naleznete zde . Tento článek poskytuje mnohem podrobnější návod na konstrukci a použití tohoto lisu a také nějaký design. Součástí je také diskuse o aplikaci tohoto systému a jeho balíků a stručné představení alternativních strojů.

Materiály určené k balíkování existují ve všech částech světa, kde se jedná o zemědělství. Obiloviny rostou ve všech částech světa, s výjimkou velmi suchých pouští a pólů pokrytých ledem. ^{[ 1 ]} Konkrétněji řečeno, sláma je vedlejší produkt obilovin. Balíky vyrobené ze slámy se používají jako stavební materiál. Sláma je to, co zbývá po odstranění zrna a plev; je také známá jako stonek rostliny. Afrika je domovem mnoha původních obilovin a kolonizace přinesla do oblasti mnoho dalších druhů. ^{[ 2 ]} Jinými slovy, tato technologie může být užitečná téměř v jakékoli části světa.

Lis, který je podrobně popsán níže, byl vyroben s použitím elektrického nářadí a obyčejného dřeva. Je to proto, že se jedná o dostupné materiály a nástroje, s nimiž jsem si osvojil dovednosti. Tyto materiály nejsou dostupné po celém světě, ale je možné tuto konstrukci vyrobit z různých materiálů s použitím jednodušších nástrojů. V části o konstrukci je tabulka s navrhovanými a potenciálními nástroji pro stavbu tohoto lisu. Zkušený řemeslník by byl schopen tuto konstrukci znovu vytvořit. V případě, že by skupina cestovala do oblasti, kde by tyto nástroje a materiály nebyly k dispozici, by jednoduchým řešením bylo je předem nařezat a přepravit, přičemž finální montáž by se nechala provést až na konečné místo. Předtím by měla být provedena úplná analýza alternativních lisů.

Slaměné balíky lze použít ve stavebnictví a typicky se používají pro levné bydlení s nízkým dopadem na životní prostředí. Bydlení je zdánlivě základní opatření, které rodinám poskytuje místo k zahřátí, spánku, vzájemné interakci a také místo, kde se mohou ukrýt před potenciálními nebezpečími v životním prostředí, včetně nemocí. Mít domov má mnoho výhod a vlastnictví domu slouží jako odrazový můstek k budoucímu úspěchu. Stavby ze slámy jsou levné a efektivní využití obnovitelných a místních zdrojů. Sláma je také vedlejší produkt, který se běžně spaluje ^{[ 3 ]} a její použití jako stavební materiál váže uhlík, který by se mohl potenciálně dostat do atmosféry. Balíky mají také zemědělské účely, protože jsou potenciálním zdrojem potravy nebo podestýlky pro zvířata. Skladování balíků může být užitečné během zimních měsíců nebo období sucha v zemědělských aplikacích. Je důležité si uvědomit, že bez ohledu na použití by balíky měly být uchovávány v suchu a bez hmyzu, protože by mohly hnít.

Použití balíku pro konstrukční účely je založeno na několika parametrech. ^{[ 4 ]} Obsah vlhkosti, protože balíky musí být suché, aby se zabránilo hnilobě, zatímco suchá hustota určuje pevnost balíků. Rovnice pro hustotu [kg/m3 ^] je uvedena zde:

ρ =mPROTI

Hustota balíku je založena na stlačitelnosti materiálu a napětí vyvíjeném pístem. Studie ukázaly, že když jsou balíky s vyšší hustotou položeny naplocho, selžou při vyšším mezním zatížení. ^{[ 5 ]} Další studie prokázaly korelaci mezi hustotou a modulem balíků, ale orientace má větší vliv na mechanické vlastnosti. ^{[ 6 ]} Slaměné balíky se používají k vytvoření kompozitní stěny s omítkou na obou stranách balíků. Když jsou tyto omítnuté stěny vystaveny soustřednému tlakovému zatížení, fungují jako kompozitní sloup, přičemž sádra přebírá většinu zatížení. Sláma primárně poskytuje boční ztužení pro omítkové vrstvy a zároveň přebírá malou část tlakového zatížení. Pokud je boční ztužení nedostatečné, lokální vybočení tenké vrstvy omítky způsobí selhání. Slaměné balíky v těchto kompozitních systémech také poskytují izolaci. ^{[ 4 ]} Pro výrobu balíků je důležité si uvědomit, že velká síla pístu povede k hustším balíkům, což zajistí strukturálně stabilnější balíky. Hustší balíky by měly mít snížené izolační vlastnosti kvůli těsné blízkosti molekul, ale v této oblasti je nutné další testování.

