CITRUSFACSARÓ TERVEZÉSE

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉSI INTÉZET 3515 MISKOLC-EGYETEMVÁROS

S ZAKDOLGOZAT

FELADAT CÍME:

C ITRUSFACSARÓ

TERVEZÉSE

KÉSZÍTETTE:

T ÓTH F RU ZSI N A IYCHO8 IPARI TERMÉK- ÉS FORMATERVEZŐ MÉRNÖK SZAKOS HALLGATÓ

TERVEZÉS VEZETŐ: BENYÓ KLÁRA MÉRNÖK TANÁR MISKOLCI EGYETEM, GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉSI INTÉZET KONZULENS: HIRCSU MARIANN MŰVÉSZETI OKTATÓ MISKOLCI EGYETEM, GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉSI INTÉZET

2014/15

Citrusfacsaró tervezése

TARTALOMJEGYZÉK Nyilatkozat ................................................................................................................................. 3 1.

Bevezetés ............................................................................................................................ 4

2.

A konyhai eszközök fejlődése ............................................................................................ 5

3.

Piackutatás .......................................................................................................................... 6 3.1.

Leifheit Comfortline .................................................................................................... 7

3.2.

Bosch MCP3500 .......................................................................................................... 8

3.3.

Tefal 8309 .................................................................................................................... 9

3.4.

Philips HR2752.......................................................................................................... 10

3.5.

Catler CP 8010........................................................................................................... 11

4.

Design tanulmány ............................................................................................................. 12

5.

Igényjegyzék ..................................................................................................................... 14

6.

Megoldásváltozatok bemutatása ....................................................................................... 15 6.1.

Funkciók elemzése .................................................................................................... 15

6.2.

Megoldásváltozatok ................................................................................................... 17

6.2.1.

Az első megoldásváltozat ................................................................................... 17

6.2.2.

A második megoldásváltozat ............................................................................. 18

6.2.3.

A harmadik megoldásváltozat ............................................................................ 19

6.2.4.

A negyedik megoldásváltozat ............................................................................ 20

6.2.5.

Az ötödik megoldásváltozat ............................................................................... 21

7.

Értékelemzés ..................................................................................................................... 22

8.

Részlettervezés .................................................................................................................. 25 8.1.

Gépesítés .................................................................................................................... 25

8.1.1.

Működés elméleti megoldása ............................................................................. 25

8.1.2.

Alkatrészellátás .................................................................................................. 26

8.1.3.

Motor tengelycsonkjának ellenőrzése ................................................................ 30

8.2.

Egyéb gépészeti elemek ............................................................................................. 32

8.2.1.

A fedő zárási mechanizmusa, bepattanó kötés ................................................... 32

8.2.2.

Gomb kialakítása ................................................................................................ 39

8.3.

Végeselemes vizsgálat ............................................................................................... 41 1


8.3.1.

Facsarófej vizsgálata .......................................................................................... 41

8.3.2.

Tartály statikai vizsgálata ................................................................................... 47

8.4.

Formaterv................................................................................................................... 51

8.4.1.

Külső megjelenés ............................................................................................... 51

8.4.2.

Belső kialakítás .................................................................................................. 54

8.4.3.

Látványterv ......................................................................................................... 55

Technológiák..................................................................................................................... 56

9.

9.1.1.

Fröccsöntés ......................................................................................................... 56

9.1.2.

Rotációs öntés .................................................................................................... 58

10.

Összegzés ...................................................................................................................... 60

11.

Summary ....................................................................................................................... 61

12.

Köszönetnyilvánítás ...................................................................................................... 62

13.

Melléklet ........................................................................................................................ 63

13.1.

Kapcsolódó jogszabályok ...................................................................................... 63

13.2.

Alapanyagok .......................................................................................................... 65

14.

Irodalomjegyzék ............................................................................................................ 67

2


N YILATKOZAT Alulírott Tóth Fruzsina; Neptun-kód: IYCHO8 a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős ipari termék- és formatervező mérnök (BSc.) szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy Citrusfacsaró tervezése című szakdolgozatom/diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít: -

szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül;

-

tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül;

-

más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése.

Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül.

Miskolc, 2015. május 4.

…….……………………………….… Tóth Fruzsina

3


1. B EVEZETÉS Szakdolgozatom céljaként egy kompakt citrusfacsaró tervezését tűztem ki magam elé. Témaválasztásom motiváló ereje az volt, hogy egy olyan terméket készítsek, amely megoldást nyújt az adott konyhai feladat ellátása közben felmerülő problémákra. Napjainkban egyre nagyobb figyelmet kell fordítanunk az egészséges életmódra, amelynek része a kiegyensúlyozott táplálkozás, a megfelelő mennyiségű gyümölcsfogyasztás. A vitaminbevitel elengedhetetlen formája a gyümölcslevek rendszeres fogyasztása. Az előre csomagolt termékek minősége viszont jóval alacsonyabb a frissen facsart gyümölcslevekétől. Szakdolgozatomban a citrusfacsarók funkcióit továbbgondolva, egy olyan terméket hozok létre, amely beleilleszkedik a mindennapos használat mellett felmerülő követelményekbe és új perspektívából mutatja be a termékcsoportot. A következő dokumentációban bemutatom a terméktervezés módszertana által követelt tervezési állomásokat. A piac- és designkutatás során megvizsgálom a manapság megvásárolható hasonló termékeket, megoldás variációkat, amelyek elengedhetetlenek az egyéni terv megalkotásához. Az élelmiszerekkel érintkező anyagokra vonatkozó jogszabályok, szabványok és az ergonómiai elvárások feltárását követően különböző koncepcióváltozatokat készítek. A végleges terv kiválasztásához tanulmányozom ezen megoldásokat, amelyekből egy értékelési rendszer segítségével megvalósítom az elvárásoknak legmegfelelőbb változatot. A kor követelményeinek megfelelően CAD program segítségével mutatom be termékemet. A modell és a gépészeti felépítés megtervezésénél figyelembe veszem a gyárthatóság szempontját. Dolgozatomban bemutatom a termékbe épített gépelem kiválasztásának, ellenőrzésének folyamatát. Az ellenőrzés lépéseiben tapasztalataimat, kísérleteimben megállapított értékeket és szabványos méreteket veszek figyelembe.

4


2. A KONYHAI ESZKÖZÖK FEJLŐDÉSE A háztartási munkák már az emberiség fejlődésének kezdeti időszakában megjelentek. Ahogyan a történelmi korszakok egymást váltották, a fejlődő életmód, a szociális változások, a technika fejlődése mindig újabb és újabb innovációkat keltettek életre. Kezdetben az eszközhasználat megjelenése, a tűz felfedezése és alkalmazása az étkezésben, majd az egyre bővülő anyagismeret, különböző növények és állatok honosítása állította kihívás elé a kor „innovátorait”. A háztartási feladatok ellátása nagy részben a feleségek és leányok feladata volt. Évszázadokon keresztül primitív eszközök segítségével, de főként saját fizikai erejük igénybevételével végezték el ezeket a munkákat. Az áttörést a kisgépek megjelenése jelentette. A gépiesítés az első ipari forradalom után rohamosan elterjedt, elsősorban a nehézipar és gyártás területein. Az 1800-as évek második felében az újítások elérték a mindennapokban használt eszközöket is. Az XX. század háborúkkal tarkított időszaka visszavetette a háztartási gépek fejlődését. A mérnökök hadászati feladataikkal voltak elfoglalva, a képzetlen otthoni feltalálók ugyancsak mindennapi problémáikkal törődtek. Néhány találmánytól eltekintve ez az időszak nem jelentett áttörést a területen. A béke időszakában viszont a hadipar fejlesztéseit is felhasználva megindult a társadalom számára fontos háztartási eszközök fejlesztése. Az amerikai fogyasztói társadalom kiépülése a két világháború között lassan megindult. Felmerült az igény egy olyan eszköz iránt, ami szilárd élelmiszerek aprítására, pépesítésére és folyékony anyagok keverésére is alkalmas. 1922-ben tűnt fel az első elektromos turmixgép. 1932-ben a lengyel származású Stephen J. Poplawsky megalkotta Osterizer nevű gépét, amely gyümölcsöket és zöldségeket aprított és „alakított” folyékony halmazállapotúvá. A kapitalizmus elterjedése, a piacgazdaság felerősítette a konyhai eszközök piacát is. Egyre fontosabb szerepet kezdett betölteni a vásárlói igények kielégítése. Gazdasági eszközöket bevetve kutatták, milyen az a termék, amely hasznos és persze eladható. Századunkban az emberek életmódja sokban eltér a 100 évvel ezelőtti tradícióktól, de a konyha-kultúra reneszánszát éli. Az egészséges, otthon készült ételek divatja hozzájárul a háztartási kisgépek fokozott eladásához. A lakberendezés, a környezetünk iránti fokozott figyelem a XXI. század jellemzője, amely kiterjed a konyhai berendezésekre is. Státuszszimbólummá váló modern berendezések és a kevésbé tehetős társadalmi rétegek tagjainak elérhető utánzatok is megtalálhatóak a piacon. [1]

5


3. P IACKUTATÁS A piackutatás elengedhetetlen része egy új termék fejlesztésének. Célja a piacon található termékek műszaki paramétereinek felmérése, piaci szerepük vizsgálata, a különböző formai irányzatok

megismerése.

A

végső

felhasználó,

a

vevő

szemszögéből

az

egyik

legmeghatározóbb tényező az ár. Ennek függvényében a termékkel szemben támasztott elvárások változnak. Ebből a tényből kiindulva a következő fejezetben a különböző termékeket az áruk szerinti növekvő sorrendben vizsgálom meg. A termék árán kívül számos értékelési szempont létezik. Az öt gyümölcsfacsaró vizsgálata során a következő tényezőket tartottam szem előtt: Ár-érték arány: Magában foglalja a termék minőségét, az anyagfelhasználást, a termék életciklusának hosszát a piaci ár viszonylatában. Műszaki paraméterek: Ebbe a csoportba tartozik a gépiesítettség mértéke, a különböző beépített gépelemek és azok minősége. Méretek: A befoglaló méretek, az ergonómiai szempontból fontos részegységek méretei és a termék tömege határozzák meg ezt a vizsgálati tényezőt.

6


3.1.

L EIFHEIT C OMFORTLINE

Ára: 2500 Ft Anyagai: Műanyag Gépesített: Nem Teljesítménye: A Leifheit gyártó által piacra dobott citromfacsaró a legegyszerűbb felépítésű facsarók közé tartozik. A kézi gyümölcsfacsaró anyaga műanyag. A kifacsart gyümölcs leve a szűrőn keresztül a tároló edénybe kerül, amelyből a fogyasztónak egy újabb pohárba kell kiöntenie azt. A citrusok eltérő méretei miatt két facsarófejjel árusítják a terméket. Az alsó és felső rész könnyen kettépattintható, így biztosítva a könnyű tisztíthatóságot.1

1. Ábra Leifheit Comfortline Citromfacsaró 1

1

http://leifheit.hu/hu/termekek

7


3.2.

