Внимание!
Предложения и заявки заказчиков

Размещение рекламных материалов

коммерческая реализация изобретений - ООО 'Адвансед Девелопмент Проджект' смотреть>>>

Требуются разработки по средствам контроля и ограничения по количеству дисковых операций производимых одним пользователемдля хостинг провайдера. смотреть>>>

Требуются разработки по использованию низкопотенциальной энергии смотреть >>>

Паровая лебёдка

 Приезжая домой к родителям, мне практически всегда приходится помогать им по хозяйству. Обычно это довольно «интеллектуальная» работа, как то: покрасить газовую трубу на высоте 4 м, спилить старое дерево или закопать столбики для забора, перенести тяжести. Текущая же работа (в т.ч. и ювелирная обработка огорода в 20 соток) остаётся на плечах моих родителей-пенсионеров. Я всё время поражаюсь их каторжному трудолюбию, которого у меня, к сожалению, нет. Особенно смущает огород, который по прошествии нескольких десятков тысяч лет со времён начала активного земледелия всё также приходится обрабатывать вручную. Почему все чудеса техники не могут никак коснуться лопаты и мотыги (тяпки)?Помню, как в «старые добрые советские времена», читая журнал «Техника – Молодёжи», почти в каждом номере находил описания конструкций домашних умельцев, облегчавших ратный труд приусадебных тружеников. Это и минитракторы, и мотокультиваторы, и мотоблоки… При традиционной апатии промышленных предприятий к средствам малой механизации образовавшуюся нишу пытались всячески заполнить народные мастера. Лепили свои конструкции из всего, что Бог пошлёт и иногда получалось очень даже ничего. Но глобально все эти поделки проблему не решали: слишком разношёрстные и малочисленные они были, да и требовали самого серьёзного подхода как в своём управлении, так и в обслуживании. А большинство людей, не обременённых любовью к тарахтящему железу, всячески его побаивалось и старалось «лучше по старинке, да поспокойнее», т.е. лопатой и тяпкой. Вот если бы техника была достаточно проста в обращении и надёжна как кувалда, да при этом ещё недорого стоила и была бы в каждом магазине – вот тогда бы народ потянулся к ней всей своей широтой души.Из всех средств малой механизации больше всего меня заинтересовала электролебёдка с плугом. Действительно, чего уж проще! Электричество есть практически на любом садовом участке. Подключил кабель, через конденсатор запустил асинхронник, а тот в свою очередь через редуктор знай, наматывает на барабан трос, к которому привязан плуг (окучник, борона, сеялка). При средней скорости хода в 4 км/ч с учётом холостого хода назад и ширине прохода в 12 см производительность электролебёдки составит 2,4 сотки в час, что вполне прилично для столь простой, компактной и надёжной техники.Но есть у электролебёдки и недостатки, свойственные нашему постсоветскому пространству. Это, прежде всего, очень низкое качество самого электрического тока. В сельской местности напряжение часто падает до 180 V, а то и того ниже. И если на телевизоры и погружные водяные насосы чтобы не сгорели, ещё можно поставить стабилизаторы (на 300 Вт, у которых кпд около 50%), то на мощную тягловую технику потребуется промышленный стабилизатор под 600 $. А это практически ставит крест на самой идее.Далее, даже при использовании маломощных сварочных аппаратов на всей улице начинает мигать свет и соседи, мягко говоря, бурчат. Поэтому на хорошую мощность привода можно не рассчитывать – максимум 1,5-2 кВт. Хотя зачастую и этого вполне может хватить. Ведь традиционный плуг тянет одна конская сила – а это всего 735,5 Вт! Но электродвигатели (и особенно – коллекторные) очень не любят работать на полную мощность. Поэтому для увеличения их ресурса необходимо выбирать электродвигатели повышенной мощности. А это - дополнительные масса, габариты и особенно – цена.В некоторых случаях может сказаться и удалённость огорода от электроснабжения, что в свою очередь потребует длинного и дорогостоящего электрокабеля с большими потерями на внутреннее сопротивление.Все эти проблемы принципиально решены в мотолебёдке, в которой имеется автономный и достаточно мощный источник энергии (4-8 л.