Otthoni használatú légsterilizátorok fejlesztése
10. Felhasznált Irodalom
[1] BERCSEY, T.; DÖBRÖCZÖNI, Á.; DUPCSÁK, ZS.; HORÁK, P.; KAMONDI, L.; PÉTER, J.; SCHOLTZ, P.: Új termék kifejlesztése és bevezetése, a piacra vitel ideje és az azt meg-határozó tényezők, PHARE TDQM, Miskolc, 1997.
[2] KAMONDI, L.: Tervezéselmélet, Phare HU0008-02, Miskolc 2003.
[3] HANSEN, F.: A módszeres géptervezés. Műszaki Könyvkiadó. 1969.
[4] Dr. Lévai Zoltán - Gépjárművek szerkezettana Tankönyvkiadó, 1978 [5] Dr. Erney György - Fogaskerekek, Műszaki Könyvkiadó 1983
[6] Ungár Tamás – Vida András : Segédlet a gépelemek I. – II. kötetéhez
[7] Dr. Szendrő Péter, Dr. Szente József - Gépelemek, Egyenes fogú belső fogazatú hengeres kerekek, fogaskerék-bolygóművek 2007
[8] Dr. Zsári Árpád - Gépelemek II. - 2. kötet, Tankönyvkiadó, Budapest 1991 [9] Bárány János - Többfogméret, foghúrméret és csapméret számítása, Műszaki
Könyvkiadó, Budapest 1972
[10] Dr. Erney György - Belsőfogazású hengeres kerekek elmélete és tervezése, Felsőoktatási Jegyzetellátó Vállalat, Budapest 1954
[11] Dr. Terplán Zénó - Gépelemek II, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest 1984 [12] Botka Imre - Erney György - Fogaskerékpárok méretezése 1. kötet, Akadémiai
Kiadó, Budapest 1973
[13] Vörös Imre - Fogaskerekek fogalakjai és fogalaktényezői a fogtőszilárdság méretezésének, Akadémiai Kiadó, Budapest 1968
Köszönetnyilvánítás
A bemutatott kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.
Elektromos kéziszerszám fejlesztése
Rajna Balázs, Drágár Zsuzsa
ipari termék-és formatervező mérnök hallgató, tanársegéd
Bevezetés
Napjainkra már-már minden háztartásban előfordulhat legalább egy elektromos kéziszerszám. A kéziszerszámok családja rendkívül tág, amely magába foglalja a konyhai eszközöket, vagy akár a fa, illetve fém megmunkálására alkalmazott termékeket is. A kéziszerszámoknak rendkívül sokféle igényt kell kielégíteniük, mely piaci versenyre készteti a terméket gyártó és tervező vállalatokat.
E verseny eredménye, hogy a meglévő piac túlterhelt, zsúfolt és kevésbé átlátható egy átlag vásárló számára. E cikk a készülő szakdolgozatom fő témájával foglalkozik, amely egy elektromos fúró- és csavarozó gép fejlesztési lehetőségének koncepcióját mutatja be. Szakdolgozatom leginkább az elektromos fúró és csavarozó eszközöket mutatja be, és a meglévő technológiai háttér alkalmazásával próbál elindulni az eszköz fejlesztésében. A fejlesztés első szempontja, hogy nem szakember számára is érthető és könnyen alkalmazható legyen. A termék a feladat kiírásának megfelelően kell, hogy működjön, és a kiírás elvárásainak meg kell felelnie. A fejlesztés kiterjedése leginkább a fúrást könnyítő mechanizmusban mutatkozik meg.
Lényeges szempont, hogy laikus ember számára is könnyen alkalmazható legyen. A fúrást segítő mechanizmust leginkább lineáris motor beépítéssel szeretném megoldani, amely egyfajta sínként funkcionál. A beépített motor lehetőséget nyújt a kezdő vagy hobby felhasználók számára a megfelelő és precíz furat vagy csavarkötés megvalósításában. A szakdolgozatban a kutatás célja egy vagy akár több megoldás variáció felállítása a lineáris motor beépítésének lehetőségéről.
