MŰANYAG RUHASZÁRÍTÓ FEJLESZTÉSE

MISKOLCI EGYETEM Gépészmérnöki Gépészmérnöki Termékmérnöki Elektronika és automatizálás

Kar Szak Szakirány Kiegészítőszakirány

MŰANYAG RUHASZÁRÍTÓ FEJLESZTÉSE Diplomaterv feladat

Készítette:

Dömötör Csaba G-509 Miskolc, Bajcsy-Zs. 48. 2/2

Tervezésvezető: Dr. Péter József egyetemi docens Miskolci Egyetem

Konzulens: Újhelyi Gábor okl. gépészmérnök Miskolci Műanyagfeldolgozó Rt.

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR

Gépészmérnöki Szak Termékmérnöki Szakirány Elektronika és Kiegészítőszakirány automatizálás

Szám: GET-453/2000 Gépelemek Tanszék 3515 Miskolc-Egyetemváros

DIPLOMATERV FELADAT DÖMÖTÖR CSABA ISTVÁN G-509 tanulóköri gépészmérnök jelölt részére A tervezés tárgyköre: Terméktervezés A diplomaterv címe: Lakásban használható műanyag ruhaszárító fejlesztése A feladat részletezése: • Foglalja össze az összecsukható ruhaszárítóval szemben támasztott követelményeket • Vizsgálja meg a lehetséges változatokat és válassza ki a részletes kidolgozásra • • • • •

kerülő modellt Határozza meg az összecsukható ruhaszárító terhelését, a terhelés eloszlását. Végezze el az elemek szilárdsági számításait Foglalkozzon a bepattanó kötésekkel és végezze el a kiválasztott kötés méretezését Vizsgálja meg, hogy milyen lehetőség kínálkozik a ruhaszárító falhoz rögzítésére Ismertesse a kiválasztott rögzítés - kötés számítási menetét Tervezze meg részletesen a kiválasztott modellt

Tervezésvezető(k): Konzulens(ek):

Dr. Péter József egyetemi docens Újhelyi Gábor okl. gépészmérnök

A diplomaterv kiadásának időpontja: 2000. december 14. A diplomaterv beadásának határideje: 2001. május 02. Miskolc, 2000. XII. 14. Dr. Döbröczöni Ádám tanszékvezető

©Dömötör Csaba 2001

MŰANYAG RUHASZÁRÍTÓ FEJLESZTÉSE

TARTALOMJEGYZÉK

1.

BEVEZETÉS .........................................................................................................................................1

2.

FELADATKIÍRÁS ................................................................................................................................2

3.

TERVEZÉS ELŐKÉSZÍTÉSE .............................................................................................................4 3.1. FEJLESZTÉS LÉPÉSEI..............................................................................................................................4 3.2. ÁLTALÁNOS HATÁRIDŐ DIAGRAM..........................................................................................................4

4.

A MŰANYAGFELDOLGOZÁS ÁTTEKINTÉSE...............................................................................5 1.1. A MŰANYAGIPAR TÖRTÉNETE ...............................................................................................................5 4.2. A MŰANYAGIPAR FEJLŐDÉSE.................................................................................................................6 4.3. A MŰANYAGOKRÓL ÁLTALÁBAN ...........................................................................................................7 4.4. A FRÖCCSÖNTÉS, A FRÖCCSÖNTŐ SZERSZÁM ÉS GÉP ...............................................................................9 4.5. A FRÖCCSÖNTÉSI CIKLUS FOLYAMATAI ..................................................................................................9 4.6. FELADAGOLÁS ................................................................................................................................... 10 4.7. BEFRÖCCSENTÉS ................................................................................................................................ 10 4.8. FRÖCCSÖNTŐ SZERSZÁM ..................................................................................................................... 11 4.9. SZERSZÁMMOZGATÓ EGYSÉG .............................................................................................................. 11 4.10. A FRÖCCSÖNTŐ-GÉP FELÉPÍTÉSE ......................................................................................................... 12

5.

BEPATTANÓ KÖTÉSEK MŰANYAGBÓL ..................................................................................... 13 5.1. KIALAKÍTÁS ÉS FŐBB PARAMÉTEREK.................................................................................................... 14 5.2. SZÁMÍTÓKÉPLETEK ............................................................................................................................. 19 5.3. GYŰRŰS BEPATTANÓ KÖTÉS MÉRETEZÉSE ............................................................................................ 20 5.4. BEPATTANÓ KAPOCS MÉRETEZÉSE ....................................................................................................... 28 5.5. TORZIÓS RÚD SZÁMÍTÁSA.................................................................................................................... 34

6.

PIACKUTATÁS .................................................................................................................................. 35 6.1. EGYÉB FELHASZNÁLHATÓ ELVEK ÉS MEGOLDÁSOK............................................................................... 39 6.2. KIÉRTÉKELÉS ..................................................................................................................................... 40 6.3. ELSŐ SZŰKÍTÉS................................................................................................................................... 42 6.4. MÁSODIK SZŰKÍTÉS ............................................................................................................................ 43 6.5. ELEMZÉS KIÉRTÉKELÉSE ..................................................................................................................... 44 6.6. A VIZSGÁLAT EREDMÉNYE .................................................................................................................. 44

7.

MÉRET MEGHATÁROZÁSA........................................................................................................... 45

8.

ILLESZKEDŐ ALKATRÉSZEK ZSUGORODÁSI PROBLÉMÁI ................................................. 46

©Dömötör Csaba 2001 9.

MŰANYAG RUHASZÁRÍTÓ FEJLESZTÉSE

ALKATRÉSZEK FEJLESZTÉSE...................................................................................................... 49 9.1. TARTÓK (ÖSSZECSÚSZÓ ELEMEK) ........................................................................................................49 9.2. PÁLCÁK ............................................................................................................................................. 70 9.3. FELSZERELÉST BIZTOSÍTÓ ELEMEK ...................................................................................................... 76 9.4. FEDÉL................................................................................................................................................ 81 9.5. AZ ÖSSZESZERELT RUHASZÁRÍTÓ KÜLSŐ MEGJELENÉSE ........................................................................82

10.

FALRA SZERELÉS ELEMZÉSE ...................................................................................................... 84

10.1. A DŰBELES RÖGZÍTÉSTECHNIKA ALAPJAI ............................................................................................. 84 10.2. A MEGFELELŐ DŰBEL KIVÁLASZTÁSA .................................................................................................. 91 11.

ANYAGVÁLASZTÁS .........................................................................................................................94

11.1. AZ ANYAGVÁLASZTÁS SZEMPONTJAI.................................................................................................... 94 11.2. ABS (AKRILNITRIL-BUTADIÉN-SZTIROL) ............................................................................................. 94 12.

SZERELÉSI ÉS HASZNÁLATI UTASÍTÁS ..................................................................................... 98

13.

ÖSSZEFOGLALÁS........................................................................................................................... 100

14.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS ............................................................................................................ 102

15.