с.). Мотолебёдка, приближающаяся по производительности к мини-трактору, любой участок земли вспашет без каких-либо огрехов (это же свойство относится и к описанной выше электролебёдке). Дело в том, что традиционные средства обработки почвы пашут либо «на свал» - тогда посреди участка растёт гребень от двух сомкнувшихся борозд, а края оголяются, либо «на развал» - тогда участок рассекает широкая полоса. Мотолебёдка, ведущая пахоту в один год в одну сторону, а на следующий – в противоположную, позволит идеально обработать садово-огородный участок. На первый взгляд может показаться, что холостой ход лебёдки (при возвращении рабочего агрегата в исходную позицию), снижающий производительность труда вдвое, является серьёзным недостатком конструкции. Но, объективности ради, следует признать, что при вспашке любым орудием холостого хода всё равно не избежать, так уж лучше его совершать не поперёк борозд, а вдоль.Но и мотолебёдка имеет кучу своих недостатков. Начнём с того, что применяемые в конструкции ДВС – это двухтактные высокооборотистые двигатели, работающие на смеси бензина с маслом и имеющие весьма малый ресурс. Используются, как правило, мотоциклетные модели, которые сейчас практически не производятся, а если и производились, то в малом количестве. Отсюда – недоработанность конструкции, её высокая капризность в эксплуатации и достаточно высокая себестоимость. Ситуация усугубляется хроническим отсутствием запасных частей и их низким качеством. Расход топлива маломощных двухтактных двигателей на порядок выше (на единицу мощности) от их автомобильных собратьев и составляет в среднем 2,2 л на 4 л.с. или около 4 грн. за час работы мотолебёдки (с учётом её холостого хода и стоимости масла). К накладным расходам необходимо добавить весьма дорогостоящие запчасти, затраты на приобретение и доставку ГСМ, а также учитывать высокую первоначальную стоимость агрегата (не менее 2.000 грн., если провести аналогию с газонокосилками). А при зарплате в 250-350 грн./мес., пенсии в 150 грн. и хроническом безденежье на селе все эти расходы могут оказаться просто неподъёмными.По совокупности факторов эти обстоятельства (а также некоторые другие) не позволяют надеяться, что в ближайшее время мы увидим засилье на садовых участках столь эффективных и достаточно простых агрегатов. Хроническая бедность населения (что бы там не говорили об успехах экономики президент с премьером!) ограничивает планку покупательной способности где-то на 800 грн. (150 $), когда будет реальный спрос на продукцию, следовательно – и заводы смогут работать массово и с достаточной рентабельностью.Но под такую ценовую группу не подходит ни одна сколь-нибудь приличная конструкция мототехники! Необходимо искать альтернативные решения. И, как Вы уже поняли из названия статьи, я предлагаю применить (да, да!) такой анахронизм техники, как паровой двигатель. Чем же он меня так привлёк? Во-первых, паровой двигатель с внешним подводом тепла (двигатель внешнего сгорания) может работать практически на любом топливе: бензине, диз. топливе, газе (биогазе), угле, дровах, торфе, листьях, опилках, бумаге и т.д. А это кардинально упрощает и удешевляет эксплуатацию мотолебёдки даже с учётом её низкого КПД. Более того, в некоторых случая дрова могут являться единственно доступным видом топлива.Во-вторых, конструкция паровой мотолебёдки получается очень простой и надёжной (дуракоустойчивой). Её практически невозможно поломать. Производство паровой мотолебёдки можно организовать практически на любом машиностроительном заводе.В третьих, парогенератор (котёл) лебёдки может использоваться в сельской местности для различных иных функций, делая паровую лебёдку очень востребованным на селе агрегатом.Итак, паровая мотолебёдка состоит из миниатюрного горизонтально-водотрубного котла системы Шухова (Шухова – Берлина) с расположенным вертикально в дымогарной трубе пароперегревателем. Прямолинейные пучки кипятильных труб позволяют легко осуществлять их очистку как от сажи снаружи, так и от накипи изнутри (через технологический люк) при использовании неподготовленной воды (а именно такой в большинстве случаев она и будет). При некоторой громоздкости и повышенном удельном расходе металла котлы системы Шухова обладают простотой в изготовлении и обслуживании, дешевизной и надёжностью в эксплуатации. А некоторую склонность к появлению течи из-за разгерметизации вальцовочных и клёпаных соединений, свойственных котлам 50-70 летней давности изготовления, легко можно ликвидировать современными технологическими решениями (электросваркой в среде СО2, предварительной посадкой с натягом и др.).