További feladatok a költséghatékonyság szempontjából elvégzendő vizsgálatok, és az anyag felhasználási kritériumok keretén belüli megoldásvázlatok kidolgozása, számítása. Az anyag felhasználhatósági kritérium felállítása fontos elve a tervezői folyamatnak, illetve a dolgozatnak. Lényeges a termék környezetre való hatásainak csökkentése, és annak újra felhasználhatóságának biztosítása. A tervezői folyamat kezdetén a tervezőnek rálátása kell, hogy legyen az általa tervezett vagy javasolt termék környezetre gyakorolt hatásáról. Ez megnyilvánulhat akár a felhasznált anyagokban vagy a gyártási folyamatban is. A környezettudatos tervezés fő irányelve, hogy kialakítson egy konstans kört, ahol a termék születése és annak élettartamának befejezte után a termék ne kerüljön ki a körforgásból, hanem minimális energia ráfordítással és plusz anyagok felhasználásával a termék
újrahasznosított státuszt érjen el. A tervezés lényege, hogy a már újrahasznosított termékekből állítsunk elő olyan terméket, amely ugyanazt a teljesítményt nyújtja, mint annak elődje, azzal a nagy különbséggel, hogy részt vesz az újrahasznosítási ciklusban.
A szakdolgozat fő célja
A feladat alappillére, hogy egy olyan plusz lehetőséget építsek egy közönséges elektromos fúróba, amely érdekessé és figyelemfelkeltővé teszi azt, valamint a plusz lehetőséget kihasználva jobb és pontosabb munkavégzést biztosítson. Egy lineáris motor beépítésével a közönséges kézi fúró átalakítható egy lineáris mozgást végző kézi szerszámmá, amely minden esetben a sík felületre képes merőlegesen, állandó sebességgel elmozdulni, így precíz furatot, illetve kötést biztosítani. A beépített mechanizmus egy munkavégzési lehetőség, így nem szükséges az állandó használata. A mechanizmus megkönnyíti a kevésbé tapasztalt felhasználó számára egy megfelelő és könnyen kivitelezhető furat vagy kötés létrehozását. [1]
A szakdolgozat feladatkiírásában szereplő fontosabb pontok
A feladat megnevezése:
Elektromos kéziszerszám fúrásminőségének javítása beépített orsós hajtás alkalmazásával.
A feladat lényeges szempontjai:
− A termék kereslete a piacon.
− Célcsoport meghatározása.
− Újrahasznosított illetve újrahasznosítható anyagok használata.
− Környezetbarát csomagolás.
− Környezetbarát kialakítás, lehetőség szerint újrahasznosított, vagy újrahasznosítható anyagok felhasználása.
− Technológiailag megvalósítható tervezés.
A mozgató mechanizmus meghatározása:
− Mozgatóorsó megvalósításával.
A mozgatóorsó elvi felépítésének lehetőségei:
− golyósorsó,
− trapézmenetes orsó.
Kutatás
Egy tervező életében meghatározó szerepet tölthet be a megfelelő piac feltérképezése. A piackutatás alatt a mérnök, tervező rálátást nyerhet a már meglévő termékek kialakítására, technológiai fejlettségükre és az esetleges hibáikra. Az alapos kutatás a tervezés és a fejlesztés alapja, hiszen e nélkül a tervező nem tudná versenyképessé tenni a termékét.
A piackutatás előrehaladtával különböző termékeket, termékcsaládokat ismertem meg, úgy mint egy megfelelő akkumulátor, burkolat vagy esztétikai megjelenés. A piackutatást egy olyan összefoglaló részként definiálnám, amely különböző területen használt termékeket, azok kialakítását tartalmazza, valamint a kutatással párhuzamosan megjelenő szabadalomkutatást is. A szabadalomkutatás szintén fontos terület a tervezés során. Egy tervező munkájának folyamán ki kell térnie a már meglévő és hatályos szabadalmakra.