B OSCH MCP3500

Ára: 5000 Ft Anyagai: Műanyag felhasználói felületek, fém gépelemek Gépesített: Igen Teljesítménye: 25 W A Bosch sok műszaki területre gyárt termékeket. A konyhai készülékek iparában is meghatározó szerepet tölt be. Az MCP3500 gyümölcsfacsaró egy hálózatról működtethető, elektromos konyhai eszköz. Érdekessége a különlegesen kialakított facsarófej, amely minden citrusféle kifacsarására alkalmassá teszi a gépet. A szűrés után ennél a gépnél is a tartályba kerül a folyadék. A tartály mérete 0,8 liter. A termék több olyan elemet visel magán, amelynek a design mellett fontos funkciója is van. Ilyenek a mérőskála, vagy a porvédő fedél. Ez utóbbinak a facsarás alatt nincs funkciója. Élelmiszerrel érintkező részei könnyen kiszerelhetőek és mosogatógépben moshatóak.2

2. Ábra Bosch MCP3500 2

2

http://www.bosch-home.com/us/store/category/kitchenmachines 8


3.3.

T EFAL 8309

Ára: 7000 Ft Anyagai: Műanyag felhasználói felületek, fém gépelemek Gépesített: Igen Teljesítménye: 30 W A Tefal által gyártott citrusfacsaró különlegessége, hogy hét facsarófejjel árusítják, a kisebbik fej a nagyobb alatt helyezkedik el. A két fej egyszerűen szétpattintható, forgásuk egy gombnyomással megfordítható. A gépbe épített tartály űrtartalma 0,6 liter. A könnyen szétszerelhető alkatrészek mosogatógépben tisztíthatóak. 3

3. Ábra Tefal citrusfacsaró 3

3

http://www.tefal.hu/%C3%89telk%C3%A9sz%C3%ADt%C3%A9s-%E2%80%93nyersanyagokfeldolgoz%C3%A1sa/Gy%C3%BCm%C3%B6lcscentrifug%C3%A1k/c/juicers 9


3.4.

P HILIPS HR2752

Ára: 14000 Ft Anyagai: Műanyag felhasználói felületek, fém gépelemek Gépesített: Igen Teljesítménye: 85 W A Philips több gyümölcsfacsaróval és gyümölcspréssel is jelen van piacon. Ezek közül a HR2752 a felsőbb árkategóriába esik. Hálózatról működtethető elektromos facsaró. A megvizsgált termékek közül az első, amelynél a gyártó a zajszintet megjelölte, ez 50 dB. A fejlesztők nagy figyelmet fektettek a kiömlőnyílás tervezésére, amely visszazárható, kialakítása megakadályozza a csöpögést. Tömege 1,9 kg. Tartályt nem tartalmaz, így a folyadékot rögtön a későbbi tároló edénybe kell vezetni. Könnyen szétszerelhető, tisztítható. A higiéniai elvárásoknak megfelelően porvédő dobozzal árusítják.4

4. Ábra Philips HR2752 4

4

http://www.philips.hu/c-mho/etelkeszites/gyuemoelcscentrifuga/latest#filters=CITRUS_PRESSES_SU2&sliders=&sup port=&price=&priceBoxes=&page=&layout=12.subcategory.p-grid-icon 10


3.5.

C ATLER CP 8010

Ára: 66000 Ft Anyagai: Nemesacél és fém-ötvözetek Gépesített: Igen Teljesítménye: 110 W A megvizsgált termékek közül a legmagasabb árkategóriába tartozik a Catler CP 8010-es gyümölcsfacsarója. A cég ígérete szerint az univerzális facsarófej minden citrusféle kifacsarására alkalmas. A gép súlya 8 kg. Tartályt nem tartalmaz. Két szűrővel forgalmazzák, így gyümölcshúsos és teljesen átszűrt gyümölcslé is készíthető vele. Felhasználása főképpen vendéglátó egységekben jellemző.5

5. Ábra Catler CP 8010 5

5

http://www.catler.hu/gyumolcsfacsaro/cp-8010 11


4. D ESIGN TANULMÁNY Az Ipari termék- és formatervező mérnöki szakon tanultak alapján nem csupán a műszaki környezetben szabályszerűen működő rendszerek megteremtése a szakdolgozatom célja. Fontos szempont, hogy a megtervezett termék művészeti értékkel is bírjon, megjelenése alkalmassá tegye, hogy a mai piaci körülmények között eladható legyen. A piackutatás mellett ezért bemutatok három olyan citrusfacsarót, amelyek megjelenésük miatt válnak érdekessé. A design tanulmány célja az új ötletek gyűjtése, új megközelítések feltárása.

6. Ábra Alessi Mysqueeze Citrus-Squeezer (Tervező: Roland Kreiter) 6

A művészeti értékkel bíró facsarók közül a legtöbb nem gépesített, pusztán kézi eszköz. Roland Kreiter olyan citromfacsarót tervezett, amely a citrom formai sajátosságait használja fel. A teljesen nyitott struktúra ellentétet állít a zömök, erős héjú gyümölccsel szemben. A spirál vonal a facsarás mozgásvonalát jelképezi, és tükrözi a gyümölcshús jellemző növekedési irányát. A termék elsősorban a vizuális funkcióját elégíti ki, hiszen nem ergonomikus, használata kifejezetten kényelmetlen..6

6

http://www.questodesign.com/root-catalog/default-category/alessi-rk01.html 12


7. Ábra Juicy Salif (Tervező: Philippe Starck) 7

Philippe Starck citromfacsarója két évtizede a termékcsoport designjának kultikus terméke. A Juice Salif névre hallgató facsaró minden előtte ismert formatervnek ellentéte. Teljesen új megközelítés, hiszen a fordított cseppforma felső része beleilleszkedik a félbevágott citrom belsejébe, az alsó elkeskenyedő rész pedig a gravitációt kihasználva a szerkezet alá helyezett pohárba vezeti a folyadékot.7

8. Ábra Krups Juice Box (Tervező: Vincent Montel) 8

A Krups Juice Box fantázianevet viselő facsaró olyan elektromos gép,8 amelyet kifejezetten narancslé készítésére terveztek. A két elkülöníthető félből álló szerkezet összezárása után két oldalról préseli ki a gyümölcslevet. Formai szempontból érdekes megoldás. A gyümölcs gömb alakjával ellentétes szögletes, téglatest formájú. Felülete fényes, ellentétben a citrus rücskös, érdes bőrével.

7

http://www.questodesign.com/catalog/product/view/id/7900/s/alessi-juicy-salif-citrussqueezer/category/2/ 8

http://interiores.com/exprimidor-moderno-y-practico/ 13


5. I GÉNYJEGYZÉK Ebben a fejezetben a termékkel szemben támasztott igényeket szedtem pontokba. Ez a lépés meghatározó a későbbi tervezési folyamatban. Az igények feltárása közben figyelembe vettem a rendelkezésre álló anyagokat, technológiákat, piaci igényeket. Célkitűzés: Olyan citrusfacsaró tervezése, amely egyben asztali kancsóként is funkcionál, de kielégíti az általános ergonómiai, higiéniai elvárásokat. Célpiac: Európa Darabszám: 10 000db/év. Képesség: A termék el tudja látni a feladatát, függetlenül a citrusfélék geometriai tulajdonságaitól (méretbeli különbség az eltérő citrusok között). Rendelkezzen a tároló funkció kielégítéséhez elengedhetetlen alkatrészekkel. Ezek mellett feleljen meg az élelmiszerekkel érintkező gépekre vonatkozó aktuális szabályozásoknak, az ergonómiai és higiéniai elvárásoknak. Pontosság: Minden alkatrész a funkciójának megfelelő pontossággal készüljön. Tömeg: Folyadék nélkül maximum 1,5 kg, a tartály teljes térfogatát kihasználva összesen maximum 2,5 kg, hiszen ez még kényelmesen megemelhető. Környezet: A citrusfacsaró konyhai, beltéri használatra készült, viszont a tisztítás folyamán magas hőmérsékletű vízzel és tisztítószerekkel érintkezik. Biztonság: A termék használata közben fontos a kiegyensúlyozottság, az erők egyensúlya, hogy a facsaró ne dőljön el. Ugyancsak fontos, hogy használata közben ne legyenek olyan gépelemek, amelyek érintése sérülést okozhatna (mechanikai sérülés, áramütés). Anyagok: Műanyag, fém Szerelés: A szerelés csak a ház szétbontásával lehetséges. Az alkatrészek a ház belső részeiben vannak elhelyezve, helyüket bordákkal kell biztosítani. Karbantartás: A termék karbantartását nem javasolom a normál felhasználó számára, annak elvégzését szakember végezze. A facsarót a hasonló termékek esetén megszokott 2-3 év garanciával kell árusítani. Szállítás: A terméket szerelve, kartondobozban kell szállítani. Újrahasznosítás: A citrusfacsaró készüljön lebomló vagy újrahasznosítható anyagokból és a szétbontást oldható kötések segítsék.

14


6. M EGOLDÁSVÁLTOZATOK 6.1.

BEMUTATÁSA

F UNKCIÓK ELEMZÉSE

Funkcióábra

Leírás

Funkcióábra

Leírás

FACSARÓFEJ

TARTÁLY

A citrusféle kifacsarását

A kifacsart gyümölcs

közvetlenül elvégző

levét tárolja

gépelem.

felhasználásig.

ELVEZETŐ NYÍLÁS

DC MOTOR

A kifacsart levet

A nyomatékot és

közvetlenül, szűrőn

fordulatszámot biztosítja

keresztül, vagy a

a facsaró részegységnek.

tartályból másik tárolóba vezeti.

HÁLÓZATI CSATLAKOZÓ

TETŐ Bezárja a házat, design

A hálózatból érkező

és higiéniai funkciókat

árammal látja el a

lát el. (pl.: porvédelem)

motort.

GYÜMÖLCS LESZORÍTÓ AKKUMULÁTOR

A gyümölcs és a

A motor energia ellátását

felhasználó keze között

biztosítja.

helyezkedik el facsarás közben, védelmi és tisztasági feladata van.

15


ELEKTRONIKA Szabályozza a be- és

RUGÓ

kikapcsolást, a motor

A gyümölcs leszorítóban

energia ellátását,

kaphat helyet. Feladata,

akkumulátoros esetben

hogy adott erővel a

az akkumulátor töltését

gyümölcsöt a

és összeköti a motort az

facsarófejre nyomja.

akkumulátorral.