IRODALOMJEGYZÉK.................................................................................................................... 103

Mellékletek: 1.sz. melléklet

A GIMI cég termékei

6 oldal

2.sz. melléklet

Szabadkézi rajzok

8 oldal


1

1. BEVEZETÉS A Miskolci Egyetemen a Gépelemek Tanszék termékmérnöki szakirányának sajátsága, hogy a feladatok az élet legváltozatosabb területeiről kerülnek ki. Az alábbiakban kidolgozott feladat a 2000 nyarán végzett termelési gyakorlaton indult. A dolgozat egy összetolható ruhaszárító fejlesztését mutatja be. A termék újdonságértéke abban rejlik, hogy – a feladatkiírás elvárásainak megfelelően – minden alkatrésze műanyag fröccsöntés technológiájára lett tervezve. Felmerülhet a kérdés: Miért van szükség a műanyagok használatára? Főleg egy olyan terméknél, ami jól beváltan többnyire könnyűfémből készül. A kérdésre több válasz is van. Napjainkban, amikor a Föld ásványanyag készletei egyre inkább kimerülőben vannak, olyan anyagokat kell keresni, amelyek biztonsággal helyettesíthetik például az egyre drágábbá váló könnyűfémeket. A műanyag kínálja erre talán a legtöbb alternatívát, hiszen számos különböző módosulata van, s ezek adalékolásával szinte bármely igényt kielégítő anyag előállítható a kívánt mennyiségben. A műanyagok használatának másik nagy előnye, hogy feldolgozását kimeríthetetlen szín és formavilág jellemzi. Emellett nagy darabszámú termékek gyártására ez talán a legalkalmasabb anyag. Az is általánosan ismert tény, hogy a műanyagok a környezeti hatásoknak igen jól ellenállnak. Nem kell például a fémeknél ismert korrózió jelenségével számolni, így nincsen szükség külön védőbevonatokra. Persze pont ennek az ellenálló képességnek következménye, hogy a műanyagok általában „maguktól” egyáltalán nem, vagy csak nehezen bomlanak le. Így a természetre káros hatással lehetnek. Viszont a recycling tudatos tervezésével könnyen újra feldolgozhatóvá tehetők. Mindezen állítások indokolják a műanyagok egyre szélesebb körben való használatát. A dolgozat bemutatja a műanyag terméktervezés fő irányelveit, illetve egy termék teljes fejlesztési folyamatát a követelményjegyzék összeállításától az alkatrészek fejlesztésén keresztül egészen fogyasztóval való első találkozás megtervezéséig. Munkámban részletesen tárgyalom a műanyag bepattanó kötéseket és azok méretezését, kitérek a fröccsöntés technológiájának sajátságaira, illetve bemutatom a dűbeles rögzítéstechnika alapelveit is. KULCSSZAVAK: Terméktervezés; Fröccsöntés; Bepattanó kötések; Dűbeles rögzítéstechnika


2

2. FELADATKIÍRÁS A feladat főbb részei: - A ruhaszárító követelménylistájának, illetve a célcsoportnak meghatározása - A termék legyen fröccsöntéssel megvalósítható (adott technológiai háttér) - A fogyasztói ár a már piacon lévőkkel versenyképes

Éves sorozat nagyság: - 5-10 ezer db

Határidő: - Idődiagram meghatározása

A technikai helyzet: - A piacon fémből, fából létező termékek kiváltása műanyag termékkel - Versenyképességelemzés

Piac: - Magyarország - Európa

Elvárások: - Kislakásban használható legyen - Karbantarthatóság: könnyen tisztítható, vegyszereknek ellenáll - Ütésállóság, szilárdság (a terhelés függvényében) - Piackutatás alapján tetszetős, elfogadható esztétikai megjelenés - Ne legyenek éles sarkok - Biztonságosan, stabilan, de egyszerűen rögzíthető - Rögzítési mód variációk (falra, radiátorra, fűtőtestre való rögzíthetőség vizsgálata) - Ruha rögzítésének vizsgálata


3

Műszaki és feladat-paraméterek: - Terméksúly optimalizálása (a terhelés függvényében) - Teherbírása: ~2,5 ÷ 5 kg nedves ruha - Környezeti hőfok (használaton kívüli esetben): -25 ÷ 50°C - Erős napsugárzás elviselése - Méret optimálás a nedves ruha tömegének függvényében - Használaton kívül méret minimalizálás (pl.: összecsukható)

Használati élettartam: - Átlagos használat mellett minimum 3 év

Ergonómia: - Feleljen meg az ergonómia követelményeinek

Anyagok: - Szilánkosan nem törő, környezeti hőre jelentősen nem változó fröccsönthető műanyag

Gyártás: - Lehetőleg minden alkatrésze műanyag, fröccsöntéssel gyártható legyen - Könnyen összeszerelhető, de nehezen bontható kötésekkel


4

3. TERVEZÉS ELŐKÉSZÍTÉSE 3.1.

Fejlesztés lépései •

Létező megoldások elemzése, néhány lehetséges megoldás-variáció kiválasztása

•

Műanyagból való gyárthatóság feltételeinek elemzése

•

Részletesen kidolgozandó változat kijelölése

•

A pálcaprofil optimalizálása

•

Megvalósítandó szárítási hossz rögzítése

•

a×b méret optimálása (1. ábra)

b a

1. ábra.

A szárítók fő méretei

•

Használaton kívüli elhelyezhetőség optimalizálása

•

Lehetséges értéknövelő funkciók meghatározása

•

Szerelhetőség vizsgálata

•

Tetszetősség, forma, design összhangba hozása

3.2.

Általános határidő diagram

terméktervezés szerszámterv.

előkészítés

Start

próbagyártás

szerszám gyártás teszt 2 hét-1 hónap 1 hónap

8-20 hét

1 hét

1 hét 1-2 nap

2. ábra.

sorozatgyártás ellenőrzés elosztás

Egy lehetséges határidő diagram

t


5

4. A MŰANYAGFELDOLGOZÁS ÁTTEKINTÉSE [3]

4.1.

A műanyagipar története

Már a civilizáció kezdetén az emberiség olyan anyagokat állított a haladás szolgálatába, amelyek mai ismereteink szerint természetes eredetű makromolekulás anyagok, és így műanyagok őseinek tekinthetők. A sumérok aszfaltozott utakat és fürdőmedencéket készítettek. A Biblia említi, hogy Mózes anyja csecsemőjének gyékénykosarát gyantával és szurokkal tette vízhatlanná. Az egyiptomiak és a görögök használták a balzsamot és ékszereket készítettek a borostyánból. Leonardo da Vinci saját feljegyzéseiből ismerjük a híres Utolsó vacsora című képénél használt természetes gyanta alapú lakk receptjét. A maya gyermeksírok feltárásánál gumilabdákat találtak. Európába Kolumbusz Kristóf hozza hírét egy olyan fa nedvének (kaucsuk-latex), amellyel az indiánok a trópusi esőzések idején vízhatlanná tették ruhájukat. Az első ipari feldolgozásra alkalmas, természetes eredetű, kénnel módosított anyag a gumi és az ebonit. Ezeket a múlt század első felében az amerikai Charles Goodyear szabadalmazta (1838. Ebonit: 20%-nál több kénnel vulkanizált kaucsuk) [1]. 1839-ben ugyan már előállították az első szintetikus óriásmolekulájú vegyületet – a mai polisztirolt, sztirol-oxid néven – műanyagként való alkalmazhatóságának felismeréséhez majdnem egy évszázadra volt szükség (1933.). Az első szintetikus műanyagféleségek – bakelitek – sikeres alkalmazása után, az új műanyagok előállítására irányuló kutatómunka nagy lendülettel indult meg az 1920-as években és ennek eredményeképpen egyrészt teljesen új műanyagok születtek, másrészt a már ismerteket tökéletesítették és egészen új területeken alkalmazták sikerrel [2].