Пар из котла, проходя через пароперегреватель, повышает свою температуру до заданного значения, а также производит испарение некоторой части влаги, уносимой из котла вместе с паром.После пароперегревателя пар поступает в буферный накопительный ресивер объёмом около 10-15 л с хорошей теплоизоляцией.Из ресивера пар передаётся непосредственно на цилиндр с двусторонним рабочим поршнем. После крейцкопфа возвратно-поступательное движение штока поршня с помощью открытого кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение барабана лебёдки. Вся конструкция паровой мотолебёдки после крейцкопфа модульная и быстросъёмная. Это позволяет использовать лебёдку во множестве других технологических операциях.Например, если снять барабан и кривошипно-шатунный механизм и установить двусторонний поршень с системой клапанов, то получится мощный водяной насос (без преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот). Такой автономный насос, работающий на дровах (угле, биогазе) может коренным образом решить проблему полива больших площадей земли.Вместо водяного насоса можно установить тягу для возвратно-поступательного привода по направляющим сразу нескольких рядных пил с пригрузом на обратном конце. Это позволит механизировать распиловку дров на чурки и производить заготовку дров как для бытовых нужд, так и для привода самого парового агрегата.Аналогично водяному насосу, но только с большим размером поршня, можно установить либо воздушный компрессор (для покраски краскопультом техники, накачки колёс, привода различного пневмоинструмента), либо вакуумный насос при обратной установке клапанов (выкачивание воды, фекалий из выгребных ям, производство машинного доения коров и др.).Паровая машина, изначально имеющая малые обороты и высокий крутящий момент, пригодится для непосредственного привода бетономешалки при строительстве или ремонте. А вся мотолебёдка в сборе после дооснащения её простейшими трубчатыми конструкциями может выступать в роли подъёмного крана небольшой (порядка 0,5 т) грузоподъёмности. Расположенный горизонтально кривошипно-шатунный механизм позволит «выкрутить» скважину под воду.Паровая мотолебёдка пригодится для организации переправ через небольшие речки, а также подвесных канатных переправ через болота, ущелья, скалы. Особенно эффективна она будет в глухих районах земли, обладающих достаточной растительностью (лесом, хворостом, торфом, камышом).Неплохо было бы оснастить паровую лебёдку (через повышающий планетарный редуктор) электрогенератором (вместо барабана), что дало возможность пользоваться «лампочкой Ильича» в пики топливных кризисов.В случае крайней необходимости паровая лебёдка может служить приводом для компактного ткацкого станка, производящего грубую натуральную (льняную) домотканую материю (для одежды).Далее, производимый котлом пар может оказать неоценимые услуги жителям сельской местности, имеющим большое подсобное хозяйство. Прежде всего перегретым паром с температурой свыше 300 оС, можно осуществлять дезинфекцию хозяйственных помещений, уничтожая мух, клещей, паразитов, насекомых, микробов, плесень и грибок, которые очень досаждают крупному рогатому скоту, птице, козам, свиньям, овцам, строениям. Компактный теплоагрегат поможет в большие морозы повысить температуру в хоз. постройках, не дав замёрзнуть худобе.Паром можно стерилизовать посуду (стеклянные банки для консервирования); готовить еду (мясо, овощи); запаривать зимой солому, сено, кукурузные снопы для скота; стерилизовать компост под грибной мицелий (вешенки) и многое другое.Зимой в условиях больших морозов (Сибирь, Дальний Восток) компактный и мобильный парогенератор пригодится для размораживания ледяных пробок в трубопроводах, для растапливания земли при рытье траншей, для обогрева тех. помещений при аварийных ремонтах. А быстро разогреть паром любой автомобиль или трактор – дело лёгкое и привычное ещё с советских времён.