GOMB A felhasználó és a gép

SKÁLA

közötti összekötő

Tartály esetén

egység, a be- és

megmutatja az abban

kikapcsolást ezen

lévő folyadék

keresztül vezérli a

mennyiségét.

felhasználó.

HÁZ

SZŰRŐ

Összefogja a különböző

A kifacsart lében lévő

gépelemeket, statikai,

felesleges gyümölcshúst

design és biztonsági

és magvakat fogja fel.

feladata van.

9. Ábra Funkció ábrák ismertetése

16


6.2. 6.2.1.

M EGOLDÁSVÁLTOZATOK AZ

ELSŐ MEGOLDÁSVÁLTOZAT

Az első ábrán látható koncepció szerint a citrusfacsaró a legegyszerűbb megoldást követi. A legfontosabb gépelemeket tartalmazza csak, a facsarófejet, egy szűrőt a hozzá csatlakozó elvezető nyílással és az ezeket összetartó házat. A terv egyszerűsége olcsóvá teszi az ez alapján készülő terméket, viszont kevés funkciót tud kielégíteni.

10. Ábra Az első megoldásváltozat

17


6.2.2.

A

MÁSODIK MEGOLDÁSVÁLTOZAT

A második megoldásverzióban a klasszikus citusfacsaró felépítéséhez szükséges elemeken kívül helyet kap a tartály, a tető és egy skála. Ennél a koncepciónál már a folyadék tárolására alkalmas edény is megjelenik, így nem szükséges, hogy egy a facsarótól külön eső pohárba rögtön áttöltse a felhasználó a folyadékot. A tartály tartalmának mennyiségét a skála segítségével nyomon lehet követni.

11. Ábra A második megoldásváltozat

18


6.2.3.

A

HARMADIK MEGOLDÁSVÁLTOZAT

A harmadik koncepció egy olyan akkumulátoros, DC motorral meghajtott citrusfacsaró, amely a házban helyet kapó tartállyal, szűrővel és a hozzá tartozó kiöntő nyílással és tetővel rendelkezik. A tartály telítettségét a skála segítségével lehet ellenőrizni. A bekapcsolást egy, az elektronikával közvetlenül érintkező gomb indítja. Az elektronika összeköti a Li-ionos akkumulátort a motorral, szerepe a töltés és az elektromosság átadásának szabályozása, a ki- és bekapcsolás.

12. Ábra A harmadik megoldásváltozat

19


6.2.4.

A

NEGYEDIK MEGOLDÁSVÁLTOZAT

A negyedik megoldás szerint a hálózatra csatlakoztatott motoros citrusfacsaró szűrővel és kiöntővel rendelkezik. A házban tehát nem kap helyet tartály, a kifacsart levet rögtön egy elkülönített edénybe, pohárba kell kiönteni. A bekapcsolást egy gomb megnyomásával lehet elérni.

13. Ábra A negyedik megoldásváltozat

20


6.2.5.

AZ

ÖTÖDIK MEGOLDÁSVÁLTOZAT

Az utolsó megoldásvázlat a negyedikhez hasonlóan hálózatról működtethető facsaró. A házhoz csatlakoztatott tetőben gyümölcsleszorító kapott helyet, amely egy rugó segítségével nyomja a facsarófejre a citrust. Az ötödik megoldás esetén nincs tartály beépítve a házba, így a frissen kifacsart gyümölcslevet egy másik tárolóba kell öntenünk.

14. Ábra Az ötödik megoldásváltozat

21


7. É RTÉKELEMZÉS A terméktervezés következő lépcsőfoka, hogy a megoldásváltozatok közül kiválasztottam a leginkább megfelelőt. „Az értékelés folyamatát az alábbi lépésekben valósítottam meg: o Értékelő kritériumok összeállítása o Kritériumok fontosságának meghatározása o Kritériumok mérőszámának meghatározása o Összérték meghatározása o Megoldásváltozatok összehasonlítása” [2] A terv megalkotásához szükséges egy jól kidolgozott kritériumrendszer lefektetése, amely alapján a megalkotott megoldásváltozatok közül el lehet dönteni, hogy melyiket érdemes megvalósítani. A feladatban választott bármely termék esetében megvizsgáltam, hogy milyen alapvető funkciókkal kell, hogy rendelkezzen. Az értékelés elsődleges feladata, hogy az egyes megoldásváltozatok erősségét, hasznosságát megállapítsa. A kézi citrusfacsarók piacának megvizsgálása után egyértelművé vált, hogy melyek azok a követelmények, amelyeknek minden gyümölcsprésnek meg kell felelnie. A különböző megoldásváltozatok természetesen eltérő szinten elégítik ki ezeket a pontokat. A tervezésben szükséges, hogy súlyozzuk a követelményeket, hiszen ezek nem egyenlő mértékben fontosak. Tanulmányaim, a piackutatás és személyes elvárásaim alapján a következő értékelési kritériumokat választottam a megfelelő megoldásváltozat kiválasztása érdekében: Egyszerű használhatóság Minden háztartási konyhai eszköz esetében fontos az, hogy használata ne igényeljen komoly szaktudást. A profi, vendéglátásban is használt gyümölcsfacsarók rendelkeznek olyan funkciókkal, amelyek egy normál háztartásban nem lennének kihasználva, vagy az egyszerű felhasználó nem tudná kezelni a gépet az adott funkció eléréséért. Esetemben otthon használható közép árkategóriás gépet szeretnék tervezni. Könnyen tisztíthatóság A higiénia elsődleges szempont az élelmiszer és a hozzá kapcsolódó iparágakban. A XX.XXI. században a mosogatógépek megjelenése új kihívások elé állította a terméktervező- és anyagmérnököket. Jellemzően arra kell törekedni, hogy a koszolódó alkatrészek kivehetőek legyenek. A kivehető részek könnyebben tisztíthatóak. Ez kifejezetten fontos akkor, ha elektromos kisgépekről van szó. Az anyagválasztás fontossága sem kérdéses, hiszen nem megengedhető, hogy a forró víz deformálja az alkatrészeket.

22


Saját tervemben elektronikus, kézi gyümölcsfacsaró tervezését választottam. Mivel közép árkategóriás termék tervezését tűztem ki magam elé, így az alkatrészek anyagai lehetnek különböző műanyagok, vagy fémek. Fém esetén ügyelni kell a rozsdamentes anyag felhasználására. Időtállóság A kopó alkatrészek anyagát meggondoltan kell kiválasztani. A célom az, hogy a gép javítás nélkül körülbelül 3-5 évig működjön. A dolgozat további részében vizsgálataim kitértek kopó alkatrészekre, a terhelő erők és a környezeti hatások figyelembevétele mellett. Helytakarékosság Napjainkban sok konyhai eszközt használunk, viszont a népesség növekedésével a lakóterületek lecsökkentek. A konyhai kisgépek tervezésénél is szem előtt kell tartani a tárolás módjait. Alapvetően kis egységek, kivehető, egymásba illeszthető, pakolható részegységekkel minimalizálható a helyigény. Biztonság A konyhai eszközök tekintetében a biztonság nagyon fontos kritérium. Ügyelni kell az éles alkatrészek elhelyezésére. Ugyancsak sarkalatos pont a részegységek mérete. Esztétikusság A feladat része, hogy termékem ne csupán az elvárt funkcióit elégítse ki, de vizuális élményt is nyújtson. A külső megjelenés kialakításakor megvizsgáltam az aktuális trendeket, és azt, hogy a célközönségnek milyen elvárásai vannak az eszköz kinézetével kapcsolatban. Az értékelési kritériumokat egytől ötig történő pontozással, mérőszámokkal láttam el. A mérőszámok megmutatják, hogy az adott elvárás mennyire fontos. Az ötös a nagyon fontos kritériumot jellemzi, míg az egyes mérőszámot kapó pontok fontossága a legkevésbé számottevő. Értékelési kritérium Egyszerű használhatóság Könnyen tisztíthatóság Időtállóság Helytakarékosság Biztonság Esztétikusság

Kritérium mérőszáma 4 4 1 2 5 3

1. Táblázat Értékelési kritériumok rangsorozása

Az értékelés következő részeként a bemutatott megoldásváltozatokat vizsgáltam meg a kritériumok szerint. A 2. táblázat azt mutatja meg, hogy az adott megoldásváltozatok egytől 23


ötig terjedő skálán mennyire felelnek meg a kritériumoknak. A kritériumok mérőszámához hasonlóan itt is az öt a legerősebb az egy pedig a leggyengébb érték.

Első megoldásváltozat Második megoldásváltozat Harmadik megoldásváltozat Negyedik megoldásváltozat Ötödik megoldásváltozat

Egyszerű

Könnyen

használhatóság

tisztíthatóság

3

Időtállóság

Helytakarékosság

Biztonság

Esztétikusság

3

2

4

3

1

4

4

3

3

3

2

4

5

4

3

5

4

4

3

4

2

4

4

3

2

3

3

3

3

2. Táblázat Megoldásváltozatok értékelése a kritériumok alapján

A rangsoroláshoz szükséges értéket ezek után egyszerű előállítani, hisz az a kritérium mérőszámának és a megoldásváltozat adott kritérium alapján kapott értékének szorzat összege . Rangsorolási érték Első megoldásváltozat 52 Második megoldásváltozat 62 Harmadik megoldásváltozat 83 Negyedik megoldásváltozat 68 Ötödik megoldásváltozat 53 3. Táblázat Megoldásváltozatok rangsora

Az értékelemzés végén a harmadik megoldásváltozat kapta a legtöbb pontot, így szakdolgozatom további részében ezt a változatot dolgoztam ki.

24


8. R ÉSZLETTERVEZÉS 8.1.

G ÉPESÍTÉS

Az elvárások tisztázása, a különböző megoldásváltozatok vizsgálata után egyértelművé váltak azok a vezérelvek, amelyek mentén el kell indulni a részlettervezés során. A citrusfacsaró tervezésénél a legmeghatározóbb lépés a belső mechanika, a gépesítés megtervezése. Tervem szerint egy akkumulátorról működtetett gépesített facsaró került megvalósításra. A piacon található hasonló termékek felépítése és gépészeti ismereteim alapján a következő gépelemek beépítését terveztem: o Két darab Li-ionos akkumulátor o Elektronika o DC motor o Hajtás (bolygómű működésű)

8.1.1.