Dalšími faktory, které ovlivňují užitnost, jsou historie, protože balíky by neměly být v blízkosti vlhkosti nebo plísně, délka vláken a složení materiálu. Slaměné balíky jsou vhodnější pro stavbu, protože z nich byly odstraněny sacharidy. Seno, které obsahuje sacharidy, přirozeně hnije, protože se jím živí hmyz a zvířata.

U této konstrukce jsou všechna zatížení zanedbatelná v porovnání s odporem poskytovaným plochou průřezu prvků. Návrh je řízen spíše užitností než pevností nebo použitelností.

Prototyp ručně poháněného lisu na seno a listí byl vyroben s použitím nástrojů uvedených v tabulce níže. Obrázek 1a ukazuje obrázek prototypu, který byl vyroben, kromě původního výkresu a doporučeného uspořádání. V původním návrhu byly provedeny změny pro zjednodušení a další změny jsou odrazeny v návrhu znázorněném na obrázku 1b.

• 
  Obr. 1: Originál
• 
  Obr. 1a: Prototyp
• 
  Obr. 1b: Doporučené

Níže uvedená tabulka ukazuje nástroje použité k výrobě prototypu a také základní nástroje, které lze použít k výrobě stejného lisu. Přestože byl prototyp vyroben pomocí elektrického nářadí, základní nástroje v rukou zkušeného řemeslníka budou k dokončení tohoto úkolu postačovat.

Pro urychlení procesu stavby je nejlepší si mnoho dílů předřezat. I když se to doporučuje, ujistěte se, že píst sestavíte až po smontování komory a ostatních dílů. Tím zajistíte, že píst skutečně zapadne do toho, co jste postavili. Pokud došlo k nějakým změnám v návrhu nebo sestavě dílů, budou patrné, až bude čas na finální montáž lisu. V průběhu jednotlivých kroků zvětšete obrázky, abyste podrobněji viděli názvy dílů a rozteče.

Pro všechny kroky použití úhelníku zajistí, že jednotlivé díly budou správně vyrobeny, což usnadní montáž. Lze použít hřebíky nebo šrouby, ale šrouby byly použity z osobních preferencí a proto, že lépe odpouštějí chyby nebo během iterativního procesu prototypování. Menší díly, jako jsou ty na hlavě pístu, se také snáze připevňují šrouby. Při určování životnosti této konstrukce hrají roli faktory prostředí. Pokud má být používána neomezeně dlouho, venkovní šrouby a barva nebo mořidlo ochrání baterii a zabrání povětrnostním vlivům a dalšímu opotřebení vlivem prostředí.

• 
  Obr. 2: Předřezané dřevo
• 
  Obr. 2a: Použití úhelníku a značení dřeva

Toto zvládne i středně pokročilý řemeslník, zkušenější dělník to zvládne rychleji a přesněji. Bez ohledu na znalost nářadí dodržujte prosím příslušné bezpečnostní postupy. Pokud nejste tak zruční, spolupráce s partnerem nebo nalezení někoho se zkušenostmi zajistí, že lis bude vyroben přesně a bezpečně.

Před zahájením stavby si prosím přečtěte všechny kroky.

Předpokládané náklady na výrobu doporučeného lisu na balíky ze zcela nového dřeva se pohybovaly kolem 55 dolarů. Skutečné náklady na vyrobený prototyp byly mnohem nižší. Je to proto, že prototyp byl vyroben z recyklovaných materiálů. Pokud by se lis stavěl na farmě, je pravděpodobné, že bude přebytečné dřevo, což sníží náklady. Pro srovnání, zemědělské zvedáky , které jsou v alternativních technologiích pouze jednou ze složek, začínají na ceně kolem 55 dolarů. Stejně jako u všech stavebních projektů by měla být započítána rezerva na potenciální chyby u řezání nebo ztrátu materiálu, výše uvedené řezivo tuto rezervu zahrnuje. Dalším způsobem, jak drasticky snížit náklady, je prohledávat odřezky v obchodech (pokud jsou k dispozici). Odřezky z jiných projektů poskytují levný zdroj drobného materiálu a také odstraňují materiál z odpadu. Vruty nebo hřebíky nejsou v tomto odhadu nákladů zahrnuty, protože se obvykle nakupují ve velkém.

