Este manual descreve o projeto e a construção de um dispositivo que, quando acoplado a uma bicicleta padrão, permitirá que ela seja usada como uma máquina movida a pedal. A máquina resultante, conhecida como bicicleta de dupla finalidade, pode ser usada para alimentar vários dispositivos mecânicos de pequena escala, como debulhadores de grãos, moedores, bombas d'água, geradores elétricos e uma variedade de pequenas máquinas-ferramentas. Quando desejado, a bicicleta de dupla finalidade pode ser convertida do modo de transporte para o modo de pedalada, ou vice-versa, em questão de minutos.
Ressalta-se que os critérios de projeto, os materiais utilizados e os procedimentos adotados na construção podem ser modificados para se adequar às situações locais. Sugere-se que materiais de baixo custo e prontamente disponíveis e peças padrão de bicicletas sejam substituídos sempre que possível. Alterações no método construtivo e nas dimensões deverão ser feitas de acordo com a disponibilidade de materiais e capacidade de fabricação.
Conteúdo
Bicicleta de dupla finalidade
Figura 1: Modo de Transporte
Figura 2: Modo de Produção de Energia
Considerações de projeto
Ao projetar nosso anexo, as seguintes considerações foram levadas em consideração:
- O dispositivo deve ser adequado às capacidades de fabricação local.
- O acessório deve empregar materiais e métodos de fabricação de baixo custo.
- Deve ser acessível e acessível aos grupos de baixos rendimentos e deve satisfazer as suas necessidades básicas de energia mecânica.
- Deve ser simples de fabricar, operar, manter e reparar.
- Deveria ser tão polivalente quanto possível, fornecendo energia para vários implementos agrícolas e para pequenas máquinas utilizadas na indústria rural.
- Deve empregar materiais e competências disponíveis localmente. Devem ser usadas peças de aço padrão, como placas de aço, barras de ferro, cantoneiras e chapas planas, que estejam disponíveis localmente. Ferramentas padrão usadas em oficina mecânica, como serras, limas, punções, machos e matrizes; soldador de serviço médio; furadeira; pequeno torno e fresadora devem ser adequados para fabricar as peças necessárias para a bicicleta de dupla finalidade.
- Deve utilizar peças de bicicleta padrão sempre que possível.
- O dispositivo deve adaptar-se facilmente ao maior número possível de bicicletas diferentes. Nenhuma modificação estrutural permanente deve ser feita na bicicleta.
- Embora o dispositivo deva ser fácil de retirar da bicicleta, presume-se que normalmente permaneceria preso para facilitar a prontidão e o transporte de um local para outro. O dispositivo, portanto, não deve interferir no modo de transporte da bicicleta.
- O suporte amplo, que proporciona estabilidade durante o modo de produção de energia, pode ser virado para cima durante o modo de transporte. Este suporte/suporte seria um acessório permanente da bicicleta de dupla finalidade.
- O mecanismo de tomada de força deve ser o mais eficiente possível e desenvolver rotações relativamente altas (perto de 200) para versatilidade de aplicação. Tínhamos visto projetos de dispositivos que retiram força do pneu traseiro por meio de um rolo de fricção pressionado contra ele, mas tínhamos dúvidas sobre a eficiência desse arranjo. Para melhorar a eficiência, utilizamos superfícies de rolamento duras, como correntes de rolos, rodas dentadas e rolamentos de esferas. Decidimos que o local mais adequado para este mecanismo de tomada de força seria na frente da bicicleta, perto do tubo do garfo (ver fotografias).
- Deve-se ter cuidado para garantir que o conjunto da tomada de força esteja suficientemente avançado para não interferir na pedalada. A maioria dos quadros de bicicletas padrão para adultos tem bastante espaço para o mecanismo de tomada de força e a polia. A energia é fornecida ao eixo por meio de uma corrente que vai da roda dentada da bicicleta (manivela) até uma roda dentada com catraca no eixo. Durante o modo motor principal, a corrente normal da bicicleta é retirada da roda da corrente e a corrente de tamanho especial para o mecanismo de tomada de força é colocada.