6

A műanyagipar fejlődését – a teljesség igénye nélkül – az 1. táblázat mutatja be.

4.2.

A műanyagipar fejlődése [2] 1. táblázat A fejlődés áttekintése A megjelenés

Műanyag

A feldolgozás fajtája, módja

éve 1839.

Vulkanizált kaucsuk

Gumi

1851.

Ebonit

Lemez, rúd

1869.

Celluloid

Lemez, rúd, cső

1901.

Alkidgyanta

Oldat

1911.

Cellulóz-acetát

Lemez, rúd, cső

1911.

Polibutadién

Műkaucsuk

1919.

Poli(vinil-acetát)

Lakk, festék

1929.

Aminoplasztok

Sajtolóanyagok

1933.

Polisztirol

Fröccsanyag

1935.

Poli(vinil-klorid) és kopolimerjei

Lemez, fólia, cső

1935.

Poliamid

Szálanyag

1937.

Nagy nyomású polietilén

Rúd, cső, lemez

1941.

Poliamid

Fröccsanyag

1950.

ABS kopolimerek

Fröccsanyagok

1953.

Ütésálló polisztirolok

Fröccsanyagok

1955.

Kis- és középnyomású polietilén

Cső, lemez, fröccsanyag

1957.

Polipropilén

Fröccsanyag

1965.

Hőállószénszálakpoliakrilnitrilből

Szálanyag


4.3.

7

A műanyagokról általában

Műanyagok nélkül nincs modern ipar, szinte minden területen alkalmazzák. Rendkívül sokféle termék állítható elő segítségükkel. A műanyagok legnagyobb felhasználási területe a „klasszikus” szerkezeti anyagok, mint például a fémek helyettesítése. Számos olyan műszaki kérdés vált és válik megoldhatóvá, amelyek a „hagyományos” anyagokkal nem valósíthatók meg. A műanyagok alkalmazásának számos előnye van. A teljesség igénye nélkül, ezek a következők: •

Kis sűrűség (1 g/cm3 körüli érték);

•

Típustól függően vegyszer-ellenállóság;

•

Jó elektromos szigetelőképesség, de ugyanakkor vezetőképessé tehető;

•

Sokoldalú megmunkálhatóság (forgácsolás, festés, lakkozás, bizonyos típusoknál galvanizálás);

•

Viszonylag könnyen megvalósítható tömeggyártás;

•

Gazdag szín-, és formavilág állítható elő velük;

•

Egy-egy típuson belül (PE, PP, PC stb.) az igényekhez igazodó sokoldalú választék (rugalmasság, színtartósság, hő-, és ütésállóság stb.)

•

Könnyen megvalósítható újrahasznosítás (darálás, regranulálás).

Nem szabad megfeledkezni azonban arról sem, hogy a műanyagok általában „maguktól” egyáltalán nem, vagy csak nehezen bomlanak le. Így a természetre, környezetre káros hatással lehetnek. Ezért vezették be – többek között hazánkban is – a műanyagtermékekre a termékdíjat. Bár az utóbbi időben már sikerült megvalósítani magától lebomló műanyagot, de ennek előállítási költsége viszonylag magas, és nagyüzemi megvalósítása még nem megoldott.


8

Hőre lágyuló műanyagok A műanyagok szerves polimerek, amelyeket kis molekulasúlyú monomerekből állítanak elő mesterséges úton. A polimerek, azaz a műanyagok molekulái a makromolekulák, amelyek a már említett ismétlődő egységekből, a monomerekből épülnek föl. Amennyiben a makromolekulák, azaz a polimerláncok egyféle monomerből épülnek föl homopolimerről beszélünk. A kopolimerek kettő vagy többféle monomerből állnak. A hőre lágyuló műanyagok tulajdonságait nagymértékben befolyásolja az, hogy a makromolekulák vagy polimerláncok hogyan épülnek fel. A műanyagok belső szerkezete azonban nem csak a molekulák felépítésétől, hanem azok elrendezésétől is függ. Feldolgozáskor a műanyagokat alkotó makromolekulák bizonyos irányú, – nem egyensúlyi – rendezettsége következik be, amely az anyag megszilárdulásakor befagy. Ezt a jelenséget orientációnak nevezzük. Az orientáció jellemzője, hogy az anyag mechanikai, optikai, villamos tulajdonságai eltérőek a rendeződés irányában és arra merőlegesen. Fröccsöntéskor bizonyos fokú orientáció mindig befagy az anyagba, amely szélsőséges esetben a termék deformációját is okozhatja. A hőre lágyuló műanyagok között vannak erősen kristályos anyagok (pl.: PP homopolimerek), részben kristályos anyagok (pl.: HDPE, LDPE, PA), és amorf anyagok (pl.: PVC, PS). A műanyagokban végbemenő kristályosodás fajtérfogat változással jár, ezért ezeknek az anyagoknak nagy a zsugorodása (1-3 %). A zsugorodás az orientáció irányában és arra merőlegesen eltérő mértékű, ezért erősen kristályos anyagok fröccsöntésekor, kedvezőtlen fröccsöntési paraméterek következtében a gyártott termékben erős feszültségek fagyhatnak be, amelyek a termék vetemedéséhez vagy repedéséhez vezethetnek. A műanyagok kristályos részeinek olvadáspontja (T0), az amorf részeknek viszont olvadási tartománya van. Azt a hőmérsékletet, amelyen az anyag amorf részei teljesen rideggé és törékennyé válnak, üvegesedési hőmérsékletnek (Tg) nevezzük (2. táblázat).

2. táblázat Néhány műanyag üvegesedési hőmérséklete Műanyag típusa HDPE PP homopolimer PP kopolimer víztiszta PS, PVC

Tg -80°C -5, -10°C -20, -40°C 80°C

Fröccsöntéskor amorf, ill. kristályos szerkezetű műanyagokkal van dolgunk.


4.4.

