A JÖVŐ MÉRNÖKEINEK PREZENTÁCIÓI
2014.
SZERKESZTETTE:
Dr. Bihari Zoltán egyetemi adjunktus
Miskolc
2014.
Szerzők: Bagdi Zsolt Dr. Bihari Zoltán
Bihari János Bere Károly
Borsos Bálint Dömötör Csaba
Drágár Zsuzsa Gávay Bence
Gulyás Norbert Juhász Ádám
Dr. Kamondi László Dr. Kavecsánszki Gyula
Mátyás Laura Mátyás Máté
Murvai Orsolya Dr. Péter József
Pónus Ádám Rajna Balázs
Rózsavölgyi Péter Rubecz Ilona Éva
Sebők Róbert Sipkás Vivien
Soltész János Szabó Kristóf
Szabó Zsolt Szmutkó Csaba
Tóth Sándor Gergő Vasas József
A leadott cikkeket kötetbe szerkesztette:
Dr. Bihari Zoltán egyetemi adjunktus
A szerkesztő nyilatkozata:
Alulírott Dr. Bihari Zoltán, mint „A Jövő Mérnökeinek Prezentációi 2014.”
szerkesztője kijelentem, hogy a kiadványban megjelent cikkek tartalmáért semmilyen garanciát nem tudok vállalni, a szerzők által leadott cikkek módosí- tás és lektori közreműködés nélkül kerültek beszerkesztésre.
Bizonyos fejezetekben – az egységesebb megjelenés érdekében – formai szerkesztési módosítások történtek.
A megjelentetett cikkek szakmai és műszaki tartalmáért a fejezet szerzői a felelősek.
ISBN 978-963-358-062-2
Kiadó:
Miskolci Egyetem
Gép- és Terméktervezési Intézet
Immár majdnem két évtizede évről évre ismétlődő rendezvény a Gépterve- zők és Termékfejlesztők Szemináriuma. Idén ez a rangos esemény 2014. no- vember 6-7-án, 20. alkalommal került megrendezésre a MTA Miskolci Bizott- ságának épületében (Erzsébet tér).
Dr. Péter József, a Miskolci Egyetem Gép- és Terméktervezési Intézetének egyetemi docense hosszú évtizedek óta szívén viseli a rendezvény sorsát, időt és energiát nem kímélve lehetőséget teremt arra, hogy a műszaki világ újdon- ságai, a legújabb kutatási eredmények eme rangos eseményen kerülhessenek bemutatásra.
Az előadások többsége nyomtatott formában a GÉP folyóirat soron követ- kező számában is megjelenik.
2013 évben egy új kezdeményezés is csatlakozott a rendezvényhez, misze- rint a végzős diákjainknak is teret és lehetőséget biztosítottunk arra, hogy be- mutatkozhassanak. Ehhez a Szeminárium egy külön szekciót hozott létre, amelyen meghívott vendégként jelen voltak a környező ipari vállalatok képvise- lői is. Többen közülük komoly érdeklődést tanúsítottak a hallgatók elhangzott előadásai iránt, ezért a Gép- és Terméktervezési Intézet úgy határozott, hogy a prezentációkból egy elektronikus kötetet készít, hozzáférhetővé téve azt az érdeklődők számára.
Szerkesztőként remélem, hogy az olvasó nem fog csalódni „A Jövő Mérnö- keinek Prezentációi 2014.” kötet olvasását követően.
Miskolc, 2014. december 6.
Dr. Bihari Zoltán szerkesztő
Köszönetnyilvánítás
A bemutatott kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű pro- jekt részeként az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társ-
finanszírozásával valósul meg.
Bagdi Zsolt, Bihari Zoltán: Pneumatikus satu optimalizálása ... 1
Bere Károly, Tóbis Zsolt: Kútfúró berendezés tervezése... 11
Borsos Bálint, Bihari János: Alternatív hajtású jármű hajtáslánc tervezé- se... 29
Gávay Bence: Szabadtéri kerékpártároló tervezése... 22
Gulyás Norbert, Dr. Bihari Zoltán: Emelhető munkaasztal tervezése... 39
Juhász Ádám, Dr. Bihari Zoltán: Másoló marógép tervezése... 45
Mátyás Laura: Térfigyelő kamerák tervezése hivatalos környezetbe ... 51
Mátyás Máté: Mini vízi erőmű tervezése... 61
Murvai Orsolya, Dr. Kamondi László: Otthoni használatú légsterilizátorok fejlesztése... 67
Pónus Ádám, Benyó Klára: Belső fogazású portáltengely tervezése ... 75
Rajna Balázs, Drágár Zsuzsa: Elektromos kéziszerszám fejlesztése ... 85
Rózsavölgyi Péter, Benyó Klára, Dr. Kakuk József: Offroad-terepjáró portáltengelyének vizsgálata ... 95
Rubecz Ilona Éva: Az érmeprés gép borításának, arculatának tervezése, tervek készítése a préselendő érmék kialakítására... 105
Sebők Róbert, Dr. Bihari Zoltán: Hangtompítók laboratóriumi vizsgálata... 115
Sipkás Vivien: Szökőkút tervezése ... 125
Soltész János, Dr. Kamondi László: sebességváltó szinkronszerkezet tesztelő berendezés tervezése ... 135
Szabó Kristóf: Kerékpárlámpa tervezése... 143
Szabó Zsolt, Bihari János: Pneumobil tervezése... 151
Szmutkó Csaba, Dr. Kamondi László: Porszívó kábelcsévélő egység tervezése ... 157
Tóth Sándor Gergő: Tananyag-terminál tervezése... 165
Vasas Jozef: Nyílvesszőfaragó gép tervezése ... 175
PNEUMATIKUS SATU OPTIMALIZÁLÁSA
Bagdi Zsolt, Bihari Zoltán
Géptervező szakirány, egyetemi adjunktus
Feladat megfogalmazása
1. ábra
A kiadott 2D-s összeállítási rajz
Adott egy idegen nyelvű szakirodalomból származó pneumatikus satu összeállítási rajza (1. ábra). Feladatul a szerkezet honosítását, valamint szilárdsági számításokon alapuló ellenőrzését tűztük ki célul. Az ellenőrző számítások végeredményeként kapott biztonsági tényezők alapján lehetőség szerint, konstrukciós módosításokkal egy korszerűbb, jobb berendezést szeretnénk megtervezni. A feladat az alábbi főbb lépéseket foglalja magában:
- A működés leírásának elkészítése.
- A berendezés modellezése 3D-ben.
- A szerkezet egyes elemeit terhelő erők meghatározása.
- Az elemek igénybevételei, és a biztonsági tényezők meghatározása.
- A berendezés geometriájának optimalizálása.
- A módosított berendezés 3D-s modelljének, 2D-s összeállítási rajzának és darabjegyzékének elkészítése.
- A szerkezet pneumatikus vezérlésének elkészítése.
A szerkezet működése
A satu pneumatikus működtetésű, a fedélen alakítottak ki egy szabványos pneumatikus csatlakozó menetet, amelyen adott nyomású sűrített levegőt viszünk be a munkatér pozitív részébe, ha szorítani akarunk a satu pofájával. A nyomásból származó erőt és a kellő elmozdulást több alkatrészen visszük át. A dugattyú balra mozdul el a tengellyel, mely végződésének kialakítása nem hengeres, hanem négy oldalon lapolt, felső lapja szöget zár be a tengely szimmetriatengelyével. Az alsó lap egy görgővel érintkezik, ez szolgál a tengelyvég le irányuló elmozdulásának megakadályozására, illetve megvezetésére. A nyomásból származó erő átvitelét a tengelyvég felső lapjával érintkező görgő biztosítja, amelyet egy elforduló alkatrészre szereltek. Ezen alkatrésznek a másik végén kialakításra került a satu pofa, amely a munkadarabokat a házhoz rögzített másik pofához szorítja. Ennek módja, hogy az elforduló alkatrész egy csapon az óramutató járásával megegyező irányban elfordul.