M ŰKÖDÉS

ELMÉLETI MEGOLDÁSA

A citrusfacsaró legfontosabb eleme a facsaró fej, amely közvetlenül a termék legfontosabb funkcióját látja el. A facsarófej mozgásához szükséges egy hajtómű beépítése. A mai technikai viszonyok között nem szükséges a hajtómű megtervezése, hiszen léteznek olyan cégek, amelyek megrendelésre gyártanak ilyen gépelemeket. A hajtás tulajdonságainak előírása előtt motort kell választani. A motor ugyancsak a piacról beszerezhető alkatrész. A kiválasztott motor teljesítményéhez és fordulatszámához kell igazítani a hajtóművet. Figyelembe kell venni, hogy a facsarófej mozgása közben a fordulatszám ne legyen túlságosan magas vagy alacsony. Mivel akkumulátoros gépet terveztem, a motorok fő típusai közül az egyenáramúakra esett a választásom. A DC motorok sajátossága, hogy viszonylag magas fordulatszám mellett nagy nyomaték átvitelére képesek. A citrusfélék facsarásához a nagy nyomaték elengedhetetlen, viszont a fordulatszámnak alacsonynak kell lennie, hogy a gyümölcs ne sérüljön, csupán a gyümölcshús folyadék tartalmát nyerje ki a gép. A fordulatszám lecsökkentése érdekében bolygómű hajtást választottam. Az akkumulátor feladata, hogy energiával lássa el a motort. A Li-ionos akkumulátor technológia igen elterjedt a nem hálózatról működő gépek esetén. Előnyei mellett viszont meg kell említeni, hogy az energia felvétel és leadás biztonsága érdekében elektronikával lehet csak alkalmazni. Az elektronika szabályozza a feltöltés folyamatát és a motor akkumulátoron

25


keresztül történő egyenletes energia ellátását. Az elektronikával van összeköttetésben a gomb, amely a be- és kikapcsolás feladatát látja el.

8.1.2.

A LKATRÉSZELLÁT ÁS

DC motor A motor kiválasztásakor a feladatnak megfelelő gépet kerestem. A fő szempont, hogy akkumulátorról megbízhatóan üzemeltethető, kompakt legyen, kis helyet foglaljon el. A piac megvizsgálása után az egyenáramú motorokra esett a választásom. Az egyenáramú motorok a villamos gépek csoportjába tartoznak. Amennyiben villamos energiát alakítanak át mechanikai energiává, egyenáramú motorról beszélünk, fordított esetben generátor üzemről van szó. A legelterjedtebb a kétpólusú elven működő, kommutátoros egyenáramú motor. Adott esetben a motor egy álló-, egy forgórészből, kommutátorból és a szénkefékből áll. A szénkefék biztosítják a forgórész áramellátását. A forgórész pólusait félfordulatonként felcseréli. A kommutátor a forgórésszel együtt forog. Az állórész által gerjesztett mágneses mező biztosítja az állórész forgását az azonos pólusok taszítása és az ellentétes pólusok vonzása segítségével.9

15. Ábra Egyenáramú gép működési elve 9

A piacon jelenlévő gyártók közül a Leshi Motort választottam, mert az ő termékpalettájukat találtam a legsokszínűbbnek. A választásnál figyelembe vettem a fordulatszámot, hiszen ehhez kellett később megfelelő hajtóművet választanom, valamint a befoglaló méreteket.9 Választásom az LS-360S/365S elnevezésű termékre esett, azon belül is az LS-365S-31103.

9

http://hu.wikipedia.org/wiki/Egyen%C3%A1ram%C3%BA_g%C3%A9p 26


16. Ábra Leshi Motor LS-360S/365S katalóguskép 10

Bolygómű10 A citrusfacsaró gépészeti megvalósításában a bolygómű szerepe a motortól kapott nyomaték átadása és a fordulatszám lecsökkentése. A motorhoz hasonlóan a bolygómű is a piacról beszerezhető késztermék. A gyártó megrendelésre a kívánt paraméterek szerint állítja elő a terméket. A bolygóművek fogaskerekekből vagy dörzskerekekből álló két kerékrendszerű mechanizmusok. Az egyik kerékrendszer tengelye rögzített, e körül mozognak a fogaskerekek, valamint a híd. A másik kerékrendszer tengelyei a hídba vannak beépítve, a hozzá kapcsolódó fogaskerekek fogai kapcsolódnak az első kerékrendszerhez. Az első kerékrendszert szokás napkeréknek, míg a másikat bolygókeréknek nevezni.

10

http://www.leshimotor.com/en/pro.asp

27


17. Ábra Bolygómű működése 11

Szakdolgozatom készítése során a Bánki-Sós Hajtástechnika Kft. által gyártott bolygóműveket vizsgáltam meg. A cég kérésre is gyárt hajtóműveket. Esetemben a legfontosabb jellemző az áttétel, amellyel szabályozni kell a motor fordulatszámát.11Ennek értékét 1/81-re választottam.12 Akkumulátor Az akkumulátorok olyan villamosenergia-források, amelyeket kifejezetten hordozható készülékek ellátására fejlesztettek ki. Az akkumulátorok tehát energia tárolók, melyek töltéskor a bevezetett villamos energiát vegyi anyagokban tárolt energiává alakítják át. A tárolt energiát kisütéskor visszaalakítja villamos típusúvá. Működési elve miatt csak egyenfeszültség tárolására alkalmas. Két fő típusát különböztetjük meg, a savas és a lúgos akkumulátorokat. A XXI. század kezdetéig a legelterjedtebb akkumulátor típus a lúgos NiCd (nikkel kadmium) volt. Használatuk a memóriaeffektus, valamint mérgező fémtartalmuk miatt szorult vissza. A memória effektus azt jelenti, hogy a cellát nem lehetséges teljesen kisütni, amikor újra feltöltik az energia tároló képessége csökken, nem lehet az eredeti mennyiségű energiát eltárolni benne. 11

http://hu.wikipedia.org/wiki/Bolyg%C3%B3m%C5%B1

12

http://www.cylex.hu/reviews/viewcompanywebsite.aspx?firmaName=b%C3%A1nkis%C3%B3s-hajt%C3%A1stechnikai-kft&companyId=467715 28


2006. szeptember 26-án az Európai Unió Akkumulátor Direktíva szigorú szabályozásokat vezetett be a higany, kadmium és ólom használatára az akkumulátorok esetén, így rövidesen visszaszorultak a piacról. A mérgező anyagok mennyisége sokkal alacsonyabb a NiMH (nikkel-metál-hibris) akkumulátorok esetén, viszont elöregedésük hamarabb következik be.

18. Ábra Akkumulátorok összehasonlító táblázata 13

Napjainkban a Li-ionos (lítium-ionos) akkumulátor a legdinamikusabban fejlődő típus. Élettartamuk hosszú, hiszen nem jelentkezik náluk a memória effektus. Gyorsan tölthetőek és kis tömegükhöz képest relatív sok energiát tárolnak. Használatukhoz viszont elengedhetetlen az elektronika használata, hiszen e nélkül töltésük és használatuk nem lenne biztonságos.13 Termékem esetén Li-ionos cellák beépítését terveztem. A ház kialakításánál 2 db ilyen akkumulátornak biztosítottam helyet.

13

http://hu.wikipedia.org/wiki/Akkumul%C3%A1tor_%28energia%29 29


8.1.3.

M OTOR

TENGELYCSONKJÁN AK ELLENŐRZÉSE

A kiválasztott motor esetén a gyártó garanciát vállal annak megfelelősségéért. Feladatom részeként ezért nem ellenőrzöm a működés egészét, csupán a motor fordulatszámát és nyomatékát átadó tengelycsonkot. A kiválasztott motor és a bolygóhajtómű csatlakozásához a motor tengelycsonkjára egy fogaskereket kell illeszteni. Ipari tapasztalataim alapján az összeállítást általában erőzáró, zsugor kötéssel biztosítják. A számítások egyszerűsítése érdekében választottam mégis a ragasztás technológiáját. A ragasztással történő rögzítés ugyanis biztosítja a megfelelő kötést. A fogaskerék adja át a nyomatékot a bolygómű többi fogaskerekére. A kapcsolódást biztosító tengelyt ellenőrizni kell csavaró igénybevételre. Az erőrendszer hatására fellépő hajlító nyomaték elhanyagolható, így az ellenőrzést tiszta csavarásra végzem el. Mivel a motor a piacon beszerezhető, szabványos értékekkel gyártott késztermék, ezért a számításokban szereplő adatokat a gyártó cég adatbázisából vettem. Az ellenőrzés alatt azt a minimális keresztmetszetet vizsgálom, amely mellett a csavarás hatására sem lép fel maradó alakváltozás. A számításhoz szükséges bemenő adataim: P=5,4 W n=275sec-1 d=2,3mm Ellenőrzési alap:

 meg   valós Ahol: o τmeg – megengedett csavaró feszültség o τvalós – valós csavaró feszültség A valós csavaró feszültség kiszámítása:

 valós 

Ms M 16  M  3 s  3 s K p d  d  16

Ahol: o A nyomaték számításának menete:

30


Ms 

P





P 2   n

5,4W  2,083  10 3 Nmm 1 2    275 sec



P - teljesítmény ω – szögsebesség n – motor fordulatszáma Tehát a valós csavaró feszültség:

 valós =

16  2,083  10 3 Nmm  8,719  10  4 N / mm 2 3 (2,3mm)  

A redukált feszültség kiszámítása:

 red   2    meg 2 Tiszta csavarás esetén σ=0. A Huber-Mises-Hencky összefüggésben a β tag értéke 3.

 red     meg 2   meg  3 A megengedett feszültség kiszámítása:

 meg 

ReH n

Ahol: o ReH – az anyagra jellemző folyáshatár o n – választott biztonsági tényező, melynek értét 4-re választom annak érdekében, hogy a hajlító igénybevétel elhanyagolható legyen A tengely anyaga S185, ebből adódik, hogy ReH=185MPa. A tengelycsonk abban az esetben felel meg, ha a benne ébredő feszültség kisebb vagy egyenlő a megengedett feszültség értékével.

 meg   red ReH   meg  3 n A fenti összefüggésből az egyenlőséget feltételezve adódik a keresett τmeg értéke:

 meg 

ReH n 3



185 N / mm 2 4 3 31

 28,7 N / mm 2


Ellenőrzési alap vizsgálata:

 meg   valós 28,7MPa  8,719 104 MPa

Mivel a τmeg értéke nagyobb, mint a τvalós, így a tengely megfelel az ellenőrzés kritériumainak. [3]

8.2.

E GYÉB GÉPÉSZETI ELEMEK

A termék felépítésében több gépészeti megoldás található. Ilyenek a fedő zárásánál kialakított bepattanó kötés vagy éppen a gomb kialakítása. A bepattanó kötés méretezése és ellenőrzése a tervezés fontos pontja, amelyet elsődlegesen a gépelemek elméleti, gyakorlati tananyaga alapján végeztem el. A gomb kialakításánál ergonómiai és design szempontok befolyásolták a végleges tervet.

8.2.1.