9

A fröccsöntés, a fröccsöntő szerszám és gép

A műanyagok feldolgozásának egyik legjelentősebb ágazata a fröccsöntéses technológia. A hőre lágyuló műanyagok fröccsöntésekor a kiindulási „forma”: granulátum, vagy porkeverék. Új termék esetén a gyártás csak nagy sorozat esetén gazdaságos, ugyanis a gyártószerszám előállítása költséges. Egy-egy szerszám „beüzemelése” (gyártóképessé tétele, próbagyártás), vagy egy új technológia beállítása szintén idő- és költségigényes. A fröccsöntő-gép két nagyobb szerkezeti egységre bontható. Az egyik, a gyártószerszám mozgatását biztosító mechanikus rész. A másik, az alapanyagot beállított mennyiségben („adagsúly”) megömlesztő, majd a szerszámba juttató egység (fröccsegység). A fröccsöntés ciklikus, szakaszos feldolgozási folyamat. Szakaszos abban a tekintetben, hogy a ciklus kezdetén (vagy végén) bármikor megszakítható a gyártási folyamat. Mindkét szerkezeti egységet hidromechanika (szivattyú, hidraulikus henger, hidraulikus motor, szelepek stb.) működteti, számítógépes vezérlés segítségével. A ciklus végén történő „továbblépés” alapján megkülönböztetünk automata, illetve félautomata üzemmódot. A munkaciklust a 3. ábra foglalja össze.

4.5.

A fröccsöntési ciklus folyamatai

Mechanikus (szerszámot mozgató) rész

Fröccsegység 1

2

A szerszám zárása

5

Hűlési idő ¾ A termék megszilárdulása. A szerszám nyitása

6

Kidobás A termék eltávolítása („kilökődése”)

4

Az adagsúly biztosított

3

Befröccsentés

4

Feladagolás

¾ A beállított anyagmennyiség megömlesztése

a szerszámból (7)

(Félautomata üzemmódban: START gomb)

(2)

A szerszám zárása

3. ábra.

(1)

Az adagsúly biztosított

A fröccsöntési ciklus folyamatai


4.6.

10

Feladagolás

A műanyag granulátum (por) az anyagtartályból egy vízzel hűtött garaton keresztül jut a fröccsegységbe (fröccshenger), melynek legfontosabb része a csigadugattyú. A külső fűtés (palást fűtés) által biztosított hő, illetve a csiga forgása folytán az anyagban keletkező súrlódási hő hatására, a szilárd halmazállapotú alapanyag ömledék („folyékony”, plasztikus) lesz, amit a csiga maga elé „termel”. A beállított adagsúly elérésekor a dugattyú forgása és „hátra” irányú mozgása megszűnik. 2. Alapanyag tartály

3. Palást fűtések

5.Ömledék

1. Csigadugattyú

A csigadugattyú mozgása

4. Szerszám

4. ábra.

4.7.

A feladagolás folyamata

Befröccsentés

A csigadugattyú elején található visszaáramlást-gátló gyűrű kúpos felületen lezár (abban a pillanatban, mikor a dugattyú „előre” irányban elmozdul), és megkezdődik az ömledék befröccsentése a szerszám üregébe. A befröccsentés addig tart, míg az anyag teljesen ki nem tölti az üreget. A fentiekben, a két folyamat lényegét fogalmaztam meg, és nem törekedtem a pontos technikai, illetve technológiai kivitelezés leírására.


11

2. Alapanyag tartály

3. Palást fűtések

A csigadugattyú mozgása 5.Ömledék

4. Szerszám

5. ábra.

4.8.

1.Csigadugattyú

A befröccsentés folyamata

Fröccsöntő szerszám

Az ömledék állapotú műanyag a „termék alakját” a szerszámban nyeri el. A szerszámban a termék formájának megfelelő (zsugorodás mértékével megnövelt) üreget alakítanak ki. A befröccsentést és a teljes szilárdulást (hűlési idő) követően a szerszám általában kétfelé nyílik. (Bonyolultabb termék esetében a szerszám három, vagy akár több részre is nyílhat, különböző kényszereket alkalmazva: ékpályás betétek, hidraulikusan működtetett magok stb.) A fröccsszerszám egyik felét (a beömlő-fúvókát tartalmazó részt) a mechanikus működtető egység álló asztalához – csavarok, vagy egyéb gyorsrögzítést biztosító szerkezet segítségével – rögzítik. A másik felet a „mozgóasztalra” szerelik fel, hasonló módon. Fontos, hogy a két fél pontosan fedje egymást. Ezt többnyire illesztő, vagy vezető csapokkal biztosítják.

4.9.

Szerszámmozgató egység

Az egység két, egymással párhuzamos (álló, és mozgó) „asztalból”, valamint mozgató mechanizmusból, és ezeket pozícionáló, szabályozó elemekből áll. A mozgatást hidraulikus hengerrel működtetett csuklós mechanizmus, vagy közvetlenül hidraulikus munkahenger végzi. Az asztalok párhuzamosságát négy vezető oszlop biztosítja. Az utóbbi években az osztrák ENGEL gépgyárban már kifejlesztettek úgynevezett oszlop nélküli típust, de tapasztalataik szerint ez – záró erő tekintetében – csak az alsóbb kategóriájú gépeknél gazdaságos (maximum: 350 tonna).


12

4.10. A fröccsöntő-gép felépítése

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Záró egység keret Záró egység munkahenger Csuklós működtető mechanizmus Hidraulikus kidobó Védőajtó Kézi vezérlőpult Fröccsöntő egység mozgató munkahenger Fröccs-munkahenger Fröccsöntő egység (henger)

6. ábra.

10. Hidraulikuscsillagmotor 11. Alapanyag tartály 12. Hidraulika rész (olajtartály, szivattyúmotor, szivattyú) 13. Elektromos szekrény 14. Hálózati csatlakozó 15. Főkapcsoló 16. Vezérlő szekrény (számítógép)

A fröccsöntő-gép részei


13

5. BEPATTANÓ KÖTÉSEK MŰANYAGBÓL Műanyag termékeknél, így a ruhaszárító esetében is nagy szerepet játszanak a műanyag bepattanó kötések. Ezeknek alapvetően három típusát különböztethetjük meg egymástól, melyekre példákat a 7. ábrán láthatunk. Egy-egy terméknél persze más és más kialakítású kötőelemekkel találkozhatunk, s az is jellemző, hogy egyetlen új problémára sem lehet tökéletesen kész megoldást találni. A következő fejezetben mégis némi áttekintést nyerünk néhány már létező megoldásról, illetve a lehetséges méretezési eljárásokról.

1. Bepattanó kar (bepattanó kapocs)

3. Torziós bepattanó kötés

2. Gyűrűs bepattanó kötés

7. ábra.

Bepattanó kötések alaptípusai [7]


5.1.

14

Kialakítás és főbb paraméterek [7]

Alámetszés (f) Alámetszésnek azt a távolságot nevezzük, amit a kötőelemnek deformálódnia kell a bepattanás pillanatában. Az alámetszést (f) úgy kell megválasztani, hogy az a megengedhető nyúlást (ε) ne lépje túl. Ellenkező esetben a darab maradó alakváltozást szenvedhet, ami rontja a kötés erősségét.

8. ábra.

Az alámetszés különböző típusú bepattanó kötéseknél [7]

Alkalmazás szerint megkülönböztethetünk egyszer használatos – esetleg oldhatatlan – rögzítéseket (pl.: alkatrészek összefogása) illetve gyakran használt bepattanó kötéseket (pl.: táskák csatja). A megengedhető nyúlás annak függvényében is változik, hogy az előzőek közül a kötőelem milyen funkciót lát el. A 3. táblázatban szereplő tájékoztató értékek gyors bepattanó kötések egyszeri használatára vonatkoznak; gyakori használat esetén ennek 60 %-a az érvényes.