A szabadalom pontos meghatározását a 2013.évi V. törvény a magyar Polgári Törvénykönyvünk tartalmazza, amely a következő:
„A szabadalom a feltaláló találmányának jogosultságára és kizárólagos hasznosítására vonatkozó jog, melynek a birtokában a jogbirtokos, szabadalmas bárkivel szemben felléphet, aki az általa megalkotott terméket, tárgyat bármely módon hasznosítja. Minden olyan műszaki megoldást, melyet a szabadalmi hivatal oltalom alá vesz, találmánynak hívnak.” [2]
Koncepcionális tervezés
A piackutatás és a szabadalomkutatás után első tervezői lépés a koncepcionális tervezés. A koncepcionális tervezés magába foglalja az adott termék fő alkotóinak funkcióelemzését, és annak komplett funkcióábráját. Tartalmazza továbbá a terméket alkotó gépelemek kinematikai ábráját, amely segít a gépészeti megoldás szemléltetésében. A kinematikai ábrázolás olyan kapcsolási rajz vagy rajzvázlat, amely jelképek felhasználásával mutatja be az adott gépelemek kapcsolatát, mozgásviszonyát. A következőkben szemléltetett kinematikai ábrák olyan elvi vázlatok, amelyek bemutatják, hogy különböző megoldások vezethetnek ugyanazon munkavégzéshez. A példákban szereplő ábrákon kívül további megoldások is alkalmazhatók, mint például.: szíjhajtás, csigakerék, stb.
1.Ábra 2.Ábra
Vízszintes motorbeépítés Függőleges motorbeépítés
A kinematikai ábrázolás után következhet a funkcióábra ismertetése. A funkcióábra szintén szemléltetésre alkalmas eljárás, melynek segítségével a termék teljes kapcsolati hálóját felírhatjuk. A funkcióábrák leegyszerűsítik a termék bonyolult működését, és egy átlátható tiszta képek kapunk egy-egy elem fontosságáról, vagy akár annak kikerülési lehetőségéről.
A 3.ábrán látható funkcióábra jól szemlélteti a tervezett mechanizmus elhelyezését a folyamatban. Az áramforrásból szolgáltatott feszültség az első kapcsolóhoz jut, ahol különböző irányba indulhat el. A kapcsoló továbbíthatja a feszültséget az előremozgó vagy a visszamozgó funkcióhoz, de akár a mozgás nélküli munkavégzést is elláthatja. Az előre és vissza mozgást a másodlagos motor teszi lehetővé, amely egy fogaskerékhajtás segítségével mozgatott orsós hajtásban végződik. Az orsó forgási iránya befolyásolja a fúrás irányát. Az anyára rögzített burkolaton van rögzítve a szán, amely képes elmozdítani az elsődleges villamosmotort, amely a fúrást vagy csavarást biztosítja.
3.Ábra
Funkcióábra bemutatás
Működési elv
Az előzőekben említett és szemléltetett funkcióábra és kinematikai vázlatok alapján értelmezni tudjuk a termék tervezett működését. A termékkel kapcsolatos vezérgondolat, hogy munkavégzés közben a munkavégző terület lineáris irányban el tudjon mozdulni viszonylag kis sebességgel, így javítva a furat minőségét. Ennek a kiegészítő funkciónak a megvalósításához láttunk néhány példát, amelyet a műszaki gyakorlatban, gyártásban egyaránt használnak.
A termék működésének alapja a mozgatóorsó, amely lehetővé teszi a lineáris elmozdulást. A lineáris motorokat rendkívül sok területen használják, mint pl.:
elektronikai lapok gyártása, ágymozgató és különböző mozgató elemek alkalmazásakor. A mozgatóorsót jelen esetben is elmozdulás céljából alkalmazzuk.
Azonban ahhoz, hogy az elmozdulás a megfelelő módon működjön, meg kell változtatnunk az orsó alaphelyzetét. Mivel az orsó behúzott állapotban van kezdő pozícióban, úgy ennek az ellentettjét kell vennünk alaphelyzetnek. Tehát az orsó kezdő pozíciója a kitolt helyzet, mivel az elmozdulást az orsó húzással érheti el. A következőkben bemutatott képekben ezt az elképzelést szemléltetem.
1.Kép Orsó alaphelyzete
A bemutatott 1.Kép-en jól látható az orsó helyzetének kialakítása. Mivel a terméknek előmozgást kell végeznie, így konstrukciós okokból az előzőekben bemutatott helyzetben kell beépíteni. Mivel a másodlagos villanymotornak a markolat és a ravasz ( 1-es kapcsoló) területén nincsen megfelelő pozíciója, így a kialakítását a nyomatékkar felé szükséges elvégezni, melynek formai megjelenését az 1.Kép szemlélteti.