A

FEDŐ ZÁRÁSI MECHANIZM USA , BEPATTANÓ KÖTÉS

A dolgozatomban megtervezett citrusfacsaró porvédő plexi fedéllel van ellátva, amely egyik oldalt rögzítve van a házhoz, míg a másik oldalon egy bepattanó kötéssel lehet rögzíteni, vagy oldani. Bepattanó kötés esetén két elemre van szükség. A bepattanó elem a kötés létesítése előtt egy túlterheléssel rendelkező szakaszt tesz meg. Az összeszerelés alatt mind a két alkatrész rugalmas alakváltozást szenved. Nyugalmi állapotba kerülnek az összeszerelés végén. A bepattanó kötéseknek több változata is létezik. Az elemek között meghatározó fizikai elv szerint léteznek alakzáródó, erőzáródó vagy anyagzáró kötések. Mozgatás szempontjából lehet merev, vagy mozgatható. A létrehozott kapcsolat az elemek között általában oldható, egyes esetekben, ha ezt a szerkezet célja indokolja, oldhatatlan. A bepattanó kötés tervezésének fontos lépése, hogy a kigondolt, különféle geometriai tulajdonságokkal rendelkező elemet megvizsgáljuk a használhatóság több szempontjából is. Meghatározó a nyúlás, a megengedett nyúlás, a beszereléskor fellépő hajlás nagyságának kiszámítása. Elsődleges lépés az anyag megválasztása, hisz ennek tulajdonságai nagymértékben befolyásolják a kiszámítandó mennyiségeket.

32


19. Ábra Bepattanó kötés jellemzői

A tervezésből adódó méretek: α1=75° α2=30° f=1,2mm c=3mm lmax=19mm Δl=4mm l=16mm A bepattanó kötés használatánál meghatározó a nyúlás megengedett és alap értéke.

 alap 

l 4mm   0,25  25% l 16mm

 meg  0,6   alap  0,6  25%  15% Ahol: o Δl – a fej hossza o l – a kar hossza A nyúlás értéke alapján táblázatból kikeresett megfelelő anyag: POM (homopolimer) A meghatározott anyaghoz táblázatból kikereshető a súrlódási tényező és a rugalmassági modulus. Feladatom estében ezek az értékek: o μ=0,25 o Es=1200MPa

33


20. Ábra A kar anyagához tartozó 14 14

21. Ábra A kar anyagához tartozó 14

14

http://www.kge.bme.hu/hun/Jh3_158_Bepattano_kotes_KF.pdf

34


22. Ábra A kar anyagához tartozó súrlódási tényező 15

A keresztmetszethez tartozó számítások:15 A különböző keresztmetszetű karok esetében a számítás változik az eltérő geometriai tulajdonságok miatt. Esetemben ez a keresztmetszet téglalap alakú.

23. Ábra Keresztmetszetetek szerinti jellemzők kiszámítása 15

15


35


Tervezésből adódó további méretek: b=9mm v=2,5mm Terület:

A  b  v  9mm  2,5mm  22,5mm2 Keresztmetszeti tényező:

K

b  v 2 9mm  (2,5 mm) 2   9,375mm3 6 6

Húzott szélső szál távolsága: e

v 2,5mm   1,25mm 2 2

Korrekciós (kappa) tényező:



2 3

A szerelés meghatározó része, amikor a kar lehajlása bekövetkezik. A kar lehajlásának nagyságát f-fel jelöljük.

F l3 f  3  I  Es Ahol: o f – a lehajlás nagysága o l – a kar hossza o I – a keresztmetszet másodlagos statikai nyomatéka o Es – rugalmassági modulus A rugalmassági modulus anyagfüggő, értéke: Es=1200MPa A hajlított kar tervezésből következő hossza: l=35mm A keresztmetszet másodlagos statikai nyomatéka:

I

b  v 3 9mm  (2,5mm) 3   11,72mm 4 12 12

Mivel az F erő ismeretlen, így olyan összefüggést kell alkalmazni, amellyel ennek ismerete nélkül is eredményre juthatunk. A Hooke-féle összefüggéssel oldhatjuk meg ezt a kérdést.

  ES     

36

 ES


Ahol: o σ – hajlító feszültség

 hj 

M hj



o Mhj – hajlító nyomaték o κ–Kappa tényező o E – rugalmassági modulus o ε –nyúlás



M F l F l e   ES   1 ES  I  ES  I e

f 

F l3 3  I  ES

F l 3 f  2 I  ES l F l   I  ES l 3 f   e l3

Egyenletek rendezése után az f szerelési besüllyedés:

f 

l2  1     l2   l2  3  e  100 3e 100 c 100

f 

2/3  (16 mm) 2   5,6mm 3mm

A bepattanó kötések tervezésénél figyelembe kell venni, hogy a szereléshez és a bontáshoz mekkora erő kifejtése szükséges. Az erő nagysága meghatározza a termék felhasználásának lehetőségeit is.

37


24. Ábra Fellépő erőrendszer vázlata 16

Kötés létrehozásakor:16 A ható F erő kiszámítása: F

  I  Es 100  l  e



0,25  11,72mm3  1200 N / mm 2  1,88 N 100  16mm  1,25

Az elmozdulás irányú összetevők vizsgálata során megállapítható, hogy a kötéshez szükséges erő és a ható F erő az alábbi egyenlettel vizsgálható:

Qsz1  F  tg 1    ( F  Qsz1  tg 1 ) Qsz1   ( F  Qsz1  tg 1 )  F  tg 1 Qsz1    Qsz1  tg 1    F  F  tg 1 Qsz1 (1    tg 1 )  F  (   tg 1 )

Qsz1

F (   tg 1 ) 1,88 N  (0,25  tg 30  )    1,8 N 1    tg 1 1  0,25  tg 30 

Kötés oldásakor: Az elmozdulás irányú összetevők vizsgálata során megállapítható, hogy a kötés oldásához szükséges erő és a ható F erő az alábbi egyenlettel vizsgálható:

Qsz 2  F  tg 2    ( F  Q sz 2  tg 2 ) Qsz 2   ( F  Qsz 2  tg 2 )  F  tg 2 Qsz 2    Qsz 2  tg 2    F  F  tg 2 Qsz 2 (1    tg 2 )  F  (   tg 2 )

Qsz 2

F (   tg 2 ) 1,88 N  (0,25  tg 75  )    1,4 N 1    tg 2 1  0,25  tg 75 

Hatásfok számítása: A kötés létesítésének és oldásának hatásfokát a következő egyenlettel fejezhetjük ki.



16

Q F


38


A ható erők eltérése miatt a két esetet külön kell vizsgálni! Kötés létesítésekor:

1 

Qsz1 1,8 N   0,96 F 1,88 N

1 

Qsz 2 1,4 N   0,74 F 1,88 N

Kötés oldásakor:

[3]

8.2.2.

G OMB

K IALAK ÍTÁSA

A gombok kialakításánál legfontosabb szempont az ergonómia, hiszen a citromfacsaró esetén ez az egyik olyan gépészeti elem, amellyel a felhasználó közvetlenül találkozik. Természetesen a tervezés alatt egyéb szempontokat is figyelembe kell venni úgy, mint a működési elv meghatározását, a kapcsolódó alkatrészeket, a rendszerbe történő beépítést. Elsőként mégis az ergonómiai alapelveket ismertetem. Ergonómiai alapelvek: o Antropometria Az emberi test fizikai méreteivel foglalkozó tudomány, más néven emberméréstan. Az antropometria

alkalmazásának

célja

a

termék

felhasználási

hatékonyságának

és

biztonságosságának biztosítása, a méretek és az elrendezés távolságainak helyes megválasztásával. A mérettani adatok a tervezés több folyamatában is felhasználhatóak. Minden esetben ezen adatokból kerül kiszámításra a termék triviális-, a nyílások minimális méretei, a megfogási alak és méret, az erőkifejtés és nyomatékkorlátok. Ebben az adott feladatban az emberi kéz átlagos méreteit és az általa kifejtett erőt kell alapul venni. A kéz paraméterei a statikus antropometriai adatok közé tartoznak. A kéz alapján a helyszükségletet a lapos tenyér és a hüvelykujj tövének távolsága, valamint a mutatóujj mozgástere adja. o Munka és ember viszonya A termékek tervezése folyamán figyelembe kell venni, hogy a használat folyamán milyen kihívásokkal, a termék üzeme közben keletkező fizikai, kémiai hatásokkal kell szembe néznie a felhasználónak. A munka-ember viszony harmonikusabbá tétele érdekében számos kritériumot kell kielégíteni. Az első kérdés, hogy a munka egyáltalán végrehajtható-e? A munka abban az esetben elvégezhetetlen, ha a végrehajtásra kijelölt ember képességeit meghaladja, vagy általános környezeti körülmények között nincs olyan fizikai állapotban, hogy a munkát el

39


tudja látni. Ebből következik, hogy a felhasználáskor adott környezetet és a termék a környezeten kifejtett hatását, a felhasználói célcsoportot is vizsgálni kell. Az elvégezhetőség nem szükségesen elégséges kritérium, azt is vizsgálni kell, hogy a munka tartós elvégzése elviselhető-e? Akkor elviselhető a feladat elvégzése, ha az egészség károsodása nélkül egymás után többször is, monotonitás mellett megvalósítható. A munka és az ember kapcsolatában vizsgálandó elem az ember elégedettsége, vagyis, hogy örömöt okoz-e neki a munka elvégzése? Ez az egyéni szubjektív megítélésen alapszik, de a fent említett antropometria sokban hozzájárul a kényelemérzet megteremtéséhez. o Szükséges erőhatás nagysága A célközönség vizsgálatával és az átlagos értékek figyelembevételével kell meghatározni azt az erőhatást, amely elégséges, illetve szükséges a feladat ellátásához. Ha az erő meghatározása nem megfelelő, abban az esetben nem tudja a termék ellátni funkcióját, vagy a felhasználó megsérülhet. o Használat közbeni testhelyzet minősége A testhelyzet megfelelőssége kiküszöbölhet balesetveszélyes helyzeteket, a statikus izommunkával járó kellemetlenségeket, és hozzájárul a felhasználó elégedettségéhez. A gomb kialakításánál az emberi test, az emberi kéz jellemzőit kell megvizsgálni. Az emberi ujjak evolúciós szempontból a fogás, az eszközök markolása céljából fejlődtek. A gombok használata esetén az ujjak ezt a dinamikus ízületi hajlítást használják. A gomb kényelmetlensége abból adódhat, hogy a gomb elhelyezése és mérete miatt ezt a mozgást egyszerre egy, maximum két ujj végzi folyamatosan. Az emberi kéz geometriája igazodik az egyenetlen terheléshez, de ez a típusú terhelés túlságosan megterheli a kéz felső részen elhelyezkedő izmok egy részét, míg a közvetlenül (a használaton kívül lévő ujjakhoz kapcsolódó) izmokat túl lazán hagyja. A kézfejen található ujjak mozgatását végző izmokat együttműködő izmoknak nevezzük. Mint nevük is mutatja, ezek egymás mozgását erősíthetik, gátolhatják. Ha tehát az egyik izom közülük erőt fejt ki, az a többit is összehúzza. Más esetben, ha a többi ujj nem végez semmilyen mozgást, az csökkentheti az aktív ujj működését. Esetemben az ujjaknak nem kell statikus mozgást végezniük, egyetlen dinamikus nyomó erő kifejtésére van szükség. Ezt a típusú mozgást egy ujj is biztonságosan elvégezheti.