15

3. táblázat Megengedhető nyúlások gyors bepattanó kötésekhez [7] Részlegesen kristályosított telítetlen hőre lágyulók PE 8% PP 6% PA DURETHAN® 6% PA SZÁRAZ DURETHAN® 4% POM 6% PBT POCAN® 5% Amorf telítetlen hőre lágyulók PC MAKROLON® 4% PC+ABS Bayblend® 3% ABS NOVODUR® 2,5% CAB 2,5% PVC 2% PS 1.8% Üvegszálas hőre lágyulók: 30% GF-PA DURETHAN® 2% 30% GF-PA száraz DURETHAN® 1,5% 30% GF-PC 1MAKROLON® l,8% 30% GF-PBTP POCAN® 1,5% 30% GF-ABS NOVODUR® 1,2% 45% GF-PPS TEDUR® 1%

Kitérítő erő (Q) és illesztési erő (továbbiakban szorító erő) F: Alapvetően két erő működik a bepattanáskor. Illesztési erőnek azt nevezzük, ami az összepattintáshoz vagy szimmetrikus bepattanó kötéseknél a szétszereléshez szükséges. A kitérítő erő, mint ellenerő keletkezik és az illesztésnél mért ferdeségi szögből (α ) adódik.

9. ábra.

Bepattanó kötéseknél működő erők [7]

Alapvetően fennáll minden bepattanó kötési módnál a következő összefüggés a szorító erő (F) és a kitérítő erő (Q) között:


16

F =Q⋅

Ahol

μ + tgα 1 − μ ⋅ tgα

(1)

α : az illesztésnél mért ferdeségi szög és μ : a súrlódási tényező

A

μ + tgα kifejezés a 9. ábrából határozható meg az alábbi levezetés szerint: 1 − μ ⋅ tgα

Először is fel kell bontani az erőket az illesztési síkra merőleges, illetve azzal párhuzamos komponenseikre, majd meg kell határozni a sík irányú összetevők előjelhelyes összegét. A síkra merőleges komponensből adódik a súrlódási erő, ami a csúszás irányával ellentétes irányú.

10. ábra. Az F erő felbontása Az illesztési sík irányába eső komponensek előjelhelyes összege a következőképpen írható fel: F ⋅ cos α − μ ⋅ F ⋅ sin α

(2)


17

11. ábra. Az Q erő felbontása A Q erő érintkezési síkbeli irányba eső komponenseinek összege pedig: Q ⋅ sin α + μ ⋅ Q ⋅ cos α

(3)

Az erőegyensúly elvét felhasználva, a (2) és (3) kifejezéseket egymással egyenlővé téve az alábbi egyenletre jutunk: F ⋅ cos α − μ ⋅ F ⋅ sin α = Q ⋅ sin α + μ ⋅ Q ⋅ cos α

(4)

Ha ezen egyenletnek mindkét oldalát elosztjuk cos α -val akkor egy egyszerűbb alakra jutunk, amiből F-et kifejezve megkapjuk a bizonyítani kívánt (1) képletet. F − μ ⋅ F ⋅ tg α = Q ⋅ tg α + μ ⋅ Q

(5)

F ⋅ (1 − μ ⋅ tg α ) = Q ⋅ (tg α + μ )

(6)

F =Q⋅

tg α + μ 1 − μ ⋅ tg α

(1)

Ez az összefüggés tehát általánosan alkalmazható minden műanyag kötőelem méretezéséhez. Ha az anyagjellemzők illetve a bepattanó kötés paraméterei adottak és a kitérítő erő is meghatározott, akkor a szereléshez szükséges erő a fenti (1) képlettel könnyen kiszámítható.


18

Ha adott a szereléshez szükséges erő maximuma, kiszámítható az anyag jellemzője (súrlódási tényező), vagy az illesztési szög. Ekkor sokat segít a 12. ábrán látható méretezéskor használatos segéddiagram, mellyel meggyorsítható a súrlódási tényező (s ezzel a megfelelő anyag) illetve a ferdeségi szög meghatározása.

10

8

μ =1


μ = 0,8 μ = 0,6

6

μ = 0,4 μ = 0,2 μ =0

4

2

0

0

0

10

12. ábra. A

10

20

20

30

40

50

30 Ferdeségi 40 szög 5D0

60

60

70

70

80

80

μ + tgα kifejezés értékének változása a μ és az α függvényében [7] 1 − μ ⋅ tgα


5.2.

19

Számítóképletek

4. táblázat Különböző bepattanó kötésekre vonatkozó összefüggések [7] Típus f alámetszés Q kitérítőerő 2 E ⋅ε ε ⋅l Bepattanó kapocs Q =W ⋅ S f =X⋅ (12) l h (7) ε ⋅l 2 f =X⋅ e

Megjegyzés: X : geometriai tényező

ε

Gyűrűs bepattanó kötés véghez közeli bepattanóhorony:

: abszolút érték!

Megjegyzés: ES : tágulásfüggő modulus

ε

⎡ % ⎤ ⎢ 100 ⎥ ⎣ ⎦

f =ε ⋅d

: abszolút érték!

(8) Q = f ⋅ d ⋅ E S ⋅ X

(13)

Q = ε ⋅ d 2 ⋅ ES ⋅ X

(14)

Q = 3 ⋅ f ⋅ d ⋅ E S ⋅ X (15) Q = 3 ⋅ ε ⋅ d 2 ⋅ E S ⋅ X (16) végtől távoli bepattanóhorony:

Megjegyzés: Az X = X N ha a külső cső rugalmas és a tengely merev ill. X = X W ha az üreges tengely rugalmas és a furat merev ε : abszolút érték!

Megjegyzés: ε : abszolút érték!

δ > 1,8 ⋅ d ⋅ s

Torziós bepattanó kötés

sin β =

β= γ zul

(9)

f1 f 2 = l1 l2

K ⋅γ ⋅l a ≈ 1,35 ⋅ ε zul

(10) (11)

Megjegyzés: K: geometriai tényező γ : nyírás

ε : abszolút érték!

Wp Q1 ⋅ l1 = G ⋅ γ ⋅ a 3 ⋅ 3 (17) Q2 ⋅ l 2 = a

⎡ % ⎤ ⎢ 100 ⎥ ⎣ ⎦

G=

ES 2 ⋅ (1 + ν )

(18)

Megjegyzés: a ν nyíró-kontrakciószám értéke műanyagokra kb. 0,35


5.3.