Postup:

1. Provlékněte provázek mezerami
   • V závislosti na materiálu lze použít 2, 4 nebo 6 kusů
   • Provázek provlékněte pouze u dveří
   • Nastříhejte dostatek provázku, aby se omotal celý balík, doporučuje se 1,8 m, ale ujistěte se, že je ho zpočátku dostatek, protože přidání dalšího provázku je po tomto kroku obtížné.
2. Zavřete dvířka a začněte lisovat stlačením pístu
   • Pro zajištění dobrého zhutnění používejte malé množství
3. Vyjměte vložku, jakmile je slisováno dostatečné množství materiálu
4. Omotejte kolem balíku provázek a zavažte ho
5. Otevřené dveře
6. Vyjměte balík stlačením pístu

Postup lisování naleznete v následujícím videu:

Upozornění: Toto video ukazuje můj úplně první pokus o výrobu balíku na prototypu. Celý proces trval méně než 20 minut. S pomocníkem a větším cvikem se tento čas výrazně zkrátí, takže za jeden den by se dalo vyrobit dostatek balíků pro malý dům. Materiál, který se balí, je také starý a vlhký, což není užitečné. Udělal jsem to jednoduše proto, že tento materiál byl k dispozici.

Jak ukázalo video, je možné, aby tento lis obsluhoval jeden člověk, nicméně efektivnější je mít dva. Jeden člověk může nakládat lisovaný materiál, zatímco druhý obsluhuje píst. Střídání snižuje monotónnost procesu a zároveň zajišťuje, že se žádný z pracovníků neunaví.

Další vylepšení lisu by zahrnovalo jeho mobilizaci přidáním kol. Tato kola by se musela během lisování vyklopit nahoru, aby se zařízení nepohnulo. To by umožnilo pohyb lisu po poli k dalšímu materiálu, který je třeba slisovat. Umístění dvou kol na konec dveří by umožnilo, aby toto zařízení tlačil nebo táhl člověk, nebo nejlépe zvíře. Vzhledem k tomu, že během lisování působí velká síla, je celá konstrukce náchylná k pohybu tímto směrem. Pokud je to na obtíž nebo brání procesu lisování, lze k základně konstrukce přidat vlastní závaží, které zvyšuje třecí sílu bránící pohybu. Alternativně by tomuto pohybu bránily klíny nebo hroty, které jsou ke konstrukci připevněny, protože fungují jako kotvy.

Balíky se po opuštění balicí komory roztahují. Pokud je požadována specifická velikost balíku, lze provést experimenty nebo další práce, aby se velikosti komory shodovaly se skutečnými velikostmi balíků. Všechny balíky vyrobené nekonvenčními metodami nebo mechanickými lisy by měly podstoupit testování, aby se posoudila jejich vhodnost pro konstrukci. Pro určení použitelnosti jako stavebního materiálu jsou nezbytné ukazatele obsahu vlhkosti, suché hustoty, historie smáčení, délky vláken a složení materiálu. ^{[ 4 ]} Při použití balíků vyrobených takovými stroji pro konstrukční aplikace vznikají další problémy. Povaha stroje produkuje balíky s určitou variabilitou. Změny v hustotě balíků lze připsat různým tlakům pístu a množství materiálu lisovaného najednou. Ruční vázání v uzavřeném prostoru také zavádí variabilitu. Další informace o konstrukci slaměných balíků naleznete zde na Appropedia, zatímco Wikibook o konstrukci slaměných balíků je o něco komplexnějším zdrojem.

Existují alternativní a levné způsoby lisování. Lisování do krabic je jednoduchá a srozumitelná metoda. Jednoduchý lis na seno z odlehlých lesů lze nalézt na CD3WD. Výzkumná studie provedená britským ministerstvem pro mezinárodní rozvoj v rámci Programu živočišné výroby poskytla důkazy o výhodách lisování píce do krabic pro producenty mléka v Tanzanii. Existují zařízení, jako je mobilní lis na borovou slámu Clarka Dormana , ale i když je výrazně menší a levnější než kombajny, stále je poháněn benzínovým motorem. Nejlepší alternativu používá a vyvíjí Pákistánská organizace pro balíky slámy a vhodné budovy (PAKSBAB). PAKSBAB se snaží v této oblasti seismické aktivity aplikovat vhodné stavební metody k vytváření domů odolných vůči zemětřesení. Pro výrobu balíků slámy se používá lisovací forma a lidsky poháněný zemědělský zvedák. Toto zařízení je pravděpodobně dražší než konstrukce Larryho McWilliamse, protože je z oceli, ale je jednodušší, rychlejší, vyžaduje méně lidského úsilí a snižuje variabilitu balíků.