40


25. Ábra A kéz egyszerűsített anatómiája 17

A gomb kialakítása alatt ügyelni kell, hogy annak formája illeszkedjen az átlagos ujjak méretéhez. Szakdolgozatomban egy gombot terveztem, amely segítségével egy benyomással be lehet indítani, majd ki lehet kapcsolni a gyümölcsfacsarót. 17 Terveim szerint a gomb monostabil típusú, tehát egyetlen stabil állapota van. A használat folyamán tehát a gomb a benyomása után visszatér eredeti helyzetébe. A gombtól érkező jelet közvetlenül az elektronika érzékeli, amely kialakítja a kapcsolatot az akkumulátorok és a motor között.

V ÉGESELEMES VIZSGÁLAT

8.3.

A modern technológia lehetővé teszi, hogy a gépelemeket ne csupán a klasszikus mechanikai módszerekkel ellenőrizzük. Napjaink fejlett számítástechnikai eszközei segítségével megkönnyíthetjük a számítás menetét. A bonyolult alakú gépelemek vizsgálatát végeselemes módszerrel dolgozó programok segítségével

végezhetjük

el.

A

programok

numerikus

módszerrel

parciális

differenciálegyenletek közelítő megoldását adják. Tanulmányaim során az ANSYS nevű VEM rendszer használatát sajátítottam el. Hasonló elven dolgozó professzionális programok még az ABAQUS, ADINA vagy a COSMOS

8.3.1.

F ACSARÓFEJ

V IZSGÁLATA

Az egyik legnagyobb terhelésnek a csavaró fej van kitéve, így ezt a véges elemes módszert használó Ansys programmal megvizsgáltam. A 26. ábrán a szerkezet első verziójának teljes deformációra végzett vizsgálati eredménye látható. A szimuláció alatt 10N nagyságú erővel 17

https://www.mozaweb.hu/Lecke-BIO-Biologia_11-A_vazizomzat-102564

41


terheltem az alkatrészt. A terhelést a gyümölccsel érintkező spirál vonalra helyeztem el. Az anyagválasztás nagymértékben befolyásolja a teszt kimenetelét. Feladatom esetén fröccsöntéssel gyártható, polimer alkatrészeket feltételeztem. A vizsgálat során kiderült, hogy a terhelés az egyenlőtlen felületet olyan mértékben károsítja, hogy az hosszútávon az anyag kifáradása következtében töréshez vezethet. A konstrukció megváltoztatásával időt állóbb facsaró fejet kaptam.

26. Ábra Első facsarófejterv vizsgálata

Mivel az első terv vizsgálata után világossá vált, hogy a konstrukció nem megfelelő, így új tervet készítettem, amely esetén igyekeztem lecsökkenteni a feszültséggyűjtő pontok számát. A geometria megalkotásánál figyelembe vettem a feszültségeloszlás lehetséges módjait. A vizsgálat első részében elvégeztem a modell hálózását. Ennek célja, hogy a segítse a későbbi erő- és feszültségeloszlás modellezését. A facsarófej rácskálója a 27. ábrán látható.

42


27. Ábra Facsarófej hálózása

A hálózást követő második lépés a terhelő erők elhelyezése. A vizsgált gépelemet csak Y irányú, a rendszerre felülről ható terhelés éri. Az emberi kéz a facsarás elvégzése közben maximum 10N erő kifejtésére képes. Figyelembe kell venni az erők eloszlását. A VEM vizsgálat alatt igyekeztem a rendszerre ható erőket úgy felvenni, hogy szimuláljam a legszélsőségesebb eseteket. Ezért a facsarófej facsarásban résztvevő éleire egyen-egyenként 10N erőt helyeztem. Az élek kifuttatásánál pedig 3N erőt feltételeztem. A program futtatása érdekében szükséges egy tartó felület kijelölése. A facsarófej esetén ez, egy a felhelyezett erőkre merőleges felület, amely a teljes szerkezet összeépítése esetén felfekszik a támasztó gépelemekre.

43


28. Ábra Erők elhelyezése

A facsarófejet teljes deformációra és feszültségeloszlásra vizsgáltam. A 29. ábrán látható, hogy a felhelyezett erők hatására mekkora mértékű deformáció következik be. A deformáció mértéke szín-skála segítségével kerül szemléltetésre. A legnagyobb deformáció helye piros színnel van jelölve, a legkisebb pedig sötétkékkel. A szimuláció esetén a legnagyobb elváltozásokat kell figyelembe venni, hiszen ezek vezethetnek a gépelem véglegese károsodásához a valós használat közben. A legnagyobb elváltozás értéke: 2,7 ∙ 10−6 𝑚 Ez az érték annyira kicsi, hogy a valós használat során észrevehetetlen. A facsarófejről tehát kijelenthető, hogy extrém terhelés esetén sem fog maradó alakváltozást szenvedni.

44


29. Ábra Facsarófej teljes deformációja

A 30. ábra mutatja be a terhelés következtében fellépő feszültségek eloszlását. Az ANSYS program ebben az esetben is ugyanazzal a szín-skálával dolgozik. A képen látható, hogy a modell méretéhez és geometriájának bonyolultságához képest elhanyagolható mennyiségű helyen jelenik meg a legnagyobb feszültséget jelölő piros szín. A legnagyobb feszültség nagysága: 1,4 ∙ 105 𝑃𝑎 A feszültség eloszlása tehát viszonylag egyenletes és a megjelenő feszültséggyűjtő pontok esetén sem számottevő.

45


30. Ábra Feszültségeloszlás a terhelés alatt lévő facsarófejen

Az ANSYS-sal történő vizsgálat végén kijelenthető, hogy a facsarófej megfelel az elvárásoknak, hiszen extrém nagy terhelések esetén sem károsodik, deformálódik számottevően.

46


8.3.2.

T ARTÁLY

STAT IKAI V IZSGÁLATA

A citrusfacsarót felépítő alkatrészek közül a tartály hidrosztatikai terhelésnek van kitéve. A benne helyet kapó folyadék erőt fejt ki annak oldalaira. ANSYS programmal vizsgáltam meg a tartályt terhelő erők által fellépő deformációt és feszültségeloszlást.

31. Ábra Tartály hálózása

A tartály vizsgálatának első lépése, a facsarófejhez hasonlóan a hálózás elvégzése volt. A 31. ábrán látható a hálózás végleges képe.

47


32. Ábra Erők elhelyezése

A tartály vizsgálata esetén a tartó felület a tartály alján helyezkedik el. Ezen a felületen fekszik fel a tartály a külső házra. Az erők ebben az esetben két részből tevődnek össze. Egyrészt megjelenik egy erő a motor és a hajtás tárolására alkalmas henger felső részén, amely a facsarás közben az emberi beavatkozásból adódó erő. Ebben az esetben ezt az erőt a maximális 30N nagyságúnak feltételeztem. Ezen kívül a hidrosztatikai terhelésből következő erőrendszer is fellép a tartály belső felülete mentén. Ennek az erőnek a nagysága a folyadék sűrűségéből és a folyadékoszlop tehetetlenségéből adódik.

48


33. Ábra Hidrosztatikai nyomás a tartály falán

A 33. ábra szemlélteti a hidrosztatikai nyomásból adódó nyomás állapotot. Megfigyelhető, hogy a tartály belső része felé haladva ez a nyomás nő, a folyadékoszlop súlyának növekedésével egyenesen arányosan. A maximális nyomás értéke: 1187,5 𝑃𝑎

34. Ábra Tartály teljes deformációja 49


A teljes deformáció vizsgálatának eredménye a 34. ábrán látható. A felület bonyolultságából is következik, hogy a legnagyobb deformáció a kiöntőnyílás környékén lép fel. A legnagyobb deformáció értéke: 6,07 ∙ 10−5 𝑚 Ez a mértékű deformáció elhanyagolható a termék használatakor. Tehát extrém terhelés esetén sem jelentkezik maradó alakváltozás.

35. Ábra Feszültségeloszlás a terhelés alatt lévő tartályon

A feszültségállapot a 35. ábrán látható. A feszültségek elhanyagolható nagyságúak, legnagyobb értékük: 6,2 ∙ 105 𝑃𝑎 Kijelenthető tehát, hogy a vizsgálat végén kapott eredmények alapján a tartály használata biztonságos, még extrém nagy terhelések esetén is.

50


8.4.

F ORMATERV

Mint az Ipari termék és formatervező mérnöki szak hallgatója nem csupán a termék gépészeti felépítésével kell foglalkoznom, hanem a tárgy külső megjelenésével is. A formai megjelenés kialakítása hosszú munka, amelynek alapja a jól felállított igényrendszer és a környezettanulmány.

8.4.1.

K ÜLSŐ

MEGJELENÉS

A külső megjelenés kialakításánál több előzetes terv után az utolsó formatervet mutatom be. A termékről 3D-s modellt készítettem, amely pontos és szemléletes képet ad a design elemeiről, így nem tartom szükségesnek, hogy a szabadkézi rajzok helyet kapjanak a dokumentációban. A külső kialakításakor igyekeztem felhasználni a termék funkciójához csatlakozó formai elemeket. Ezek az elemek: o Mozgásformák: A csavarás és nyomás egyidejű alkalmazásakor egy képzeletbeli csavarvonalat ír le az emberi kéz. A formában megjelenő vonalak esetén a közös pontba futó görbék csavart mozgása megfigyelhető. o Citrusfélék megjelenése: A citrusfélék sokaságában megfigyelhető a kerekded forma. A citrom esetében, ha a gyümölcsöt forgásszimmetrikus testként próbáljuk értelmezni, akkor a megforgatott síkidomot ellipszisként láthatjuk. A forgás tengelye pedig az ellipszis nagy tengelye. Jellemző forma a gyümölcs alsó részén kialakuló dudor, amely a citrusfacsaróm fedelén tompított formájában jelenik meg. A citromfa leveleinek alakja ugyancsak megjelenik a fedőn, a kéz megtámasztására kialakított mélyedés alakjában. o Teljesség és részre osztottság jelképei: A citromfélék kettévágásakor megfigyelhető a gyümölcshús osztottsága. Ezt az osztottságot jeleníti meg a szűrő lyukazásának mintája. A ház két félre osztása egyrészt segíti a gyártást, másrészt a félbe vágott gyümölcs megjelenítését szolgálja.