- O dispositivo deve ser capaz de transmitir energia para uma variedade de máquinas, e a alteração das relações de transmissão deve ser o mais simples possível. Decidimos que um arranjo de correia em V e polia seria mais apropriado para isso. As correias não exigem o alinhamento preciso que as correntes exigem. As correias podem até acomodar polias ligeiramente distorcidas umas em relação às outras. Alterar as relações de transmissão é tão fácil quanto trocar as polias. Além disso, as correias são razoavelmente eficientes.
- O dispositivo deveria conter um mecanismo de catraca que permitiria ao operador "desacelerar" periodicamente para descansar e economizar energia. Uma roda livre de qualquer bicicleta pode ser facilmente adaptada para este fim.
- O peso excessivo deve ser evitado, pois a durabilidade é uma consideração primordial.
Acessório de potência do pedal
Como as bicicletas vêm em vários tamanhos e há uma variedade de tamanhos de tubos usados para quadros, apenas fotos e esquemas da fixação do pedal são fornecidos abaixo.
Observe que o esquema não possui medidas e, portanto, recomendamos que você use um maquinista para fabricar esta peça. Artesãos de aldeias na Índia, Tailândia, México e Belize conseguiram produzir esta peça usando o esquema abaixo.
Figura 4: Esquema do acessório de alimentação do pedal (clique para ampliar)
Figura 5: Acessório de alimentação do pedalMontagem do estande
O suporte aqui descrito foi projetado para suportar a maioria das bicicletas. Podem ser necessárias modificações em algumas bicicletas.
Figura 6: Suporte/suporte para bicicletasMateriais
- 12 pés (3,7 m) - ângulo de 3/4" (20 mm), espessura de parede de 1/8" (3,2 mm)
- 8 pés. (2,5 m)-1/2" (12,5 mm) x 3/16" (4,7 mm) de aço plano.
- Haste de aço laminada a frio de 1 - 1" (25 mm) x 6" (15,25 cm) para extensões de eixo.
- Parafusos, porcas e arruelas de pressão de 16‑‑1/4" (7mm) x 5/8" (16mm)
- 2 ‑‑3/8" (10mm) x 3/4" (20mm) parafusos, arruelas
- 2 - porcas extras do eixo traseiro adequadas à bicicleta a ser adaptada.
- A montagem do estande é dividida em duas partes: a estrutura de base retangular e dois suportes verticais triangulares. (Ver Figura 7). Meça e corte as cinco peças de ângulo de 3/4" (20mm) especificado para a estrutura de base. Esquadre os cantos em 45 graus para que eles se encaixem firmemente e formem cantos quadrados.
- Solde o retângulo. Não solde ainda o membro da estrutura central ao retângulo.
- Meça e corte conforme especificado as 5 peças para cada suporte vertical.
- Monte cuidadosamente as peças de suporte vertical para soldagem, certificando-se de deixar uma folga de 1/8" (3,2 mm) na base de cada suporte. (Veja a Figura 7). Essa folga se encaixará no membro da estrutura central da estrutura de base, permitindo que os suportes verticais deslizem para acomodar diferentes larguras de eixo traseiro. Observe que os dois suportes verticais não são idênticos. Eles são reflexos espelhados um do outro. Observe também a orientação das várias peças de ângulo, como elas se encaixam, etc. Veja os desenhos e fotos do estande (FIGURAS 7 e 8)
- Solde cada conjunto de suporte vertical em uma estrutura segura.
- Coloque os suportes verticais na estrutura de base e posicione o membro central da estrutura de modo que ele se encaixe na folga nos suportes laterais. Marque sua posição e solde-o no lugar.
Estrutura de base
Vista plana do quadro em posição de apoio. Todas as peças em ângulo de aço de 3/4" (19mm).