Az elfordulás tengelyének és az alkatrészen lévő görgő középtengelyének távolsága, valamint a satu pofa befogott alkatrésszel érintkező távolság aránya a szorító erő növekedését eredményezi. A munkadarabokat a megvezető prizma tartja függőleges irányban, amelyet a házhoz rögzítettek.
A satu nyitásához a házon kialakított pneumatikus csatlakozón keresztül kell a dugattyú mögötti munkatérbe adott nyomású sűrített levegőt engedni, miközben a másik oldalon a csatlakozáson keresztül biztosítjuk a levegő kiáramlását. A dugattyú elindul jobbra a tengellyel együtt, és a tengelyvég felső síklapja a kialakítása miatt egyre nagyobb mértékű óramutató járásával ellentétes irányú elfordulást tesz lehetővé az elforduló alkatrésznek. A házhoz rögzített állványon kialakítottak egy rugós mechanizmust, amely a megfelelő elemet elforgatja a kiindulási pozícióba, így a satu pofa eltávolodik a munkadaraboktól.
A 3D-s modell
A 2. ábra, valamint a 3. ábra az eredeti szerkezetről elkészített 3D-s modellt mutatja.
2. ábra
A szerkezet 3D-s modellje
3. ábra
A szerkezet 3D-s modellje metszve
A terhelő erők meghatározása
Egy előre rögzített értékű maximális nyomás alapján a munkatérből kiindulva meghatároztuk az elemeket terhelő erőket, melyeket az alábbi ábrák (4. ábra, 5.
ábra, 6. ábra) szemléltetnek.
10.
15.
p
Fp
dd
4. ábra
A munkatérben ható erők
α
F1 F2 4.
3. 16.
Fp Fp
F1
F2
5. ábra
A tengelyvégen ható erők
α
rd β
rt
r1 A
Fd
Fg
F1
27.
8.
16.
4.
25.
6. ábra
Az elforduló alkatrészen ható erők
A számítások, valamint az ismert geometria alapján a következő értékeket kaptuk:
- Fp 4342,9 N
- F1 31205 N
- F2 30901,3 N
- Fd 47297,1N
- Fg 60179,6 N
Az erővektorokat a 7. ábra szemlélteti:
Fd
Fg
F2 F1
Fp
7. ábra Az erővektorok
Az igénybevételek
Az 1. táblázat foglalja össze a szerkezet egyes elemeinek igénybevételét, amelyek alapján meghatároztuk a biztonsági tényezőket. Az elemek számjelei a kiadott összeállítási rajz számjeleihez igazodik.
1. táblázat Az elemek igénybevételei.
A szerkezet elemei Az igénybevétel fajtája
25. jelű csap Nyírás és felületi nyomás
26. jelű csap Nyírás és felületi nyomás
27. jelű csap Nyírás és felületi nyomás
18. jelű belső kulcsnyílású csavar Húzás
3. jelű görgő Hertz-feszültség
4. jelű görgő Hertz-feszültség
16. jelű tengely(vég) Hertz-feszültség
8. jelű alkatrész Hertz feszültség, Összetett (végeselem szimuláció)
A biztonsági tényezők
A 2. táblázatban foglaljuk össze az optimalizálás előtti és utáni biztonsági tényezőket igénybevétel szerint. Az optimalizálás során végrehajtott konstrukciós módosításokat a továbbiakban részletezzük.
2. táblázat A biztonsági tényezők optimalizálás előtt és után.
A szerkezet elemei Igénybevétel Biztonsági tényező Opt. előtt Opt. után
25. jelű csap Nyírás 4,3 2,11
Felületi nyomás 4,27 3,82
26. jelű csap Nyírás 4,34 2,13
Felületi nyomás 4,79 4,53
27. jelű csap Nyírás 2,23 (2,23)
Felületi nyomás 5,78 (5,78)
18. jelű belső kulcsnyílású
csavar Húzás 1,44 (1,44)
3. jelű görgő Hertz-feszültség 1,08 1,324
4. jelű görgő (Optimalizálás
után: 3. jelű görgő) Hertz-feszültség 1,076 1,318
16. jelű tengely(vég); 4. jelű
lapolt alkatrész Hertz-feszültség 1,08 1,324
1,076 1,318
8. jelű alkatrész Hertz-feszültség 1,069 -
Összetett (Ansys 14.0) 2,76 1,605 28. jelű pofa Összetett (Ansys 14.0) -
(Nem volt) 1,54
29. jelű csap Nyírás -
(Nem volt)
1,88
Felületi nyomás 5,26
Az optimalizálás lépései
Az optimalizálás során a célunk a biztonsági tényezők közti nagy különbségek csökkentése volt. Kiválasztottuk a biztonsági tényezők közül a túl alacsony, illetve a
túl nagy értékeket, és a geometria változtatásával növeltük, illetve csökkentettük értéküket.
- Az elforduló alkatrész (8. ábra) szorító pofájánál Hertz-feszültségre a biztonsági tényező alacsony volt, így itt megszűntettük a vonali érintkezést, a szorítás helyére egy, az alkatrészhez csappal illesztett elforduló pofát terveztünk.
8. ábra
Az elforduló alkatrész optimalizálás előtt és után
- A tengelyvég és a görgők érintkezésénél is a Hertz-feszültségre adódó biztonsági tényező volt alacsony értéken, ezért itt a geometriai lehetőségekhez mérten megnöveltük az érintkezés hosszát, tehát a görgők szélesebbek lettek, a tengely lapolt részére pedig külön alkatrészt terveztünk be (9. ábra).
9. ábra
A tengelyvég optimalizálás előtt és után
- A görgőket rögzítő csapok biztonsági tényezői szubjektív megítélés szerint aránytalanul nagy értéket mutattak, ezért csökkentettük az átmérőket, majd felületi nyomásra ismételten ellenőriztük azokat (10. ábra).
10. ábra
A görgők és a csapok optimalizálás előtt és után
A módosított berendezés 3D-s modellje
Az optimalizálás után elkészült és megújult berendezés módosított 3D-s modellje az alábbi ábrákon látható (11. ábra, 12. ábra).
11. ábra
A módosított berendezés 3D-s modellje
12. ábra
A módosított berendezés 3D-s modellje metszve
A pneumatikus vezérlés
13. ábra
A pneumatikus vezérlés kapcsolási rajza
A 13. ábra mutatja annak a lehetséges vezérlésnek a kapcsolási rajzát, amely esetében minimális a balesetek, sérülések kockázata. A kétkapcsolós (9.; 10.) indításnak köszönhetően a dolgozó egyik keze sem maradhat rossz helyen, ugyanis a 6. jelű bekapcsolás késleltető kizárja annak lehetőségét, hogy bármelyik kapcsoló kitámasztásával egykezes indítást hozzanak létre. Az 1. jelű elem jelképezi a satu dugattyúját, a 2. és 3. jelű fojtó visszacsapó szelepek pedig a szorítás és a nyitás sebességét fogják szabályozni. Az 5. jelű nyomásszabályozó feladata a nyomás értékének beállítása és állandóságának biztosítása.
