Создание компоновочной схемы фандомата для утилизации алюминиевых банок

Актуальность

Ресурсосбережение, обеспечение экологической безопасности, рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды в настоящее время являются приоритетными направлениями в рамках реализации курса на устойчивое развитие российского государства.

В 2020 году правительство Москвы запустило программу по раздельному сбору отходов. Участие в программе добровольное, никаких штрафов не предусмотрено. Одной из важнейших задач разных уровней является создание системы, позволяющей минимизировать количество захораниваемых отходов, максимально обеспечив при этом ресурсосбережение, повторное вовлечение в хозяйственный оборот утилизируемых компонентов отходов в качестве сырья, материалов, изделий, превращение отходов во вторичное сырьё для изготовления новой продукции и получения энергии.

Алюминий – самый распространённый металл, но его добыча требует колоссальных материальных и энергетических затрат. Автором разработана компоновочная схема фандомата и создан прототип, позволяющий принять и сжать алюминиевую банку до 10 раз в автоматическом режиме.

Цель

Создание компоновочной схемы фандомата для утилизации алюминиевых банок, способной обеспечить повышение его эффективности.

Задачи

1. Формирование компоновочной схемы компактных фандоматов для утилизации алюминиевых банок.
2. Выбор способа подачи продукции в фандомат и проектирование системы загрузки.
3. Проектирование и подбор комплектующих для схемы управления фандоматом.
4. Поэтапная сборка прототипа из созданных модулей.
5. Проведение экспериментов по определению эффективности принятых решений.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Программа «Компас-3D»
• Программа «Autodesk Fusion 360»
• Программа «Autodesk Tinkercad»
• Тиски слесарные
• Наборы шестигранных и рожковых ключей
• Поршневой масляный компрессор Gigant LAS 24/1500
• Распределитель пневматический с электромагнитным управлением
• Цилиндр пневматический силовой
• Набор фитингов и шлангов
• Контроллер «Arduino UNO»
• Сервомотор
• УЗ-датчик расстояния
• Источник питания 220/24 В
• Дрель аккумуляторная
• 3D-принтер Anycubic

Описание

Для каждого из модулей фандомата были созданы 3D-модели в программном комплексе Компас-3D и Autodesk Fusion 360. С помощью Autodesk Tinkercad создана модель системы управления и программа управления, которую перенесли в среду Arduino IDE.    Затем на базе моделей были созданы чертежи деталей будущего фандомата.

Все детали фандомата были изготовлены на базе ГБОУ Школа № 1566. Самостоятельная сборка пресса осуществлялась автором в соответствии с подготовленными сборочными чертежами.

Автор провёл ряд экспериментов, подобрал оптимальное давление в системе, позволяющее уменьшить объём банки в 10 раз, а также временные интервалы для безупречной работы системы.

Результаты работы/выводы

В результате работы над проектом поставлены и решены следующие задачи.

1. Разработан базовый прототип фандомата для алюминиевых банок на базе созданной компоновочной схемы.
2. Создан модуль системы подачи тары с возможностью установки в фандоматы различных типоразмеров.
3. Подобраны необходимые компоненты системы управления, которые позволили реализовать проект на практике.

При непосредственном участии автора фандомат мод. ФДМ.700 прошёл всесторонние опытные испытания в ГБОУ Школа № 1566, обеспечивая эффективное решение задачи по прессованию алюминиевых банок.

Перспективы использования результатов работы

При пробных включениях фандомата было обнаружено, что сжатые банки неудобно удалять из него через верхнюю крышку. Для решения этой проблемы решено сделать в корпусе с задней стороны дополнительный проём для выемки готовой тары, а корпус фандомата сделать прозрачным для привлечения дополнительного внимания. Также предполагается оснастить данный пресс устройством считывания штрих-кода, с помощью которого можно было бы определять тип загруженной тары. Планируется разработать балльную систему стимулирования за сданную продукцию.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни-2022» – победитель;
«Ресурсосбережение: инновации и таланты-2022» – победитель;
«Новые технологии-2022» – победитель;
«Юные техники и изобретатели-2022» – победитель.

Мнение автора

Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» была хорошо организована. Мероприятие мне понравилось, были показаны необычные и интересные работы. Хотелось бы, чтобы представленные инженерные проекты были реализованы в будущем, а в конференции принимали участие всё больше и больше школьников»