51


36. Ábra Látványterv hátsó nézete

A 36. ábrán látható a végleges terv látványterve. Ezen a nézeten megfigyelhető a megfogó rész, a gomb, a tető rögzítésére szolgáló zsanér kialakítása. A szerkezet működtetéséhez szükséges olyan felületeket kialakítani, amelyek közvetlen kapcsolatban vannak a felhasználóval. Ebből a célból került a tervbe a megfogó rész a gomb környezetében és a porvédő fedő felületén megtalálható mélyedések.

37. Ábra Látványterv oldalról

A porvédő fedő egy bepattanó kötéssel rögzíthető a házhoz. A kötés oldásának mechanizmusát a formai sajátosságon kívül a házon található szöveges utasítás is megmutatja.

52


38. Ábra Látványterv elöl nézete

A házon található skála segítségével könnyen követhető, hogy mennyi gyümölcslevet sikerült elkészíteni. A skála közvetlenül a tartály része. A tartály a két házrészben kap helyet. A házrészek kialakítása miatt a tartály skálával rendelkező része nincs takarásban.

39. Ábra Látványterv felülnézete

A 39. ábrán látható a facsarófej és a szűrő kialakítása. Mind a két említett gépelem magán viseli a csavarásból, a centrifugális erőből származó szimbolikát. A színek kiválasztásakor figyelembe vettem a higiéniás szempontokat, mi szerint olyan színek használata szerencsés, amelyeket a szennyeződés könnyen meglátható. A víztiszta plexi fedő és tartály mellé matt hatású világos homokbarna házat és facsarófejet valamint hófehér szűrőt, gombot és zsanért terveztem. 53


8.4.2.

B ELSŐ

K IALAK ÍTÁS

A belső kialakítás nagyon fontos a konyhai eszközöknél, hiszen biztosítani kell a könnyű szétszerelést, az elemek tisztíthatóságát és a biztonságos használatot. Citrusfacsaróm belső kialakításánál ezeket a fő szempontokat vettem figyelembe a gyárthatósági alapelvek szem előtt tartása mellett. A működéshez szükséges gépelek a házon belül, de a tartálytól és így a gyümölcslétől elszigetelve kaptak helyet. A motor, a hajtás és a motorvezérlő elektronika egy hengeres egységbe szerelhetőek. A két akkumulátor cella, a töltő-elektronika, a gomb és a vezetékelés a ház egy, erre a célra kialakított részében helyezkednek el. A ház szétszerelhetőségének megfelelően először a nyitott fedő alól a facsarófej, majd a szűrő és végül a tartály távolítható el.

40. Ábra Robbantott látványterv

54


8.4.3.

L ÁTVÁNYTERV

A termék bemutatása érdekében készítettem olyan látványtervet, amelyen a citrusfacsaró a használati környezetébe, egy konyhába van elhelyezve. A képen látható egyéb eszközök és tárgyak mellett megfigyelhetőek a méreti sajátosságok.

41. Ábra Látványterv térbe helyezve

55


9. T ECHNOLÓGIÁK A citrusfacsaró felépítéséből következik, hogy a piacról beszerezhető gépelemek kivételével a többi alkatrészt érdemes fröccsöntéssel vagy rotációs öntéssel elkészíteni. A ház, a tartály, a szűrő és a facsarófej felületi sajátosságai miatt ezek a technológiák a legalkalmasabbak a szerkezet gazdaságos sorozatgyártására. Szakdolgozatom következő részében ezeket a technológiákat ismertetem röviden.

9.1.1.

F RÖCCSÖNTÉS

Általános jellemzők A fröccsöntés a XXI. század egyik legmeghatározóbb technológiája, melynek használata a nehéz- és könnyűipar számtalan területén dinamikusan terjed. Technológiái hátterében a polimer anyagok sajátos kémiai tulajdonságainak kihasználása áll. A folyamat fő mozzanata, amikor az olvadáspontja felé melegített termoplasztikus polimer anyagot nyomáskülönbség segítségével az előzetesen kialakított hűtött szerszámba juttatják. A zárt szerszámban, nagy nyomás alatt kihűl az ömledék, így nyeri el formáját. A fröccsöntés sajátossága, hogy szinte bármilyen tetszőlegesen bonyolult forma kivitelezhető. A művelet végén a termék nagy pontossággal készül el. Elterjedésének meghatározó oka, hogy gyakorlatilag hulladékmentes eljárásról beszélhetünk. A technológia negatívuma, hogy egy szerszámmal csupán egyfajta végtermék állítható elő, éppen ezért csak nagy darabszám gyártásakor költségtakarékos. Fröccsöntés lépései o A fröccsöntés folyamatának lényege a végső késztermék anyagának olvadt formában való áramoltatása a gép részei között, majd hőkezelés után szilárd formában való eltávolítása. A technológiai lépeset is ez alapján rendszerezhetjük: o Az adagoló tölcsérbe való eljuttatás o Alakítható állapotba hozás o Az alapanyagot először ömleszteni és homogenizálni kell. Fontos, hogy az anyagmennyiség teljes részében megegyezzenek az anyagtulajdonságok, hiszen ennek hiányában a végtermékben anyaghibák, minőségromlás léphet fel. o Alakadás o Amikor az ömledék elér a zárt szerszámba, felveszi annak formáját. o Alakrögzítés o Az ömledék lehűtése következik be ebben a szakaszban. o Eltávolítás 56


Fröccsöntő gép sajátosságai A fröccsöntéssel sokféle nagyságú és minőségű terméket lehet létrehozni, így a gépek felépítése eltérő lehet. Jellegzetesen egy gép egy konkrét termék előállítására van tervezve. Az alábbi fő egységek minden, nem különleges esetben, jelen vannak: o Gépállvány Feladata a többi gépegység tartása, rendszerbe foglalása. o Alakadó szerszám Egyes esetekben nem sorolják a fő részek közé, hiszen ez több géphez is felhasználható, vagy egy folyamaton belül több ilyen szerszám is a géphez kapcsolható. o Szerszámzáró egység Feladata a mozgó szerszámrész pontos mozgatása az állórészekhez képest. A szerszámot zárt és nyitott állapotba kell hoznia a folyamatnak megfelelően. A zárt állás a befröccsentés alatt, míg a nyitott állás a hűtés után, az eltávolításkor szükséges. o Plasztikáló- és fröccsegység Az alapanyag megömlesztése és szerszámüregbe juttatása a feladata. o Vezérlőegység Ez biztosítja a kapcsolatot az ember és a gép között.18

42. Ábra Fröccsöntés elvi vázlata 18

18

http://www.quattroplast.hu/technologia/feltermek-eloallitas/froccsontes 57


9.1.2.

R OTÁCIÓS

ÖNTÉS

Általános jellemzők A rotációs öntés a műanyagformázó eljárások egyik fajtája, amellyel jellemzően nagyobb méretű, üreges alkatrészeket állítanak elő. A folyamat alacsony nyomáson, magas hőmérsékleten megy végbe. A technológia segítségével versenyképes áron képesek egyenletes falvastagságú és akár bonyolult geometriájú alkatrészeket gyártani. Napjainkban főképpen tároló konténerek, tartályok, játékok, orvosi felszerelések, autóalkatrészek, csövek gyártásához használják. A fröccsöntéshez hasonlóan minimális, szinte elhanyagolható az anyagveszteség, mivel az alapanyag teljes mennyiségben egy öntőformába kerül. Előnye a fröccsöntéssel szemben, hogy a végtermék falvastagsága a szerszám módosítása nélkül változtatható. Ez teszi lehetővé, hogy egy szerszámmal ne csupán egy méretű alkatrészt állíthassanak elő, ami fontos szempont a költségek tekintetében.

43. Ábra Rotációs öntés elvi vázlata 19

Technológia folyamata A technológia általános lépései: o Alapanyag elhelyezése (granulátum, vagy por formájában) Az alapanyagot a fűthető szerszámba helyezik. o Szerszámzárás és melegítés A szerszám típusától függően több módon is történhet, légcirkulációs kemencében, vagy duplafalú szerszám esetén légbefúvással. o Forgatás Két egymásra merőleges tengely körül történik a forgatás, amely általában nem lépi át a 30 fordulat/perc értéket. A megolvadt anyag a centrifugális erő következtében 58


egyenletesen oszlik szét a szerszám belső felületén. Ez a folyamat 5, maximum 25 percig tart. o Hűtés A hűtés folyamata is forgatás közben történik vízpermettel, hűtőkamrában, vagy duplafalú szerszám esetén a falak között cirkuláló levegővel. A folyamat ezen szakasza általában 10-20 percig tart. o A késztermék eltávolítása19

19

http://www.tankonyvtar.hu/en/tartalom/tkt/polimertechnika-alapjai/ch10s05.html

59


10. Ö SSZEGZÉS Szakdolgozatom feladatának egy akkumulátorról működtetett elektromos citrusfacsaró tervezését választottam. A dokumentáció felépítése során az egyetemi tanulmányaimat, elsődlegesen a Terméktervezés módszertana című tantárgy tematikáját követtem. Megvizsgáltam a konyhai eszközök fejlődésének történetét. Széles körű piackutatást végeztem, amely során a már létező termékek műszaki kialakítását, piacon elfoglalt helyüket tanulmányoztam. Mint formatervező mérnök hallgató, kitértem a XX. és XXI. század legjelentősebb design-facsaróinak bemutatására is. Saját termékem megalkotása érdekében igényjegyzéket állítottam fel, amelyben kitértem a termék életciklusa alatt felmerülő legtöbb kérdésre. A különböző megoldásváltozatok elkészítése előtt összegyűjtöttem a citrusfacsarókat érintő legfontosabb funkciókat. Az öt megoldásváltozatot ezekből a funkciókból építettem fel. Rang módszerrel súlyozott értékelemzést végeztem, amellyel kiválasztottam a legmegfelelőbb megoldásváltozatot. A végső koncepció kidolgozását a gépesítés szempontjából közelítettem meg először. A részlettervezést a működési elv megtervezésével, a piacon kapható, beépítendő késztermékek kiválasztásával kezdtem el. Feladatom során ellenőriztem a kiválasztott motor tengelycsonkját csavaró igénybevételre. Megterveztem a fedő zárási mechanizmusát. A záródást biztosító bepattanó kötést méreteztem. A kialakított geometria alapján készítettem el az oldható kötés modelljét. A gomb kialakítására külön kitértem, hiszen ergonómiai szempontból ez az egyik legfontosabb elem. A gomb fontos része a külső megjelenésnek is. A végleges modell vizsgálatát ANSYS nevű programmal végeztem el. Tanulmányoztam többféle facsarófej terhelhetőségét és a teljes rendszer statikai terhelhetőségét. Tervem szemléltethetősége céljából 3 dimenziós modellt készítettem Pro-engineer programmal. A modell készítésekor figyelembe vettem a gyárthatóságot, a gépelemek elhelyezésének szempontjait és a szükséges design elemeket is beépítettem. A látványterveket Keyshottal készítettem el.