Irodalomjegyzék
[1] Szente József, Bihari Zoltán: Gépelemek, alkatrészek számítógépes tervezése – Terméktervezés, Miskolc: HEFOP, 2005. 150 p.
[2] Bihari Zoltán – Szente József: Számítógépes terméktervezés. Szakmérnöki jegyzet. Készült „A felsőoktatás szerkezeti és tartalmi fejlesztése” CAD/CAM/FEM kompetencia kurzusok projekt keretében. 2006. p.
193.
[3] Szabó J. Ferenc: Igénybevételek, Fejezet a Gépszerkezettan tankönyvben, szerkesztő: Dr. Döbröczöni Ádám, Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 1999. pp 64- 71.
[4] Szabó Ferenc János, Sarka Ferenc, Tóbis Zsolt: Numerikus analízis, szimuláció, termékminősítés: TÁMOP 4.1.2. 08/1/A 2009 - 0001, G3 - 08 modulelem.
[5] Bercsey, T. - Döbröczöni, Á. – Dubcsák, A. – Horák, P. – Kamondi, L. - Péter, J. – Kelemen, G.- Tóth, S.: Terméktervezés- és fejlesztés. 1997. Jegyzet a Phare HU 9305 - 01/1350/E1 program támogatásával, pp: 1/262.
[6] Szabó J. Ferenc, Bihari Zoltán, Sarka Ferenc: Termékek, szerkezetek, gépelemek végeselemes modellezése és optimálása. Szakmérnöki jegyzet. Készült a Foglalkoztatáspolitikai és Munkaügyi Minisztérium (HEFOP) Humánerőforrás-fejlesztés Operatív Program keretében (elektronikus jegyzet), Miskolci Egyetem, Miskolc, 2006.
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.
Kútfúró berendezés tervezése
Bere Károly, Tóbis Zsolt
Géptervező szakirányos hallgató, tanszéki mérnök
Bevezetés
A világon mindenhol nélkülözhetetlen a vízforrás, viszont nincs kiépítve vízhálózat. Ilyen esetekben jelent megoldást fúrt kút alkalmazása. Ezek a kutak a földfelszín alatti vízrétegeket célozzák meg és folyamatosan biztosítanak vizet.
A feladatom egy gép tervezése, amely képes a talajba olyan üreget készíteni, ami alkalmas víz vételezésére. A piackutatás során rengeteg barkács eszközt tártam fel, amelyeket tanulmányoztam. Ezeket felhasználva és új elemekkel kiegészítve készítettem el egy szabványos gépelemekkel rendelkező, megbízható gépet.
A megbízhatóság mellett fontos szempont a szállíthatóság és a gyors üzembe helyezés, ugyanis a fúrás helyszíne napról-napra változik. Valamint a működés környezetbarát kell legyen.
A kút típusa
Ahhoz, hogy a kút tervezési alapadatait megkapjam meg kellett határozni a kút típusát. A vízadó réteg szerint megkülönböztetünk talajvíz és mélységi kutakat. A választott típus a mélységi kút, ami 50 és 100 méternél mélyebb kutat jelent. Az ilyen kút már alkalmas ivóvizet szolgálni. A kivitelezési technológia szerint léteznek ásott, fúrt és vert kutak. Az ásott kút nem alkalmas erre a feladatra, valamint a vert kút előnytelenebb. Így a fúrt kutat választottam. A mélység alapján létezik sekély, kis mélységű, közepes mélységű és mély kút. A kis mélységű kutak tartománya beletartozik a mélységi kutak osztályába, viszont nem jelent mélyebb kutat mint 200 méter, így ez ideális a feladathoz.
A kútfúró berendezés tehát egy maximálisan 200 méter mély üreget, fúrással készítő berendezés. Kérdésként már csak az eltávolított földréteg felszínre szállításának módja merült fel. Az egyik lehetőség, hogy a kifúrt talaj a fúrószárban marad és felszínre húzás után távolítják el onnan. A másik pedig az öblítéssel dolgozó módszer, ami folyamatos vízkeringetéssel hordja felszínre a törmeléket. Az öblítéses módszer lényegesen hatékonyabb, így a tervezendő berendezés e szerint fog működni.
A vázszerkezet
A feladat elvégzéséhez egy toronyra van szükség, amely megvezeti a fúrószárat, és ami mentén a hajtás mozoghat.
Az előzetes számítások alapján a legideálisabb egy rácsos szerkezet. Ez könnyűvé, mégis stabillá teszi a szerkezetet. Ez lényeges, ugyanis nagy erőhatások érik a vázat a 200 méteres, maximális mélységnél.
A vázszerkezet két részből áll, egy három méter magas állórészből és egy mozgórészből. A mozgó részre azért van szükség, mert a fúrószárat folyamatosan toldani kell, hogy az elérje a kívánt mélységet. Tehát a mozgó résznek folyamatos fel-lemozgást kell végeznie. A két rész együttesen látható az 1. ábrán.
1. ábra
A fúrótorony vázszerkezete
Az álló és a mozgó toronyrész összekapcsolása
A két rész összekapcsolásához egy merev, jó siklási feltételeket biztosító és a befeszülést megakadályozó kapcsolatot kellett létrehozni. A legjobb megoldásnak bizonyult a szerszámgépeknél is alkalmazott fecskefarok vezeték egy átalakított változata, amely a 2. ábrán látható.
2. ábra
Az alkalmazott vezetékek
Hajtások
A rendszert tulajdonképpen két elektromos hajtás működteti, egy a cső forgatását biztosító hajtás és egy a mozgó rész le-felmozgatását végző hajtás.
A cső forgatásához az előzetes számítások alapján viszonylag magas, 6000Nm nyomaték szükséges, így ide egy beépített bolygóműves meghajtást választottam, amelyet egy nyomatékhatároló tengelykapcsoló véd. Így teljesült egy fontos követelmény: a kis tömegű és nagy teljesítményű hajtás.
A lineáris mozgást megvalósító hajtásnál több variációt vizsgáltam – közvetett és közvetlen hajtásokat. Legjobb választásnak egy csörlős berendezés (lásd 3. ábra) bizonyult, így elkerülhető a túl merev kapcsolat.
3. ábra Elektromos csörlő
Forgó vízbevezető
A rendszer egyik fontos eleme a vízkeringetés, a vizet a fúrószáron keresztül kell levezetni a fúrási pontig. Erre két lehetőség van, a hajtás előtt vagy a hajtás után történik. Jelen esetben nem lehetséges a hajtás előtti bevezetésre, hiszen a nyomatékigény megköveteli a bolygóműves hajtást.
A víz bevezetésére csak a hajtás után van lehetőség, amihez egy erre alkalmas elemet kellett kidolgozni. Ez a forgó vízbevezető a hajtás és a fúrószár közé épül be. Tehát egyik oldalon a tengellyel kapcsolódik a másik oldalon pedig a fúrószárral, középen pedig a vizet keringető szivattyúval. A rendszer úgy lett kialakítva, hogy a csősor súlyát ez az elem viselje, ebből következik, hogy csapágyazása egy axiális beálló görgőscsapágyból (ami a terhet viseli) és egy a radiális erőket felvevő kúpgörgős csapágyból áll. A csapágyakat a víztől csúszógyűrűs tömítés védi meg. A 4. ábrán látható a forgó vízbevezető (a házat eltávolítva).