На основе паровой мотолебёдки можно создать оригинальное рабочее транспортное средство с незаурядными способностями (для лесных районов Севера, Сибири, Дальнего Востока, практически оторванных от цивилизации). Конструкция ТС с паровым двигателем внешне напоминает скрепер. Два тонких колеса большого диаметра с развитыми грунтозацепами (типа колёс трактора Т-16) через обгонные муфты соединяются осью, имеющей по центру вертикальный кривошипно-шатунный механизм. Слева располагается водитель, справа – паровой котёл, по центру – поршневая машина. Имея практически неограниченный крутящий момент парового двигателя и сверхмалые обороты коленвала, ТС обходится без всяких редукторов и передач, что сильно упрощает его конструкцию. Одноосный тягач соединяется через шарнир (типа Т-150) с транспортной 4х колёсной тележкой. Аналогично Т-150 осуществляется и поворот. Колёса тележки (типа УАЗовских) расположены максимально близко друг к другу, имеют торсионную подвеску и их колея совпадает с колеёй ведущих передних колёс. Колёса тягача фиксируются на раме жёстко, без подвески. Но тягач может поворачиваться по оси относительно транспортной тележки на 15-20о, что несколько компенсирует жёсткость подвеса и повышает общую проходимость ТС по пересечённой местности. Скорость передвижения – 10-15 км/ч, грузоподъёмность – до 1т, питание как дровами, так и древесным углём. Но наиболее оптимальным всё же будет потребление топкой котла не твёрдого, а газообразного топлива (газификация дров). В этом случае газогенератор располагается в задней части тягача. Удельный вес газогенераторной установки (дровяные чурки и буроугольные брикеты, обращённый процесс) составляет 4,2 кг/м3 в час. При расходе газа около 3 м3 в час масса газогенераторной установки составит всего около 15 кг. Столь необычное транспортное средство может стать незаменимой рабочей лошадкой на бескрайних глухих просторах России, не обделённых лесными богатствами и работящими мужичками.Но вернёмся к нашей базовой мотолебёдке. При заявленной мощности в 2 л.с. её фактическая мощность может составить около 4 л.с., т.к. вспашка по времени происходит 50/50. Т.е. пока осуществляется размотка троса и установка рабочего органа (плуга, бороны, культиватора) в исходное положение, огонь в топке горит, пар продолжает вырабатываться и накапливаться в буферном ресивере. После начала рабочего хода пар расходуется с удвоенной скоростью (как из ресивера, так и свежий пар). Такая цикличность операций позволяет несколько уменьшить габариты и массу парового котла за счёт аккумулирования энергии. Другой, более простой способ резко повысить производительность паровой машины и отказаться от тяжёлого и громоздкого ресивера – снабдить топку котла кузнечными мехами. С началом рабочего процесса помощник пахаря осуществляет механический наддув топки котла, резко повышая скорость горения дров и увеличивая выработку пара.Разумеется, что обслуживать мотолебёдку должны два человека: один непосредственно занимается обработкой почвы, а другой подбрасывает дровишки, следя за манометром, отключает сцепление барабана, помогает перетаскивать лебёдку на новую позицию.Следует также учитывать, что «разведение паров» до требуемых параметров займёт от 8 до 15 минут. При газификации топлива необходимо добавить ещё 3,5 мин (данные для дровяных чурок).При современном уровне развития техники (материаловедение, конструирование, технологические разработки) я думаю, что сделать паровую лебёдку не составит какой-либо сложности. Её полная масса (без рабочих органов: плугов, борон и др.) составит 45-50 кг (25 кг/л.с.). Меньше нельзя, т.к. необходим достаточный сцепной вес, а больше – возникнут сложности с её передвижением (на колёсиках по мягкому грунту) либо переносом вручную. В паровой лебёдке должен принципиально отсутствовать литьевой чугун – только сталь (в т.ч. и легированная для труб). А вообще конструировать лебёдку необходимо поручить авиаконструкторам, а не тепловозостроителям (J). Иначе её вес будет, как у первой паровой машины Уатта – более 2 т.