A következő néhány képen szemléltetem az orsó elmozdulását, amelynek szánjára rögzített burkolatban szerepel az elsődleges villamosmotor, mely a munkavégzésért felelős. Így mikor az orsó elmozdul, vele együtt mozdul a fúró mozgást végző test is.
2.Kép
Orsó alaphelyzete, mozgás bemutatása
3.Kép
Orsó véghelyzete, mozgás bemutatása
Az elmozdulás szemléltetése céljából készítettem egy egyszerűsített modellt, mely bemutatja a tervezett munkafolyamatot. Ez látható a 4.Képen.
4.Kép
Elmozdulás szemléltetése
Design
A következőkben szabadkézi vázlatok segítségével mutatok be néhány olyan részletet, melyet fontosnak tartok. Mivel a terméknek konkrét végleges formaterve még nem született meg, így ezt vázlatok segítségével próbálom bemutatni. Lényeges szempont, hogy a motor (motorok) kellő szellőzést kapjon, így nagy hangsúlyt kell fektetni a megfelelő szellőzés biztosítására. Továbbá a ravasz (kapcsoló), markolat kialakítására is ergonómiai szabályok vonatkoznak, amelyek biztosítják a megfelelő használatot. A következő képek bemutatják a kezdeti formavilágot, majd továbbhaladva eljutunk a jelenlegi formatervhez.
5.Kép
Első szabadkézi vázlat
6.Kép
Szabadkézi vázlatok és az aktuális formaterv
A termékhez logót és arculattervet készítettem, amely tartalmazza a logó különböző megjelenítési formáit és méreteit. A logó a következő:
7.Kép Logó bemutatása
Jövőbeli terveim
A fennmaradó időben a termék végső 3 dimenziós modelljét tervezem elkészíteni, valamint a szükséges számításokat fogom elvégezni, amely többek között a fogaskerékhajtásra vonatkozik. További terveim, hogy a termék burkolatának negatívját is megmodellezzem, így a fröccsöntő szerszámot is megmutathatom.
Irodalomjegyzék
[1] Dr. Kamondi László - Terméktervezés módszertana, előadásvázlat [2] 2013.évi V. törvény, Magyar Polgári Törvénykönyv
[3] Dr.Terplán Zénó: Gépelemek I.-II., Nemzeti Tankönyvkiadó
[4] Dr. Szente József - Bihari Zoltán: Interaktív mérnöki kommunikáció és a tervezést támogató CAD rendszerek. Elektronikus tankönyv. 2011. p.
107. www.tankonyvtar.hu/hu
[5] Szente József, Bihari Zoltán: Gépelemek, alkatrészek számítógépes tervezése – Terméktervezés, Miskolc: HEFOP, 2005. 150 p.
Köszönetnyilvánítás
A bemutatott kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.
Offroad-terepjáró portáltengelyének vizsgálata
Rózsavölgyi Péter géptervező szakirány
Benyó Klára mérnöktanár Dr. Kakuk József fejlesztési osztályvezető
1. Bevezetés
A portáltengelyek hozzájárulnak mindennapi életünk megkönnyítéséhez. Főként az alacsony padlós autóbuszok, hétköznapi terepjárók, tehergépjárművek, valamint az off-road terepjárók körében használatosak. A portáltengely oly módon van kialakítva, hogy a féltengely tengelyvonala a keréktengely tengelyvonalához képest eltoltan helyezkedik el. Ezt az eltolást nevezik portáltávolságnak, melyet az ún. portálhajtómű tesz lehetővé. Így a portáltengellyel felszerelt járművek hasmagassága növelhető vagy csökkenthető igényektől függően. Egy alacsony padlós autóbusz esetében az alacsonyabb hasmagasság, míg egy off-road terepjáró esetében magasabb hasmagasság elérése a cél.
A portáltengely főbb részei:
− differenciálmű
− féltengely
− portálhajtómű
− keréktengely
Az off-road terepjáró portáltengelyének kialakításához vizsgálni kell a portáltengelyt terhelő erőket, nyomatékokat. Ehhez azonban a portálhajtómű vizsgálata elengedhetetlen, mivel a hajtóművel elérhető portáltávolság nagymértékben befolyásolja a tengely kialakítását.
2. Szabadalomkutatás és piackutatás