20

Gyűrűs bepattanó kötés méretezése

A ruhaszárító két legfontosabb elemének – a tartónak és a pálcának – az összekötéséhez több lehetőséget vizsgáltam meg. Megoldásként a gyűrűs bepattanó kötést választottam, hiszen ez biztosít kellő tartóerőt. Ezen két alkatrészen lévő horony-borda pár kialakítása a 13.-14. ábrákon látható. (7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

13. ábra. A pálcát befogadó agy méretei

14. ábra. A pálca mint tengely méretei

(16)

(17)

(18)


21

Adatok: A tartó és a pálca is ABS-ből (Akrilnitril-butadién-sztirolból) készül. Legnagyobb átmérő:

D = 12,4 mm

Falvastagság:

s = 1,5 a tengelynél és 1,7 mm az agynál

Alámetszés:

f = 2 ⋅ 0,8 mm = 1,6 mm

Ferdeségi szög:

α = 45° ami a lekerekítések miatt 30°-nak vehető: α = 30°

Keresett: ε: valódi nyúlás Q: kitérítő erő F: szorító erő A bepattanó horonynak az agy elejétől mért távolságára az alábbi feltétel áll fenn:

δ > 1,8 ⋅ d ⋅ s

(19)

Ezt figyelembe véve a δ értéke az alábbiak szerint 10 mm-nek lett választva:

δ > 1,8 ⋅ D ⋅ s = 1,8 ⋅ 12,4 mm ⋅ 1,7 mm = 8,26 mm ⇒ δ = 10 mm

Mivel nem teljesen zárt tengelyrészről van szó, ezért meg kell határozni a bepattanó horonyból a működő kerületet, illetve ebből egy redukált átmérőt, hiszen a rendelkezésre álló méretezési eljárás zárt csőprofilú alkatrészekre vonatkozik. A redukció során az U-profilú pálca kerületét alapvető elemekre (körív, szakasz) bontva meghatározható a működő kerület. Ebből az értékből már egyszerűen származtatható a redukált átmérő. A későbbiekben nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy ez az átmérő nem fedi a valódi geometriát, hiszen az eredeti keresztmetszet egyik oldalán nyitott, tehát jóval nagyobb rugalmasságra lehet számítani mind a szerelésnél, mind pedig a rögzítés stabilitásának meghatározásánál. A megkapott illesztési erőt tehát osztani kellene egy olyan konstanssal, amivel figyelembe vehető a megnövekedett rugalmasság. Mivel a szakirodalomban erre nem találtam adatot, így csak a műszaki szemlélet és a tapasztalat segít a kapott értékek helyességénekmegítélésében.


22

15. ábra. Működő kerület a pálcán lévő bepattanó kötésnél A működő kerület az alábbi összegként írható fel:

7

K = ∑ Ki

(20)

i =1

A szimmetria miatt fennállnak a következő egyenlőségek: K1 = K7

K2 = K6

K3 = K5

Így a képlet a következő alakra egyszerűsödik: K = 2 ⋅ K1 + 2 ⋅ K 2 + 2 ⋅ K 3 + K 4

(21)

Az egyenesek mérete adott, így csak a körívek hosszát kell meghatározni:

K1 = r ⋅ π ⋅ K3 = r ⋅π ⋅

α 180°

α 180°

= 3 mm ⋅ π ⋅

60° = π = 3,14 mm 180°

K 2 = 6,4 mm

= 3 mm ⋅ π ⋅

90° 3 = π = 4,71 mm 180° 2

K 4 = 3 mm


23

Az értékeket behelyettesítve a (21) képletbe megkapjuk a működő kerület nagyságát: K = 3,14 mm + 6,4 mm + 4,71 mm + 3 mm = 31,51 mm

A redukált kerületet és a valóságos működő kerületet egyenlővé téve (K = K red ) , megkapjuk a redukált átmérőt.

d = d red =

K red

π

=

31,51 mm = 10,03 mm ≈ 10 mm 3,14 mm

(22)

Az ε nyúlás kiszámítása a (8) képlet alapján, annak átrendezésével történik:

f =ε ⋅d

⇒ ε=

f 1,6 mm = = 0,16 mm = 16 % d 10 mm

Mivel a két szorító tag körülbelül egyforma erős, így a rugóútjuk is megegyezik. Az ABS-re megengedhető nyúlás a 3. táblázatban található: ε ABS = 2,5 % . Látható, hogy az adódott érték többszörösen túllépi a megengedettet. Megoldás lehet az f csökkentése, de a használat során szükség van a nagy alámetszésre. A melegen szerelés is alternatívát jelenthet, ez viszont nehezen kivitelezhető, hiszen nem biztos, hogy mindig azonos időben gyártják a pálcát és a tartókat. Valódi megoldást a konstrukció jelent. Ebből fakadóan ugyanis elfogadhatónak tekintem ezt az értéket, hiszen a 2,5% megengedhető nyúlás zárt szelvény esetén adódik. A pálca viszont egy oldalán nyitott, ami jóval nagyobb rugalmasságot ad a darabnak. A másik fontos tényező, hogy ez a bepattanó kötés csak egyszeri működésű, azaz a munkadarabnak csak egyszer kell elviselnie az összenyomódást, majd rögtön visszanyeri eredeti alakját. A használat során már nincsen rugalmas alakváltozásra kényszerítve. Mindezeket figyelembe véve a megengedhető nyúlásnak a felső határát vettem alapul a további számítások során. Tehát:

ε = 2,5 %


24

A Q nyíróerő a (13) képlet alapján számítható: Q = f ⋅ d ⋅ ES ⋅ X

(13)

Az E S metszőmodulusz értékét ABS-re a 16. ábra a) részéből lehet meghatározni. Ebben a diagramban a Bayer cég Novodur fantázianéven futó ABS-ének három általános típusa szerepel. Ezekből a közepes tulajdonságokkal rendelkezővel számoltam.

16. ábra. ES modulus technikai műanyagokhoz [7] Figyelembe véve, hogy ε = 2,5 % adódik, hogy az E S meghatározott értéke tehát: 1800 N mm 2 . Itt mindkét szorító tag kb. egyforma erős, tehát közömbös, hogy a további számítás melyik részre lesz megoldva. Jelen esetben a belső részt – a pálcát – választottam. A számításhoz szükséges X geometriai tényező a 17. ábráról leolvasható.


25

0,04 Rugalmas tengely, Merev agy

XW XN

0,03 XW

XN

0,02 Merev tengely, Rugalmas agy

0,01

0 1,00

1,04

1,08

1,12 1,16 d/di (Tengely) da/d (Agy)

1,20

0,48 XW XN

Rugalmas tengely, Merev agy

0,4 XW

0,32

XN

0,24 Merev tengely, Rugalmas agy

0,16 0,08 0 1,0

1,4

1,8

2,2 2,6 d/di (Tengely) da/d (Agy)

17. ábra. Az X geometriai tényező gyűrűs bepattanó kötéseknél [7]

3,0


26

Mivel a pálca egyik oldalán nyitott, ezért ezt tekintem rugalmasabbnak, tehát az X geometriai tényező helyén az X W -t kell figyelembe venni.