4. ábra Forgó vízbevezető
Fúrócsövek és csatlakozások
A fúrószárat csak darabokban lehet szállítani, így azt elemekre kell bontani.
Az elemek ideális hossza 2 méter. Ha ennél rövidebb lenne, akkor nagyon időigényes lenne az összeszerelésük. Ha viszont hosszabb, akkor az a torony magasságát növelné túlságosan.
A csatlakozások feladata, hogy megakadályozzák a csövek tengelyirányú elmozdulását és egyirányú elfordulását. A megfelelő megoldás feltárásához több lehetőséget vizsgáltam: menetes kötés, poligonkötés, morse-kúpos kötés és reteszes kötés. A vizsgálatok után a menetes kötés bizonyult a legmegfelelőbbnek,
Kútfúró fejek
A fúrást a fúrószár végén elhelyezkedő kútfúrófej végzi. Ennek cserélhetőnek kell lennie, ugyanis különböző talajtípusokhoz különböző kútfúrófejek szükségesek.
Lényeges funkció, hogy a keringetett víznek itt kell eltávoznia a fúrószárból, tehát a kialakításnál ezt is figyelembe kell venni.
Talajtípustól függően két típusú fúrófejet dolgoztam ki. A fúrás kezdetekor lazább rétegeken kell áthatolni, mint például az agyag és a homokkő. Erre a feladatra alkalmas az 5. ábrán látható négy élű lépcsős kútfúrófej.
5. ábra
Négy élő lépcsős kútfúrófej
Mélyebb rétegeket elérve már kavicsokkal dúsult talajhoz érhet a fúrófej, ekkor le kell cserélni az előbb látható fúrófejet a 6. ábrán látható szárnyas fúrófejre.
6. ábra Szárnyas fúrófej
További fúrófej csere szükséges a sziklás talaj elérésekor. Ekkor alkalmazható a görgős kútfúrófej.
Szivattyú és víztartály
A rendszer nem működhet víz keringetése nélkül, így a rendszerbe szivattyú beépítése szükséges, amely egy benzines zagyszivattyú. A rendszer többi eleme elektromosan működik, azonban áramszünet esetén a vízáramnak nem szabad leállnia, ugyanis ekkor a fúrt lyuk eltömődne és a cső beszorulna.
A kútfúró elődei a felszínre törő zagyos vizet engedte elfolyni, így rengeteg vizet használtak a fúráshoz. A megoldásomban a törmelékes vizet először egy ülepítőn (lásd: 7. ábra) keresztül engedik át, majd egy tartályba juttatják. Az ülepítő alkalmas arra is, hogy a szakemberek megvizsgálják, éppen milyen rétegben fúrnak.
Ezzel a két elemmel a rendszer alkalmas lesz víz keringetésére, így a felhasznált víz mennyisége lényegesen lecsökken.
7. ábra Az ülepítő rendszer
A csőrendszer szerelése
A csőrendszer nem szállítható egy darabban, így azt üzem közben kell szerelni. A szerelés során a földben levő csőtömeget meg kell tartani és meg kell akadályozni annak elfordulását. Hiszen a menetes kötések oldását és rögzítését a forgató motor végzi. A szerelőrendszer működés közben látható a 8. ábrán. Fontos, hogy ennek működéséhez szükséges a fúrócsöveken lelapolások kialakítása.
8. ábra Csőszerelő asztal
A berendezés szállítása
A berendezés könnyű szállítása feltételként szerepel. A legegyszerűbb megoldásnak az utánfutón történő szállítás bizonyult. Ahhoz, hogy gyorsan felállítható legyen a kútfúró egy csuklón keresztül rádönthető az utánfutóra.
Az utánfutó a rendszer stabilitásáért is felelős és annak előrebillenését megakadályozza.
Összegzés
A kész rendszer (lásd 9. ábra) tehát alkalmas 200 méter mély kutak készítésére, könnyen szállítható és gyorsan üzembe helyezhető. Kellőképpen stabil és a terheléseknek ellenáll. Környezetbarát berendezés, hiszen a vizet keringeti és megszűri. Viszont használnia csak a megfelelő bizonyítvánnyal rendelkező szakembereknek lehetséges.
9. ábra A kútfúró berendezés
Irodalomjegyzék
[1] Bihari Zoltán – Szente József: Számítógépes terméktervezés. Szakmérnöki jegyzet. Készült „A felsőoktatás szerkezeti és tartalmi fejlesztése” CAD/CAM/FEM kompetencia kurzusok projekt keretében.
2006. p. 193.
[2] Szabó Ferenc János, Sarka Ferenc, Tóbis Zsolt: Numerikus analízis, szimuláció, termékminősítés: TÁMOP 4.1.2. 08/1/A 2009 - 0001, G3 - 08 modulelem.
[3] Szente József, Bihari Zoltán: Gépelemek, alkatrészek számítógépes tervezése – Terméktervezés, Miskolc: HEFOP, 2005. 150 p.
[4] Bercsey, T. - Döbröczöni, Á. – Dubcsák, A. – Horák, P. – Kamondi, L. - Péter, J. – Scholtz, P.: Új termék kifejlesztése és bevezetése, a piacravitel ideje és az azt meghatározó tényezők. Miskolc, 1997. Jegyzet a Phare HU 9305 program támogatásával, pp: 1/258.
[5] Péter József: Géptervezés alapjai. Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc- Egyetemváros, 2008. 402 old. ISBN 978-963-661-837-7.
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
Alternatív hajtású jármű hajtáslánc tervezése
Borsos Bálint Általános géptervező
Bihari János Egyetemi tanársegéd
Miskolci Egyetem Gép- és Terméktervező Tanszék
Bevezetés
Korunk egyik legfontosabb problémája az energiahiány. Erre a tényre ma már kellő figyelmet fordítanak a multinacionális vállatok is. Maga az energia tárolása a legnehezebb feladat. Energia előállításának sok módja létezik. A legnagyobb energiát szolgáltató egységek az „Atomerőművek”, sajnos ezek a források nem környezetbarát megoldást biztosítanak a hulladéktárolás szempontjából. Az atomerőművek mellet ott vannak a fa, szén, fosszilis anyagok tüzelésű erőművek, viszont ezek nagymértékben növelik a környezet szennyezettségét. Az előbb említett, energiát adó egységek nem tudják kiszolgálni a XXI. századi ember mindennapi igényeit anélkül, hogy ne rombolná a környezetet is. Viszont vannak olyan energiaforrások amiket a környezeti adottságok miatt tudunk hasznosítani.
Ilyenek az alternatív energiák pl.: szél-, nap-, vízenergia, ezek a megújuló energiák. A hasznosításuk nagyon nehéz és fontos, viszont problémák itt is adódnak.
A megújuló energiák befogása a környezet ökoszisztémájának megzavarása nélkül tekinthető az első problémának. A második ilyen probléma a tárolás. A legnehezebb az elektromos energia tárolása. Az emberiség tudásszintje nem érte el azt a fejletséget, hogy több éven keresztül lehessen elektromosságot tárolni anélkül, hogy az ne veszítsen a kapacitásából. A most ismert egyik tartós tárolásmód, a légköri nyomástól nagyobb nyomáson lévő nyomástartó egységekben elhelyezett olyan anyagok amik tulajdonságai megengedik az ilyen fajta tárolásmódot. Nem kell messzire menni, a legegyszerűbb példával szolgál a sűrített levegő. Nyomástartó egységben való tárolása egyszerű, környezetbarát és biztonságos. Az iparban régóta hasznosítanak sűrített levegővel működtetett gépeket. A legkisebb veszteséggel működő pneumatikus gépek a dugattyús mechanizmusok. Eme gépezetekkel kapcsolatban az a legnehezebb feladat, hogy hogyan alakítható át a lineáris mozgás forgómozgássá.
