Представленная конструкция — это самодельная электрофреза, созданная для выполнения сельскохозяйственных работ на приусадебных участках. Её основное назначение — обработка почвы и окучивание картофеля. Учитывая сложные условия эксплуатации, такие как длительная непрерывная работа, перегрузки и воздействие грязи, в качестве силового агрегата был выбран трёхфазный асинхронный двигатель промышленного, закрытого исполнения. Этот выбор обусловлен его большей надёжностью и долговечностью по сравнению с коллекторными двигателями постоянного тока.
Электрическая схема и двигатель
Трёхфазный двигатель подключается к обычной однофазной сети 220 В по схеме с рабочим конденсатором (соединение обмоток «звезда»). Для правильной работы необходимо рассчитать ёмкость конденсаторной батареи по формуле: Ср = 2800(Iном/Uном), где Uном — номинальное напряжение двигателя, а Iном — его номинальный ток.
В основе конструкции используется мотор-редуктор от списанного рельсорезного станка. Его ключевые характеристики: асинхронный двигатель мощностью 1 кВт, напряжение 220 В, ток 4,2 А (для трёхфазного режима), скорость вращения вала двигателя — 1410 об/мин. Редуктор понижает обороты до 44 об/мин на выходном валу (передаточное число 32). Общий вес мотор-редуктора составляет 24,5 кг. При необходимости можно подобрать другой агрегат с аналогичными параметрами.
Конструкция рамы и трансмиссии
Компоновка машины продумана для обеспечения равновесия в рабочем положении, что снижает усилие оператора на рукоятках. Мотор-редуктор через цепную передачу (шаг цепи 18,25 мм) приводит во вращение вал фрезы. Возможно использование двух передаточных чисел: при равном количестве зубьев на звёздочках (Z1=15, Z2=15) вал вращается со скоростью 44 об/мин, а при Z1=13 и Z2=15 — 38 об/мин.
Мотор-редуктор крепится на раме с помощью двух дюралюминиевых пластин толщиной 10 мм. Их смещение позволяет регулировать натяжение цепи. Сама рама сварена из стальных труб диаметром ¾ дюйма. К её боковым пластинам (толщина 4-5 мм) крепятся подшипниковые узлы вала фрезы, взятые от старой сельхозтехники.
Для транспортировки на передней части рамы установлены два регулируемых колеса (размер 56x205, модель Л-155). Во время обработки почвы они снимаются. В задней части рамы смонтирован регулируемый по высоте и углу тормоз. Ручки управления также имеют регулировки по высоте и углу наклона для удобства оператора.
Электрофреза в сборе: 1 - мотор-редуктор; 2 - рама; 3 - ручки управления; 4 - пластины крепления мотор-редуктора; 5 - тормоз; 6 - основная батарея конденсаторов; 7 - цепь; 8 - пусковые конденсаторы; 9 - вал фрезы; 10 - нож фрезы.
Электрофреза со снятыми транспортировочными колесами: 1 - ведущая звездочка Z1 = 15 или Z1 = 13; 2 - ведомая звездочка Z2 = 15; 3 - нож.
Пластина фрезы (сталь 45, толщина 4 мм).
Питание и управление
Агрегат может питаться как от однофазной сети 220 В (с использованием конденсаторов для запуска трёхфазного двигателя), так и от трёхфазной сети 220 В. Для подключения к розетке используются бытовые удлинители, но важно, чтобы сечение проводов было не менее 0,8 мм², иначе падение напряжения приведёт к потере крутящего момента. Необходимо регулярно проверять контакты на предмет нагрева.
Управление осуществляется с рукояток: на правой расположен выключатель двигателя, на левой — кнопка для подключения пусковой ёмкости конденсаторов. Безопасность обеспечивается тем, что двигатель отключается, если отпустить рычаг на правой рукоятке. Для всех электрических соединений используется прорезиненный кабель.
Рабочий орган — фреза
Фреза представляет собой вал диаметром 32 мм, на котором закреплены четыре шестигранные пластины из стали толщиной 5 мм. К каждой пластине болтами прикручены по три ножа. Конструкция ножей предусматривает значительную «опорную» поверхность. Угол их установки определяет, какой слой почвы будет захватывать следующий нож. Если эта поверхность недостаточна, нагрузка на двигатель резко возрастает, что может привести к его остановке. Автор также экспериментировал с серповидными ножами, но они оказались неэффективны, вызывая чрезмерное заглубление и остановку машины.
Вал фрезы в сборе (сталь 45).
Схема включения электродвигателя фрезы в однофазную сеть.
Соединение электролитических конденсаторов: 1 - конденсатор; 2 - металлический соединительный хомут; 3 - изоляционное покрытие.
Особенности работы и настройки
Важную роль в работе играет тормоз, расположенный позади фрезы. В процессе обработки часть веса машины постоянно приходится на него. Поскольку крутящего момента двигателя не всегда хватает для движения под полной нагрузкой, оператор помогает агрегату, слегка покачивая ручки в вертикальной плоскости, чтобы временно разгрузить тормоз.
С левой стороны от мотор-редуктора находится коробка с конденсаторами. Рабочая ёмкость составляет 65 мкФ, а для пуска дополнительно используются электролитические конденсаторы суммарной ёмкостью 60 мкФ.
Универсальность и возможности
Эта самодельная машина обладает широкой сферой применения. Помимо основной задачи — обработки почвы, её можно использовать для фрезерования плотного снега и льда на тротуарах. Кроме того, сняв цепную передачу и установив на вал двигателя водяную помпу, агрегат легко превращается в переносной насос для перекачки жидкостей.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- Габариты (ДxШxВ): 1400 x 450 x 1100 мм
- Диаметр фрезы: 450 мм
- Скорость вращения фрезы: 44 или 38 об/мин
- Ширина обработки почвы: 350 мм
- Глубина обработки: от 150 до 250 мм
- Вес: 46 кг
- Мощность двигателя: 1 кВт (при питании трёхфазным током 220 В) или 700-750 Вт (в однофазном режиме 220 В).
Павел КОПЬЕВ