10 mm d d = = = 1,42 ⇒ d i d − 2 ⋅ s 10 mm − 2 ⋅ 1,5 mm

X W = 0,12

(23)

Q = f ⋅ d ⋅ E S ⋅ X = 1,6 mm ⋅ 10 mm ⋅ 1800 N mm 2 ⋅ 0,12 = 3456 N

Az F szorítóerő meghatározása az (1) képletből:

F =Q⋅


(1)

ABS-re a μ súrlódási tényező az 5. táblázatban megtalálható: μ = 0,58

Anyag

5. táblázat Súrlódási tényező értékei különböző műanyagokra [7] μ súrlódási azonos anyag tényező szorzója

PTFE

0,12-0,22

1

PE-HD

0,2-0,25

(x2)

PP

0,25-0,3

(x1,5)

POM

0,2-0,35

(x1,5)

PA

0,3-0,4

(x1,5)

PB'T

0,35-0,4

PS

0,4-0,5

SAN

0,45-0,55

PC

0,45-0,55

(x1,2)

Különböző műanyag esetén – a német

PMMA

0.5-0,6

(x1,2)

VDI 2541 irányelv szerint – az első

ABS

0,5-0,65

(x1,2)

vagy ennél kisebb értékek az igazak.

PE-LD

0,55-0,6

(x1,2)

PVC

0,55-0,6

(x1,0)

Megjegyzés: Ezek csak tájékoztató jellegű adatok. A valóságban a siklósebességtől, a

(x1,2)

préselési nyomástól és a felületi minőségtől is függenek.

Két azonos anyagnál a súrlódási tényező legtöbbször nagyobb.


27

Mivel mindkét alkatrész ABS-ből készül, így a választott súrlódási tényezőt még a megadott 1,2-vel meg kell szorozni:

μ ABS = 0,58 ⋅ 1,2 = 0,69 ≈ 0,7

F =Q⋅

(24)

μ + tgα 0,7 + tg30° = 3456 N ⋅ = 7408,72 N ≈ 7,4 kN 1 − μ ⋅ tgα 1 − 0,7 ⋅ tg30°

Az illesztő és a nyitóerő (F) itt 7408 N-nal maximális nagyságú. Meggondolandó, hogy ez az erő csak zárt keresztmetszetű, gépi és axiálisan pontos – körkörös – illesztésnél lép fel. Kézi illesztésnél először a körülfutó borda nagyobbik részét helyezzük be ferdén a horonyba. Csak a megmaradó részt kell nagyobb nyomással, vagy ütéssel helyére pattintani. A fellépő szorítóerők ekkor nagyon kicsik, csak a kidudorodó gyűrű egy része deformálódik. Semmiképpen sem szabad megfeledkezni a pálcán lévő nyitásról sem, ami még tovább csökkenti a szereléskor szükséges erő mértékét. Így a szükséges erő a kiszámoltnak csak a töredéke lesz.


5.4.

28

Bepattanó kapocs méretezése

Csakúgy, mint általánosan a bepattanó kötésekből, a bepattanó kapcsokból is sokféle megoldás létezik. A 6. táblázat rendszerezve szemlélteti ezeket a kialakítási lehetőségeket. 6. táblázat Számítóképletek a bepattanó karhoz [7] B C D

A Keresztmetszet alak Æ

Kivitel È

Téglalap

Trapéz

Körívszelet

a + b1) ε ⋅ l 2 ⋅ 2a + b h

f = C 2) ⋅

1. Keresztmetszet végig állandó

Kitérítő erő

Megengedhető kitérés

f = 0,67 ⋅

2. Minden méret y irányban felére csökkentve

f = 1,09 ⋅

3. Minden méret z irányban negyedére csökkentve

1. 2. 3.

f = 0,86 ⋅

ε ⋅l2

f =

h

ε ⋅l

2

h

ε ⋅l

bh2 ES ⋅ ε ⋅ Q= 6 l

1 ε ⋅ l2 f = ⋅ 3) 3 e

f = 1,64 ⋅

1)

a + b ε ⋅l ⋅ 2a + b h

2

f = 1,64 ⋅ C 2 ) ⋅

ε ⋅ l2 ε ⋅ l2 f = 0,55 ⋅ 3 ) ρ2 e

f = 1,28 ⋅

a + b ε ⋅l ⋅ 2a + b h

2

f = 1,28 ⋅ C 2 ) ⋅

ε ⋅ l2 ε ⋅ l2 f = 0,43 ⋅ 3) ρ2 e

2

h

ε ⋅ l2 ρ2

Tetszőleges keresztmetszet

Q=

1)

h 2 a 2 + 4ab1) + b 2 ⋅ 12 2a + b E ⋅ε ⋅ S l

E ⋅ε Q =W ⋅ S l 4)

Q = W 4) ⋅

ES ⋅ ε l

Megjegyzések: 1. Trapéz keresztmetszetnél a lejtést úgy számítják, hogy a kritikus igénybevétel (húzófeszültség) a vékony b felületen található, de az a szélesebb oldalon lép fel, mert a és b felcserélődik. 2. Körívszelet keresztmetszet esetén a kritikus igénybevétel a domború felsőoldalon lép fel. C1 és C2 a 18. ábrából határozható meg. 3. Tetszőleges keresztmetszetre igaz, hogy a súlypont szélső szálja (semleges szál) ott található, ahol a húzófeszültség fellép. 4. A visszaállító-nyomaték (19. ábra C alakra) jelölése, ahol a húzófeszültség ébred. Egyéb alaptestre gépészeti alapkönyvekben található.


29

Geometriai tényezők:

C1: homorú oldal húzó-igénybevétel alatt C2: domború oldal húzó-igénybevétel alatt.

18. ábra. a) és b)

Diagram a C1 és C2 grafikus kiértékeléséhez a C keresztmetszeti formához


30

W1 : homorú oldal húzó igénybevétel alatt W2 : domború oldal húzó igénybevétel alatt

19. ábra. a) és b)

Nomogram a visszaállító nyomaték grafikus kiértékeléséhez a C keresztmetszeti formához


31

A bepattanó kapocs számítását téglalap-keresztmetszettel és egyenletes h vastagsággal végeztem. Tehát a 6. táblázatban bemutatott lehetőségek közül az első kivitelt vettem alapul. Ennél a kivitelnél – ha lehetséges – törekedni kell a legnagyobb alakváltozási képességre a legkevesebbanyagfelhasználásával.

20. ábra. Bepattanó kapocs főbb paraméterei Adatok: anyaga:

ABS (nyersanyag)

kialakítás:

1. kivitel

Szélesség:

b =10 mm

Alámetszés:

f = 2,2 mm

ferdeségi szög: α = 30° Keresett: l: Hossz Q: Kitérítő erő F: szorítóerő A megengedhető nyúlás ABS-re a 3. táblázatban látható: ε ΑΒS = 2,5 % A származtatott nyúlás:

ε=

1 2,5 % ⋅ ε ΑΒS = = 1,25 % 2 2


32

A kar l hosszának meghatározása: Az 1. kialakítású, téglalap keresztmetszetű csapókar hajlító-egyenlete a 6. táblázatból kiolvasható:

ε ⋅l2 f = 0{ ,67 ⋅ h X

(25)

A fenti összefüggést l-re rendezve, majd a nyert kifejezésbe behelyettesítve, megkapjuk a bepattanó kar szükséges hosszát:

l=

f ⋅h = X ⋅ε

1 mm ⋅ 1 mm = 10,93 mm ≈ 11 mm 0,67 ⋅ 1.25 %

(26)

A Q kitérítő erő számítása: Az 1. kialakítású, „A” keresztmetszetalakhoz tartozó kitérítő erő egyenlet a 6. táblázatból kiolvasható:

Q=

b ⋅ h 2 ES ⋅ ε ⋅ 63 l 12

(27)

W

A (27) képlethez szükséges E S

metszőmodulusz ABS-re vonatkozó értékét a

16. ábra a) részéből lehet meghatározni.