Ezzel a problémával sok vállalat foglalkozik ilyen pl.: Aventics Pneumatika Kft.
is. Ez a vállalat a probléma megoldásra bevonta az egyetemi hallgatókat is egy tanulmányi verseny által. Ezt a versenyt „Pneumobil” versenynek nevezik. A diákok ezáltal nagy lehetőséget kaptak tapasztalat, csapatmunka és tudás szerzésben. Az egri Aventics Pneumatika Kft. 2014-ben hetedik alkalommal hirdetett versenyt
felsőoktatási intézmények hallgatóinak, pneumatikus hajtással rendelkező járművek tervezésére és kivitelezésére. Az elkészített „járművek” több versenyszámban mérik össze teljesítményüket: a megtett legnagyobb távolság, az ügyességi és a gyorsulási kategóriákban. A legfontosabb értékelési szempont a megoldás műszaki eredetisége és a kivitelezés technikai színvonala. A jármű dinamikai tulajdonságát a hajtáslánc milyensége határozza meg. A verseny szabályzata kiköti, hogy csak a megadott elem listából, amit az Aventics Pneumatika Kft. biztosít lehet választani pneumatikai alkatrészeket. Ezek alkatrészek segítségével kell eljuttatni az energiát a munkahengerektől a kerékig. A hajtás lánc csak is lineáris mozgásból való forgómozgás átalakítás lehetséges, a verseny szabályzata köti ki. Eme hajtáslánc tervezése teljesen önálló feladat. A „motorra” vonatkozó versenyszabályzat a következő:
• A sűrített levegő nyomási energiáját a Rexroth pneumatikus hengereivel és vezérlőszelepeinek felhasználásával kell mechanikai munkává átalakítani.
• Maximálisan felhasználható hengerek: 4 darab (legfeljebb D=100 mm-es méretig, katalógus szerinti szabványos lökettel).
• A járművön csak egy motor alkalmazható, amely egy mechanikai egységet alkot (egy kihajtó főtengely van). A motor működése közben a főtengelyt forgató munkahengereket a hajtáslánc megváltoztatása nélkül, csak pneumatikus (elektropneumatikus) kapcsolással lehet leválasztani.
• A motort úgy kell beépíteni, hogy a zsűri megtekinthesse a felépítését.
• A járműben a motort úgy kell elhelyezni, hogy az a kerekek külső oldalához illesztett függőleges irányú érintő síkján maximum 200 mm-rel nyúlhat túl (1.ábra). A nem motorhoz tartozó alkatrészek tovább is nyúlhatnak. [1]
1.ábra Felépítés
A fent említet szabályzat alapján lett tervezve a „jármű” hajtáslánca, emellett a gyárthatósági és gazdasági szempontokat is figyelembe kellet venni. A hajtáslánc részletes tervezési szempontjait a szakdolgozat részletezi.
Elméleti tervezés
A legmegfelelőbb megoldásváltozat kiválasztását követően az elméleti tervezés kap helyet. A hajtás sok szempontnak kell, hogy megfeleljen. A legfontosabb közülük az egész „autót” működtető üzemi nyomás amit a szabályzatban adnak meg.
Ez a nyomás 10 bar, ezt egy 10l-es 200bar-os palackból redukáljuk egy reduktor segítségével. A reduktort minden csapat a versenyen kapja meg, így mindenki azonos feltételekkel indul. A hajtóműnek ki kell bírni a nyomásból származó erőhatásokat. Sajnos a reduktor áteresztő képsége alacsony (QA=16 l/min). Az átfolyás akkor lenne megfelelő, ha tudná biztosítani az egy munkaütemhez szükséges levegő minimális mennyiséget. Az egy munkaütem levegőmennyisége a munkahenger méretétől függ.
A henger választásnál figyelembe vett szempontok az eddigi három versenyszámból és előző versenyekből szerzett tapasztalati úton történt. A három versenyszám közül a legtöbb üzemanyagot fogyasztó a gyorsulási verseny. Itt az
„autó” 100%-on üzemel és ilyenkor a legnagyobb a fogyasztása. Ez egy fontos szempont henger kiválasztásánál, viszont ami még fontosabb a távolsági verseny, ahol az „autónak” a legkevesebb fogyasztással kell működnie. Ezek a szempontok nagyon különbözőek. A választás a legnagyobb választható munkahengerre esett (Ø100x500mm).
A hengerek kiválasztásának indokai: a megfelelő működtetés és a helytakarékosság szempontjából, két munkahengerre van szükség. Mivel a hengerek egy fogaslécet mozgatnak, ezért fontos volt a kihajlás elkerülése. Egy henger esetén túl nagylett volna a megfelelő működéshez szükséges hely és ezt a szabályzat korlátozta. Ahhoz, hogy ne legyen nagymértékű hajlítás a fogaslécen és a szorulás elkerülése érdekében, ezért a szimmetriára kellett törekedni.
A két henger egy munkaüteméhez szükséges üzemanyag mennyisége pontosan 16 liter 1bar-os környezetben. A reduktor ezt nem fedezi mivel egy munkaütem akár ½ sec alatt is végbemehet. Ezért úgynevezett puffer tartályokat kell használni ami a reduktor és a hengerek között van elhelyezve. A távolsági és gyorsulási verseny miatt egy olyan megoldást kellet eszközölni ami mind a két versenyszámhoz megfelelő. Egy nagy tartály és egy kicsi tartály lett beszerelve, ez a két puffer tartály egy körön helyezkedte el, csak egy golyós csappal volt elválasztva.
Ezt a megoldást választva lehetett a különböző versenyszámokra átállítani az „autó”.
A puffer tartályok összes térfogata 1bar-os nyomáshoz viszonyítva 35 liter, ez két munkaütemhez szükséges üzemanyag mennyiség. A távolsági versenyen csak a kicsi tartály működött, mert a hengerek csak 1/10-részéig 10bar-os üzemanyaggal lettek feltöltve. Így leexpandált az üzemi nyomáson lévő gáz a légköri nyomás értékére. Ezzel a megoldással sok üzemanyag spórolható.
A legnagyobb terhelésre kell méretezni a hajtóművet. Ezt a terhelést a gyorsulási versenyen kapja az „autó”. A legnagyobb terhelés a csúcsértékeknek felel meg. Ezek terhelési csúcsokat alapul véve túl kell méretezni a hajtóművet, a biztos működés érdekében. A méretezés alapja a maximális forgatónyomaték elviselése, ez a mozgató erőkből és a nyeleskerék átmérőjéből adódik. (3.ábra) Az erő és erőkar szorzata adja a forgatónyomatékot. Tervezésnél ügyelni kell a megvalósítási korlátok át nem lépését. Ilyen korlátok pl.: gyárthatóság, anyagválaszték, szerelhetőség és
meglévő alkatrészek tulajdonságai. Az irányváltást szabadonfutó végzi, minimum két darab. (3.ábra) Ezek szabadonfutók adatai adottak, köztük a maximális forgatónyomaték teherviselése. A felsorolt szempontokat alapul véve kezdődhet meg a valós méretezés és az ezzel járó dinamikai számítások.