Наипростейшая и наипримитивнейшая конструкция парового агрегата позволит (я очень на это надеюсь!) остаться в той ценовой группе, которая была означена в начале статьи. Когда я читаю каталог запасных частей к автомобильной и тракторной технике (ПМТО «АГРО-СОЮЗ»), то у меня просто волосы дыбом встают: как всё страшно дорого и сложно! Не в этом ли проблема всей нашей бедности: одни хотят «сразу, много и на халяву», а остальные просто «не имеют» и уже ничего «не хотят»?! Топливный кризис, надвигающийся на весь мир как чума, неизбежно приведёт и к экономическому коллапсу. И те страны, которые смогут за отведённое время (5-15 лет) найти альтернативные источники питания своей промышленности, сельского хозяйства, смогут хоть как-то минимизировать собственные потери.Предлагаемая мною паровая мотолебёдка (а также комплекс вариантов по её применению) при массовом своём внедрении позволит во многом оградить от надвигающихся бед прежде всего низового труженика, даст ему возможность спокойно сосуществовать в этом мире, не взирая на высокую политику и мировые экономические катаклизмы. И вообще, кто сказал, что натуральное хозяйство в третьем тысячелетии невозможно?.. Предполагаемые ТТХ паровой мотолебёдки:Длина, мм                                                                                                         850Ширина, мм                                                                                                      550Высота, мм:                            без трубы                                                                              620                            с трубой                                                                               1.450Масса, кг                                                                                                          50Мощность (базовая), л.с.                                                                                  2Крутящий момент (базовый), Н х м (кгс х м)                                                 110 (11)Частота вращения коленвала, об/мин                                                               60КПД котла, %                                                                                                    68КПД паровой лебёдки (общий), %                                                                    6-7Параметры пара:                            давление, МПа (ат)                                                               1,6 (16)                            температура (оС)                                                                 335                            расход пара (кг/час)                                                             6,92Расход топлива, кг/час:                            дрова воздушно-сухие                                                          14                            древесный уголь                                                                   4,4                            каменный уголь                                                                    5,2                            биогаз (метан)                                                                      2,8Рабочая скорость движения плуга, м/сек (км/ч)                                              1,11 (4)Производительность по пахоте (Ш=200 мм), м2/час                                      400Возможное количество выполняемых операций                                             до 30Цена (базовая комплектация без рабочего оборуд.), $    450Прогнозируемый мировой спрос, шт./год                                                    30-50 тыс.                                          /"ТРАКТАТЪ об уменьшении энтропии", т. II, тема № 52/  

Комментарии   

 
#1 Великоросс 13.07.2011 13:18
Вы всё хорошо обсчитываете,а я без редуктора на пять пар колёс паровоза с кривошипно-шату нным механизмом надетыми на хвостовики электрогенерато ров N2500кВт подсчитал, что при скорости 215км/час могут крутить валы генераторов на 1000об/мин,вмес то пара у меня воздух от 3х компрессоров с Т=450гр.Д 8кгс/см2,вопрос -обеспечит ли отсечку в цилиндрах 59,72:4,71=12,6 8колебаний поршня;в секунду1:12,68= 0,0788.И выдержит ли кривошипно-шату нный механизм скорость вращения колёс,или применить повышающий планетарный редуктор .
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Комментарии