60


11. S UMMARY For the topic of my thesis I have chosen a battery powered electric citrus juicer. To build up my documentation for the project I mostly used my knowledge gained at the university, especially the experience gained during my product design classes. I did background research on the evolution of kitchen appliances. I conducted a wide ranged market analysis during which i studied already existing product's mechanical design and place occupied on the market. Since being a design engineer student I also touched the topic of presenting the most important design-juicers of the XX. and XXI. century. To create my own product I created a demand list in which I answered most of the questions the product would get during its life cycle. Before creating my solution sketches I collected a list of the most important functions a juicer would need. I created my solution sketches based on these functions. I conducted a value analysis using the Rang method weighing with which I selected a most suitable solution. I approached the development of the final concept from the side of mechanization. I started the detailed planning by designing the working principle and selecting the market available components to be installed. During my task I also checked the stress placed on the shaft stub of the motor. I designed the cover's closing mechanism. I gave the dimensions for the pop-in connection responsible for the closing. I created the unlockable connection's model based on the created geometry. I also highlight the design of the button since from an ergonomic standpoint this is one the most important elements. It is also an important part of the external appearance of the product. The final examination of the model was done with ANSYS program. I examined multiple juicer heads for stress resistance and the entire system's static resistance. To visualize my plan I created a 3 dimension model with the Pro-engineer program. While creating my model I also looked in its ability to be manufactured, the arrangement of mechanical components and I also installed the required design elements. I created the final demonstrative drawings with Keyshot.

61


12. K ÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Szakdolgozatom végére érve köszönettel tartozom Benyó Klárának, aki mint feladatom tervezésvezetője segítséget és szakmai támogatást nyújtott munkám folyamán. Ugyancsak köszönöm Hircsu Mariann munkáját, aki konzulensként irányította szakdolgozatom művészeti részeinek kialakítását. Köszönettel tartozom még a Miskolci Egyetem Gép- és terméktervezési intézetének, hogy felsőoktatási tanulmányaim során, mint anyaintézet szakmai alapot biztosítottak számomra. Köszönöm családomnak, hogy tanulmányaim során mellettem állva segítettek, bíztattak, hogy elérhessem célomat.

62


13. M ELLÉKLET 13.1.

K APCSOLÓDÓ JOGSZABÁLYOK

A termékek folyamatosan kapcsolatban vannak a környezetükkel. A gép környezettudatos tervezése közben figyelembe kell venni azt is, hogy az üzembe helyezésekor és a működése közben létre jön-e a felépítő elemek és a környezet között olyan kapcsolat, ami roncsolhatja az élővilágot (pl.: olaj folyása, égéstermék kibocsátás). Az élelmiszerekkel érintkező berendezések, kisgépek tekintetében ez kiemelten fontos, hiszen az élő szervezetek közül az emberi szervezet az, amelyre mind a jogalkotók, mint később a rendeleteket felügyelő szervek a legnagyobb hangsúlyt fektetik. Az élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő anyagok és tárgyak szabályozása az Európai Parlament és a Tanács 1935/2004/EK rendeletében lett szabályozva. Magyarország Európai Unióba való belépése után ez a rendelet a magyar kereskedelemben, gazdaságban, ipari tevékenységben megjelenő termékekre is hatályossá vált. A rendelet elsődleges célja a fogyasztók védelme, e témán belül kiemelt fontossággal tekint az emberi egészség magas szinten való biztosítására. Engedélyezi, korlátozza, vagy tiltja az élelmiszerekkel közvetetten, vagy közvetlenül érintkezésbe kerülő bizonyos anyagok és tárgyak forgalomba hozását az Európai Közösségben. Hatálya alá tartoznak: o Mindenféle csomagolóanyag o Palackok (műanyag, üveg) o Evőeszközök o Étel elkészítésére alkalmas eszköz, tárgy o Címkézéshez használt ragasztók o „Aktív és intelligens” csomagolások Az „aktív és intelligens” csomagolások esetén egyedi rendelkezéseket vezet be. Ennek szükségessége azért merült fel, mert a rendelet szövege szerint az élelmiszerrel érintkezésbe kerülő anyagok NEM léphetnek kémiai kapcsolatba magával az élelmiszerrel, a fent említett csomagolások működése pedig éppen ilyen kémiai reakciókon alapszik. (pl.: a csomagolás a gyümölcs érésekor felszabaduló etilén hatására elszíneződik)

63


A rendelet nem alkalmazható a következők esetén: o Régiségként értékesíthető tárgyak o Bevonó- vagy borítóanyagok (Sajtok kérge, gyümölcs héja) o Telepített vízmű berendezések A rendelet szerint annak hatálya alá eső termékek esetén a helyes gyártási gyakorlattal kell eljárni. A csomagolás vagy tárgy semmilyen körülmény között sem adhat át olyan anyagot az élelmiszernek, amely veszélyezteti az emberi egészséget, elfogadhatatlan változást okoz az élelmiszer összetételében, vagy megváltoztatja az élelmiszer érzékelhető tulajdonságait. Aktív és intelligens csomagolás esetén az adalékanyagokról szóló 89/107/EGK irányelveknek kell megfelelnie. Egyes anyagokra, anyagcsoportokra különös követelmények vonatkoznak. Ilyenek például: o „Aktív és intelligens” anyagok o Ragasztók o Kerámiák o Fémek és ötvözeteik o Szövetek o Fa o Lakkok és bevonó anyagok o Szilikon stb. Ezek a külön intézkedések általában a következő témaköröket érintik: o Engedélyezett összetevők listája o Tisztasági körülmények o Használatra vonatkozó különleges feltételek o Összes kioldódásra vonatkozó határértékek o Mintavételre vonatkozó szabály o A termékek engedélyezésének folyamata o Fejlesztés alatt felmerült új anyagok vizsgálata o Engedélyezési kérelem beküldése az adott tagállam illetékes hivatalába o Hivatal a kérelmet továbbítja az Európai Élelmiszer-bizottsági Hatósághoz o Engedélyezés20 20

http://europa.eu/legislation_summaries/consumers/product_labelling_and_packaging/l21082a _hu.htm 64


13.2.

A LAPANYAGOK

Szakdolgozatomban szereplő termék esetében az alkatrészeket az élelmiszerekkel érintkező anyagokra vonatkozó rendeletek és szabályozások alapján terveztem meg. A funkciók és követelmények figyelembe vételével az anyagcsoportokon belül a műanyagokra esett a választásom a nem késztermékként beépített alkatrészek esetén. Az élelmiszerekkel kapcsolatba kerülő műanyagokra számos kritériumot kielégítő minőségbiztosítási rendszert kell alkalmazni. Az élelmiszeripari alkalmazásban lévő műanyagoknak alapvetően három rendeletnek kell megfelelniük. (EC) 1935/2004 számú alapszabály 3. cikkelye E szerint a termékeket „megfelelően jó technológiával” kell előállítani. A késztermék nem tartalmazhat olyan anyagokat, amelyek veszélyeztetik az emberi egészséget, nem idéz elő az élelmiszer összetételében változást és nincs negatív befolyásoló hatása az érzékszervekkel érzékelhető élelmiszeri tulajdonságokra. (EC) Nr. 2023/2006/EU Ez a rendelet meghatározza a „megfelelően jó technológia” fogalmát a felhasznált műanyagok gyártására vonatkozóan. (Good Manufactoring Practice-GMP) A GMP kitér a munkatér tisztaságára, a személyzet képzésére, a dokumentálásra és az esetleges problémák kezelésére. 2002/72/EC szabályozás Ez az egyetlen, csak műanyagokra vonatkozó EU rendelet. Ebben dokumentálták, hogy csak a törvényesen engedélyezett monomerek és segédanyagok alkalmazhatóak. Bizonyos anyagok estén mennyiségi korlátozásokat is bevezet. Feladatomhoz a BASF adatbázisát, információit és termékeit használtam. A gyár már régóta állít elő olyan alapanyagokat, amelyeket csomagoló-, burkoló-, illetve alkatrészek alapanyagjakét használnak az élelmiszeriparban. A cég termékein elhelyezésre kerül az FC (Food contact) jelzés. Az FC jelöléssel rendelkező termékek túlnyomó többsége megfelel az amerikai előírásoknak is, amelyet az FDA (Food and Drug Administration) ad ki. 20 A ház, szűrő, facsarófej, tető anyagának POM típusú polimert választottam. A BASF POM műanyaga már régóta rendelkezik a megfelelő élelmiszeripari engedéllyel. Jellemzően ellenállnak a tartós mechanikai igénybevételnek, a változó terhelésnek is. Élelmiszeripari szempontból fontos, hogy csekély a vízfelvétele és méretstabilitása kiemelkedő. Színezett, színezetlen és erősített típusai is megtalálhatóak a piacon. Konyhai kisgépekben legelterjedtebb

65


alkalmazási területei a forrásban lévő vízzel érintkezésbe lépő alkatrészek, görgők, őrlőfejek, adagolók és szórófejek alapanyagaként.

66


14. I RODALOMJEGYZÉK [1] Sauer Győző: A konyhai eszközök rövid története (cikk) [2] Dr. Kamondi László: Terméktervezés módszertana, Előadás jegyzet [3] Ungár T.- Vida A.: Segédlet gépelemek I.-II. kötetéhez [4] Zalavári József: A forma tervezése, Scolar, Budapest 2008 [5] Dr. Kamondi László: Tervezéselmélet, Phare HU0008-02, Miskolc 2003. [6] 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. [7] Ernyey Gyula: Design: Tervezéselmélet és termékformálás 1750-2010, Ráday Könyvesház, Budapest 2011. [8] Dr. Szakály Dezső-Innováció menedzsment [9] Balogh András-Sárvári József-Schaffer József-Tisza Miklós : Mechanikai technológiák [10] Péter J., Dömötör Cs.: Ipari design a fejlesztésben, Miskolc-Egyetemváros, 2011., elektronikus jegyzet [11] Szente József, Bihari Zoltán: Gépelemek, alkatrészek számítógépes tervezése – Terméktervezés, Miskolc: HEFOP, 2005. 150 p. [12] Terplán Zénó: Gépelemek I.

67

CITRUSFACSARÓ TERVEZÉSE

Recommend Documents