A motor működése
A kinematikai ábra (2.ábra) egy két irányban működő hajtómű vázlatot mutat be, amely mindkét irányban a haladási iránynak megfelelő forgást hoz létre a kihajtó tengelyen. A kék vonal az előre, a piros vonal a hátra működés haladási irányát mutatja be a hajtóművön belül. Előnyei: oda-vissza működés, optimalizált részegységek, kis helyen elfér, masszív és szerelhető. Hátránya, hogy nehéz.
2.ábra Kinematikai ábra
A (3.ábra) fogasléc-nyeleskerék pirossal, fogaskerekek szürkével és a szabadonfutó kék szaggatott vonallal van jelölve. Működés közben egy közel 10kN- os erő terheli a rendszert. A lineáris mozgást a nyeleskerék alakítja át forgómozgássá. A kétirányú működtetés miatt a hátramenti irányban nem a megfelelő irányban forog a fogaskerék, ezért egy fordítókerékre volt szükség. Viszont így két nyeleskerék szükséges. A második kerék tengelyén helyezkedik el a fordítókerék, ami szabadon fut. Az előremenetet a második, még a hátramenetet az első kerék biztosítja. Így a kétirányú működés a fordítókerék miatt a kihajtó tengelyen csak egy forgásirányt eredményez. Ezen a tengelyen vannak a szabadon futózott kerekek ami azt eredményezi, hogy egyszerre csak egy irányban tud záródni a hajtáslánc. Mikor az egyik szabadonfutó záródik, akkor ezzel egy időben nyit a második szabadonfutó. Ezzel a hajtásrendszerrel az oda-vissza működés egy forgásirányt eredményez.
3.ábra Elrendezés
Hajtómű kialakítása
A hajtómű megvalósításához sok akadályt le kellet küzdeni. A legnagyobb problémát a gazdasági helyzet jelentette. Több koncepció megvizsgálásra került, mire a végleges tervek gyártása megkezdődött.
Az előzetes tervekben a legkisebb költségre, legkevesebb anyagfelhasználásra és a legjobb minőségre kellet törekedni. A fogasléc, a fogaskerekek és a tengelyek jó minőségű acélból készültek el. A fogasléc és a kihajtótengely 42CrMo4-ből, még a fogaskerekek és a nyeleskerekek BC3 (16MnCr5) anyagból készültek. Ezek jó minőségű, jól edzhető és jól forgácsolható acélok (4.ábra). A szakítószilárdságuk kb. 1100MPa hőkezelés után.
4.ábra
Fogasléc-nyeleskerék és fogaskerék kapcsolatok
Az anyagminőség meghatározását követően a kialakítás milyensége a főfeladat. A csatlakozó alkatrészek illesztet mérettel lettek tervezve. Ezek alkatrészek felülete köszörült, felület minősége Ra0,8 - Ra3,2 között van. Minden alkatrész nemesített és cementált a fogaslécen kívül (a fogasléc csak nemesített). A fogasléc vékony, ezért a hőkezelésnél nagy valószínűséggel deformálódott volna, így nem került rá sor. Kihajlásra lett vizsgálva a fogasléc. A vizsgálat bebizonyította, hogy csak 4-szeres túlterhelés esetén lenne jelentős mértékű a deformáció (5.ábra).
5.ábra
Fogasléc kihajlás vizsgálat
42CrMo4 BC3
(16MnCr5)
Maga a hajtómű 50 üzemi-órára lett tervezve, de a vizsgálatok bebizonyították, hogy 4-szeres túlméretezésre került sor. Ami nem főképpen baj, mert egyedi gyártás és a határidők szűkössége miatt nem lehetett teljes körű vizsgálatott készíteni. Fogdeformáció vizsgálata az egyik legfontosabb feladat, ennél a vizsgálatnál derül ki, hogy kibírja-e a hajtómű a terheléseket. A fogaskerék egy foga lett terhelve a rendszer maximális erejével ami Fn=15kN-nak felel meg (6.ábra).
6.ábra Fogra ható erő [2]
A fogdeformáció számítógépes vizsgálata kimutatta, hogy megfelel a maximális terheléseknek (7.ábra).
7.ábra
Fogmodell deformáció vizsgálat, metszeti kép
A vizsgálatokat követően került sor a végleges tervezésre. A hajtómű optimalizálása a helytakarékosság és legkevesebb veszteséggel való működési szempontoknak felel meg leginkább. A ház 200x10mm profilú alumínium lapokból készült. A súlycsökkentés szempontból a nem teherviselő elemek vagy részek eltávolításra kerültek (8.ábra).
8.ábra Ház
Az egész hajtómű egy teherviselő vázelemként működik. A pneumatikus munkahengereket felhasználva a váz részegységként, egy masszív szerkezetet alkotnak. A ház első lemez és alsó lemeze acélból készült, ami hajlítás szempontjából nagyobb merevséget biztosít. Ezáltal kizárhatóvá vált a nagymértékű deformáció a hajtóművön (9.ábra).
9.ábra
„Motor” a hátsókerék tengelyén keresztül záródik
A 9.ábrán látható „Motor” került megvalósításra. A hajtómű megfelel egy a szabályzatban foglaltaknak és az egyéb szempontoknak amiket, az építés követelt meg. Ez egy prototípus, aminek a hibái már ismertek és így a tökéletességre fejlesztés a jövőben már nem jelent akkora nehézségeket, amik az elméleti és a fizikai tervezésnél adódtak.
10.ábra
Készülőben lévő hajtómű
Irodalomjegyzék
[1] http://www.pneumobil.hu/archivum/pneumobil_2014/versenykiiras
[2] Erney György: Fogaskerekek, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983, pp. 104-109.
Segédletek
• Döbröczöni Ádám: A fogtető-felület korrekció hatása a foghossz mentén megvalósuló terheléseloszlásra és a kapcsolódásból származó
rezgésgerjesztésre. (Effect of tooth correction on load distribution and vibration of gear drives.) Társelőadó: Kamondi L. (Előadás a GTE
"Géptervezők VI. Országos Szemináriumán". Miskolc, 1985. április 11.).
• Kamondi, L.: A környezettudatos tervezés kérdései. In: OGÉT 2012 XX.
Nemzetközi Gépész Találkozó. Kolozsvár, Románia, 2012.04.19-2012.04.22.
Kolozsvár: Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság, pp. 214- 217.
(ISSN 2068-1267).
• Szabó Ferenc János, Sarka Ferenc, Tóbis Zsolt: Numerikus analízis, szimuláció, termékminősítés: TÁMOP 4.1.2. 08/1/A 2009 - 0001, G3 - 08 modulelem.
• Szente József, Bihari Zoltán: Gépelemek, alkatrészek számítógépes tervezése – Terméktervezés, Miskolc: HEFOP, 2005. 150 p.
• Bihari János, PEUMOBILE COMPETITION AND EDUCATION, ADVANCED ENGINEERING 2:(1) pp. 125-134. (2012)
• Szabó Zsolt: Pneumobil tervezése (Előadás: "Géptervezők és Termékfejlesztők XXX. Szemináriuma” Miskolc, 2014. november 7.)
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.
SZABADTÉRI KERÉKPÁRTÁROLÓ TERVEZÉSE
Gávay Bence
ipari termék- és formatervező mérnök hallgató
1. Bevezetés
Ipari termék- és formatervező hallgatóként a feladatom az, hogy minél jobban megtanuljam azokat a lépéseket és szemléletmódot, amelyek egy termék helyes megtervezéséhez szükségesek, hogy a későbbiek során jó szakember váljon belőlem.