Figura 7: Montagem da Base (clique para ampliar)
Figura 8: Conjunto de suporte vertical (clique para ampliar)Suportes verticais
Faça dois suportes verticais: um como mostrado e outro reflexo do mostrado abaixo. Todas as peças são feitas de cantoneira de aço de 3/4" (19 mm), salvo indicação em contrário. Solde todas as juntas.
Figura 9: Dispositivo de travamento do bagageiro (clique para ampliar)Dispositivo de travamento do porta-bagagens
Crie um dispositivo para prender o suporte ao quadro da bicicleta abaixo do assento quando o suporte estiver na posição de bagageiro. Um pedaço de aço plano de 3/4' (20 mm) x 6" (15 cm) pode ser torcido e montado com mola, conforme mostrado na figura 10. Um pino preso na extremidade trava em um orifício no suporte. O suporte agora está concluído .
Recomendações para operação
- Implementos agrícolas ou pequenas máquinas podem ser conduzidos a velocidades de até 800 RPM usando uma bicicleta adaptada para pedalar. Altas velocidades (500 - 800 RPM) podem ser alcançadas usando uma correia em V com uma polia de 8" (20cm) na bicicleta e uma polia de 2" (50mm) na máquina a ser conduzida. As correias em V não exigem o alinhamento preciso que as correntes de rolos exigem, mas devem ser tensionadas adequadamente para fornecer o torque adequado sem escorregar.
- Para velocidades inferiores a 500 RPM e especialmente para aplicações de torque muito alto, como retificação, são recomendados acionamentos por corrente de rolos. Velocidades superiores a 800 RPM podem ser alcançadas usando polias de diâmetro maior.
- As correias em V ou correntes de roletes devem ser tensionadas adequadamente, caso contrário as correntes descarrilarão e as correias escorregarão.
- Para manter o alinhamento adequado da bicicleta com a máquina a ser conduzida, recomenda-se que ambas estejam firmemente ancoradas ao solo ou a uma plataforma. Isto é especialmente importante para aplicações de alto torque. A montagem do estande pode ser fixada no solo com estacas feitas de barra de reforço de aço dobrada.
- Os volantes costumam ser úteis porque armazenam energia. Para moagem de grãos é recomendado o uso de volante.
- Durante curtos períodos que exigem alta potência, as diversas cargas encontradas na debulha, moagem e serragem podem ser suavizadas com um volante de massa e dimensão adequadas. Um volante adequado para a maioria das aplicações de potência de pedal é construído a partir de um volante de automóvel descartado montado em um eixo de 3/4" (20 mm) e suspenso em rolamentos de esferas montados em flange. Sempre que possível, a massa pode ser adicionada ou incorporada nas peças rotativas dos implementos para conseguir um efeito volante.
- Nossos testes mostram que manter uma velocidade de pedalada constante entre 50 e 60 RPM é muito importante para o uso eficiente da força muscular humana. Conseqüentemente, é importante que a carga ou a taxa de alimentação sejam compatíveis com a velocidade da pessoa que pedala. A sobrecarga deve ser evitada, pois quebra o ritmo da pedalada e geralmente resulta em um trabalho inferior e menos uniforme.
- O assento da bicicleta deve ser ajustado para permitir a extensão total das pernas durante a pedalada.
- É importante escolher polias e rodas dentadas dimensionadas para criar relações de transmissão que permitam ao operador manter a velocidade de pedalada desejada (geralmente cerca de 50-60 RPM). Consegue-se isto assegurando primeiro que a máquina a ser conduzida não exige muito de um operador médio. Geralmente, os dispositivos de pedal destinam-se a operar máquinas que requerem 1/3 cavalo-vapor (250 watts) ou menos. Segundo, determina-se a rotação desejada da máquina a ser acionada e calcula-se o tamanho das polias de acordo.
Várias aplicações
Debulha de Arroz
Joeirar
Descasque de Milho
Bombeamento de água de um poço raso
Operando uma serra circular
Operando um torno para trabalhar madeira
Descascamento de amendoim