A kerékpározás, mint közlekedési forma, és mint sporteszköz, igen hosszú múltra tekint vissza. Az elmúlt évszázadban a kerékpárok hatalmas fejlődésen mentek keresztül, a biciklizés népszerűsége minden tekintetben megtörhetetlenül növekszik. Annak ellenére, hogy a kerékpárral való közlekedés mellett túlnyomóan pozitív érvek szólnak, a motorizációnak és az autós közlekedés növekedésének nem tudta útját állni. Ennek következménye, hogy a modern társadalom egyik nélkülözhetetlen eleme az autó. A motorizáció azonban olyan hátrányokat rejt magában, amelynek súlyos hátulütőit még csak most kezdi igazán érezni a modern kor embere. Az első nagy probléma a túlzott károsanyag-kibocsájtás, melyhez az autók nagymértékben hozzájárulnak, lassan élhetetlenné téve a bolygónkat. A másik nagy probléma a mai társadalom mozgáshiányos életmódja, amelyen a kerékpáros közlekedés szintén segítene, azonban a motorizáció ebben a kérdésben is erősebbnek bizonyult. Felmerül a kérdés, hogy az elkényelmesedésen kívül, mi az oka annak, hogy a kerékpáros közlekedés a magyar városok túlnyomó többségében háttérbe szorult?
Az egyik ok a kerékpárutak hiánya. A másik, hogy a kerékpárosok zöme úgy érzi, nem tudhatja biztonságban a kerékpárját, ha nincs mellette, ezt tetézi, hogy sokan silány minőségű lakatokat használnak, a helytelen lakatolási technikáról nem is beszélve. Sajnos ez a szemlélet nem alaptalan, ugyanis a kerékpár lopások száma évről évre nő. A kerékpártárlók és lakatok helyes alkalmazásával a lopások száma töredékére a redukálható.
A mai kor polgárának azonban számos igénye merül fel a használati tárgyaival kapcsolatban. Feladatom részét alkotja az a folyamat, hogy az emberek igényeit felmérjem, és számukra hasznos és megfizethető terméket tervezzek, mindezt annak figyelembe vételével, hogy a tárgyhasználat kultúra.
Szakdolgozatom témája egy kerékpártárló tervezése. A felhasználói célcsoportot az olyan emberek teszik ki, akik a mindennapjaikban szeretnek környezettudatosan élni és tenni az egészségükért, továbbá előnyben részesítik a kerékpáros közlekedést. A hétköznapi életben a felhasználók garantáltan biztonságban tudhatják kerékpárjukat, mely mindig a rendelkezésre áll a tartózkodási hely közelében.
2. Igényfelmérés és piackutatás
A piackutatás a tervezői folyamat első lépéseinek egyike. Célja, hogy megnézzük, mi az, ami már kapható a piacon, mit lehetne egy-egy terméken javítani, illetve mik azok az igények, amelyeket az eddigi termékek nem elégítenek ki. Ezek lehetnek akár fizikai jellegűek, például nem elég szép vagy nem elég nagy, nem elég strapabíró stb. a termék, vagy egyszerűen még nem is létezik, amit kitaláltunk, de lehetnek akár az árára vonatkozó észrevételek is. A piackutatásban olyan termékeket válogattam ki, amelyek tulajdonságainak vizsgálata hozzájárulhat a tervezői folyamat sikerességéhez.
Az igényfelmérés célja, hogy a tervező megtudja, milyen elvárásokkal, igényekkel rendelkezik a célcsoport. A célcsoportot alkotja minden olyan ember, aki kerékpározik, de legfőképp azok, akik rendszeresen közlekednek kerékpárral. Az elmúlt években sok ismét kezdik felfedezni a kerékpáros közlekedésben rejlő alternatívát, viszont a kerékpár tárolók száma nem ezzel párhuzamosan növekszik.
Tagja vagyok a Kerékpáros Miskolc Egyesületnek. Az egyesület célja, hogy a kerékpárosok érdekeit számon tartsák és képviseljék, tagjaik kerékpárral közlekedő emberek, akik rutinos kerékpározók és meglátásaikra érdemes odafigyelni. Tekintve, hogy a tagok gyakorlatilag a célcsoport tagjai, közvélemény kutatás helyett a saját tapasztalataimat gyűjtöttem össze, majd velük konzultáltam a meglátásaikról, így követve azon tervezési alapelveket, amely a felhasználóbarát termék megalkotásához hozzásegítenek. [2]
3. Kritériumjegyzék
A kritériumjegyzéket a piackutatás és a kerékpáros konzultációkból levont tapasztalatok figyelembevételével határoztam meg.
Stabilitás: A kerékpártároló a talajon stabilan álljon, legyen jól rögzíthető, továbbá a kerékpárnak is biztosítsa a stabilitást. A kerékpár ne dőljön el benne és a biztonság érzetét keltse.
Kompatibilitás: Ma a kerékpároknak igen sok fajtája van, kezdve a kerékméretektől a kerékpárok kialakításáig. A kerékpártároló legyen minden kerékpárral használható, alaktól és mérettől függetlenül.
Biztonság: Ez a kritérium több megközelítést is magába foglal. Egyfelől legyen biztonságos a kerékpár számára, legyen karcmentes, ne tehessen kárt a bicikliben és legyen biztonságos a felhasználó számára is. A legfontosabb, hogy biztosítsa a kerékpár védelmét a tolvajok ellen. A főbb védendő alkatrészek a két kerék és a váz, a cél, hogy ezek biztonságban legyenek.
1. ábra
Ergonomikus kialakítás: A termék használata legyen egyszerű, mindenki számára egyértelmű. A méretei és kialakítása az emberi méretek figyelembe vételével készüljön.
Időjárás álló: Minden évszaknak és időjárási viszontagságnak ellenálljon, a korrózióvédelem kellő mértékű legyen.
Vandalizmus-biztos: Elég erős és tartós legyen ahhoz, hogy a rosszindulatú behatások se tehessenek súlyos kárt benne, továbbá a tolvajok rongálása egy esetleg lopás előzményeként ne következhessen be.
Karbantarthatóság: A tároló kialakítása tegye lehetővé az egyszerű karbantartást és tisztíthatóságot. Fontos a cserélhető alkatrészek használata.
Környezetbarát: A termék előállítása és használata a lehető legkisebb mértékben terhelje a környezetet. [2]
4. A termék használata
A termék használatához felhasználó kártya szükséges. A kártyás rendszer az RFID alapjain nyugszik, így a termék működése megbízható és folyamatos. A felhasználó a kártyán lévő össze keretein belül tudja a tárolót használni. A termék használata a következő lépésekből tevődik össze. Az első lépés a kerékpár kitámasztása. A kártyát a kártyaolvasó felülethez érintjük, így már kihúzható a lánc a tárolóból.
2. ábra
Kerékpár nekitámasztása a tárolónak
A lakatot átfűzve a két keréken és a vázon már biztonságosan rögzíthető a kerékpár. A csatlakozót a zárba kell illeszteni, majd kész a lezárás folyamata.
2
3. ábra
A lakatolás folyamata, kártyahasználat és láncvisszatekerés
Amint a kép is látható, a lánc ugyanazzal a mozdulatsorral ki is fűzhető a kerékpár alkatrészei közül, a zár oldása ismételt kártyahasználattal történik. A tárolón lévő gomb megnyomása után a motor visszahúzza a láncot, így a termék kész a következő felhasználó fogadására.
5. A tároló kialakítása
A tároló részei 3 fő részre bonthatók. Az első a váz, ez tartja össze a részeket és adja meg a szükséges tartást. A második rész a borítás és tartozékai. A borítás a vázra van erősítve, magába foglalja a képernyőt, mint fő információs forrást, a különösen erős üvegrészt, melyhez a kártyát érintve a láncot tudjuk oldani illetve a zárat nyitni, a két függőleges gumicsíkot, és a LED-csíkot. A harmadik csoportot a belső berendezés és a lánc adja. Ezek az alkatrészek a lánc helyes működését biztosítják. A lánc egy dobon helyezkedik el, a csatlakozó része a borítás küldő felére esik. A dob tengelye a vázhoz van rögzítve egy tartó segítségével, mely egy kis teljesítményű motorhoz szíjhajtással csatlakozik. Ebbe a kapcsolatba egy szabadonfutó rész is beletartozik, mely a lánc szabad kihúzását biztosítja, a motor pedig vissza tudja azt húzni. A termékről készített robbantott ábra az alábbi képen látható.
2
4. ábra
A tároló robbantott ábrája
1, Szíjhajtás (tárcsák és szíj) 9, Kártyaolvasó
2, Tengely konzol 10, Vázszerkezet
3, Aszinkronmotor 11, Lemezborítás
4, Tengely csapágyakkal 12, Gumicsík
5, Lánc dob 13, Fényjelzés
6, Lánc 14, Védőüveg a kártyaolvasó felett
7, Zárszerkezet 15, Kijelző
8, Vezérlőegység 5.1. Váz
A vázszerkezet a tárló merevségét és belső kialakításának lehetőségét biztosító alkatrész. A tároló a vázszerkezet által rögzíthető a talajhoz, melynek célszerű egy külön lebetonozott résznek lennie, így a szükséges kábeles kapcsolat és áramhozzáférés is garantálható a termék számára. A talajhoz való rögzítése a váz alsó részén, L-acélon keresztül történikbetondübelek segítségével
A váz szabványos L-acélból és acél zártszelvényből készül, az egyes részek hegesztett kötéssel kapcsolódnak egymáshoz.
Mivel a váz adja a kerékpártároló alapját, a geometriai követelményeknek eleget kell tennie. A tároló működési elvéből fakadóan a kerékpárt csak nekitámasszuk, és nem szabad, hogy az eldőljön onnan, sem lakatolás előtt, sem kilakatolt állapotban. A helyes működést kívánja az enyhe dőlés is támogatni, melyet
a bal oldali képen láthatunk. A váz „függőleges” összetevőit hat darab zártszelvény adja, az ezek közötti tartórészek pedig L-acélból állnak. A felfelé irányuló részek közé lehet elhelyezni a termék működéséhez szükséges belső részeket. Két vízszintes lemez található a belső részben. A felső lemez az elektronikai vezérlők és kártyaolvasó helyéül szolgál, még így alsó részhez lehet rögzíteni a motort. A zárszerkezet szintén a vázhoz rögzíthető, ebbe fog a lakat belecsatlakozni. Nem mellékes, hogy az motorvezérléshez, kártyaolvasóhoz, láncrögzítéshez és áramellátáshoz szükséges kábelek mind rögzíthetők a zártszelvényeken és L- acélokon.
5.2. Burkolat
A tárló külső felülete egy burkolat, mely lemezekből áll és a vázhoz van rögzítve. Formáját tekintve a funkcionalitás került előtérbe, valamint annak a szempontnak is meg kell felelnie, hogy bármilyen város arculatába illeszkednie kell.
Ezért egy kevésbé kirívó, belvárosi képbe passzoló háromszögforma volt a kiindulási alap úgy, hogy a kényelmes és biztonságos használatot lehetővé tegye.
A biztonságosság szempontja több tényezőt is magába foglal. Az első, hogy a felhasználó a kerékpárját biztonságosan hagyhassa magára. Ekkor az első tényező a kerékpár védelme a tolvajoktól. A bűnözők egyik népszerű módszere a jóhiszemű kerékpárosok ellen, hogy kifigyelik őket. Sok ember ingázásra használja a kerékpárját, viszont a lakat sokszor komoly súllyal bír. A mindennapi cipekedés viszont nem szerencsés, így a lakatot a célzott tárolási helyen hagyva próbálják ezt kiküszöbölni. Ebben az esetben sajnos a tolvajoknak nincs nehéz dolguk, ugyanis bőven van idejük a lakat meggyengítésére úgy, hogy az ne legyen észrevehető első ránézésre. Ezek után a kilakatolt kerékpárt már nagyon rövid idő alatt el lehet tulajdonítani. A tároló esetén a lánc nagy része a tároló belsejében van elhelyezve, viszont a csatlakozó részt a felhasználónak könnyen el kell érnie. A lemez kialakításának egyik fontos pontja, hogy a külső részen levő csatlakozó úgy legyen elhelyezve, hogy könnyű elérhetőség ellenére nehéz legyen kárt tenni benne. A méretezéskor figyelembe kell venni, hogy a használat az ergonómiai szempontoknak eleget tegyen.
A biztonságosság második szempontja a felhasználót és a kerékpárt védi magától a tárlótól. A terméknek kiálló és éles részektől mentesnek kell lennie. A kerékpárra való veszélyt legfőképp a karcok jelentik, melyek a fényezést jelentős mértékben károsíthatják. A kerékpártárolók többségén nincsen semmilyen védőeszköz elhelyezve, ahogy a fákon és a korlátokon sincs, pedig népszerű tárolási lehetőségek.
A burkolat fő funkcióját képezi az esztétikus megjelenés, a szükséges információk átadása, a belső szerkezeti elemek védelme, és a felhasználó és a kerékpár védelme.
Alapanyagát tekintve a külső borítás 2 mm vastag horganyzott lemezekből áll. A burkolat szerkezete csavarkötéssel rögzül a vázhoz. Az egyes elemek eltérő eljárásokkal készülnek. A burkolat 3 fő részre osztható: egyenes lemez elemek, hajlított elemek és mélyhúzott/hegesztett elemek. Egyes részek más technológiai eljárásokkal is megoldhatók.
5. ábra
A váz és a lemez szerelt állapotban
A váz és a lemez burkolat részei egymáshoz illeszkedően lettek tervezve. Az összhang a belső részek elhelyezésében is megnyilvánul, a jobb oldali (lánc fogadására alkalmas) rész pontosan a vázra erősített zárszerkezethez csatlakozik. A belső ívek a szükséges magasságban helyezkednek el, így a lánc egyszerűen kihúzható és csatlakoztatható.
A burkolat fontos eleme így két gumicsík, melynek támasztva a kerékpár fényezése nem sérülhet meg. További hasznos tulajdonsága, hogy a felülete jól tapad, így hatékonyan gátolja a kerékpár elcsúszását abban az esetben, ha valaki rosszul támasztotta volna neki a tárolónak. A gumicsík ipari ragasztóval rögzül a lemez felületére. [3]
A borítás egyik érdekessége a lámpa, mely már első ránézésre fontos információt ad a felhasználónak. Színek tekintetében statikus módon piros és zöld színben világíthat. A zöld jelzés esetén a tárolók üresek és használatra készen állnak, míg a piros színt foglalt vagy üzemen kívüli tárolót jelez, de riasztásra is alkalmas.
6. ábra
Fények működése használat közben