ε = 1, 25 % ⇒ E S = 2200 N mm 2 A (27) kifejezésbe behelyettesítve megkapjuk a kitérítő erő nagyságát: 2 mm ⋅ (1 mm ) 2200 N mm 2 ⋅ 1,25 % ⋅ = 0,83 N Q= 6 11 mm 2

(28)


33

Az F szorítóerő meghatározása: A szorítóerő az (1) képlet alapján:

F =Q⋅


(1)

A μ súrlódási tényezőt az 5. táblázat tartalmazza. ABS-ABS-en történő elcsúszása esetén a (24) képlet szerint figyelembe kell venni az 1,2-es szorzót.

μ ABS = 0,58 ⋅ 1,2 = 0,69 ≈ 0,7

(24)

Így tehát a megfelelő értékeket visszahelyettesítve az (1) képletbe, meghatároztam a szereléskor szükséges illesztési erőt.

F = Q⋅

μ + tgα 0,7 + tg30° = 0,83 N ⋅ = 1,79 N ≈ 1,8 N 1 − μ ⋅ tgα 1 − 0,7 ⋅ tg30°

Látható, hogy ez az érték elfogadható, hiszen nem kell túlságosan nagy erő az összepattintáshoz. Ne feledjük, hogy ez a kötés is csak szereléskor működik. A szárítóban a feladata mindössze annyi, hogy kihúzáskor biztosítsa a megakadást, illetve a pozícionálást. Ez azért is fontos, mert ha gyakran lenne hajtogatva, akkor az anyag előbb-utóbb kifáradna. Az adott körülmények között viszont ezzel a problémával nem kellett számolnom. Így kijelenthető, hogy ez az akadó szem a felhasználás során szükséges véghelyzet meghatározó funkcióját, a termék teljes tervezett használati időtartama alatt biztonsággal ellátja.


5.5.

34

Torziós rúd számítása

A műanyag kötéseknek a torziós rudak képezik a harmadik nagy csoportját. Ebbe a csoportba sorolják mindazon kötéstípusokat, amelyen nem illenek bele az előző két kategóriába. Mivel az adott termék esetében torziós bepattanó kötés nem lett felhasználva, így ennek méretezési segédlete csak említés szintjén kerül bemutatásra a 21. ábrán:

1.

2.

3.

4.

Torziós keresztmetszet:

K Wp a3 A 4. keresztmetszethez Æ

57,3

132

84,8

1,57

0,05

0,208

b a

1

1,5

2

3

4

6

8

10

K

84,8

67,0

61,9

58,4

57,8

57,5

57,3

57,3

0,209

0,354

0,494

0,808

1,130

1,790

2,460

3,120

Wp a3

21. ábra. Konstansok a torziós rúd számításához


35

6. PIACKUTATÁS A piac felmérése a helyben kapható ruhaszárítókra terjedt ki. A piackutatás eredményét a 7. táblázat mutatja. Az egyéb fellelt elveket a 8. táblázatban foglaltam össze.

A Miskolcon beszerezhető szárítók és tulajdonságaik

1.

2.

3.

7. táblázat A piackutatás során fellelt termékek márkanév Quick • összecsukható működési elv, • csúszkás állíthatóság jellemzők • pálcák közti távolság 6 cm anyag fém + műanyag bevonat méret a×b (cm) 55×25 szárítási hossz (m) 3 (5+1 pálca) • kád felszerelhetőség • balkon • radiátor értékesítő hely TESCO fogyasztói ÁR (Ft) 1200 márkanév működési elv, jellemzők anyag méret a×b (cm) szárítási hossz (m) felszerelhetőség értékesítő hely fogyasztói ÁR (Ft)

Super Brio

fém + műanyag bevonat ~80×40 ~5 • csavarral falra TESCO 2000

márkanév működési elv, jellemzők anyag méret a×b (cm) szárítási hossz (m) felszerelhetőség értékesítő hely fogyasztói ÁR (Ft)

Telepack 70 Telepack 100 • teleszkópos • összetolva törülközőtartó műanyag 80×39 110×39 5 7 • csavarral falra TESCO 3900 4700

•

harmonika


4.

5.

36

márkanév működési elv, jellemzők anyag méret a×b (cm) szárítási hossz (m) felszerelhetőség értékesítő hely fogyasztói ÁR (Ft) márkanév működési elv, jellemzők anyag méret a×b (cm) szárítási hossz (m) felszerelhetőség értékesítő hely fogyasztói ÁR (Ft)

6.


7.


zokniszárító •

felhajtható szárak műanyag (10db ~20 cm-es pálca) (20db csipesz)

•

korlátra akasztható 100Ft-os bolt (Széchenyi u.) ~300 szárító radiátorra

•

összecsukható

fém + műanyag bevonat 55×30 (5+1 pálca) 3 • kád • radiátor 100Ft-os bolt (Széchenyi u.) ~400 Zakor Gerle •

Zakor Balcon

összecsukható

fém + műanyag bevonat ~65×40 ~85×50 6 10 • kád • balkon • radiátor városháztéri háztartási bolt 900 1500 LITE 70 •

LITE 80

harmonika fém + műanyag bevonat

5 5,5 • csavarral falra városháztéri háztartási bolt 2300 2400


8.

9.

10.

37

márkanév működési elv, jellemzők anyag méret a×b (cm) szárítási hossz (m) felszerelhetőség értékesítő hely fogyasztói ÁR (Ft) márkanév működési elv, jellemzők anyag méret a×b (cm) szárítási hossz (m) felszerelhetőség értékesítő hely fogyasztói ÁR (Ft) márkanév működési elv, jellemzők anyag méret a×b (cm) szárítási hossz (m) felszerelhetőség értékesítő hely fogyasztói ÁR (Ft)

11.


3 részes összehajtható szárító •

összecsukható

acél + polietilén 110×55×30 ~10 • balkon műanyagbolt a Bató Ház oldalában ~1000

• •

Rayen (1) teleszkópos összetolva törülközőtartó műanyag + fém (7 db pálca)

•

5 csavarral falra Centrum Áruház 7590 Rayen (2)

•

összecsukható

fém + műanyag bevonat 59×15 (4 db pálca) ~2 • kád • balkon • radiátor Centrum Áruház 1390 • •

•

Telegant bezárható oldalú sínes pálcamozgatás műanyag + fém 103×45 (7 db pálca) ~7 csavarral falra Centrum Áruház 11900


12.

38


13.


14.


60 •

70

80

100

összecsukható

acél + műanyag bevonat 60×40 70×45 80×50 100×55 ~2 ~3 ~5 ~7 • kád • balkon • radiátor Bajcsy-Zs utcai háztartási bolt 2500 2650 2800 3000 Amandia •

összecsukható

fém + műanyag bevonat 90×30 (5 db pálca) 4,5 • kád • balkon • radiátor Corvin utcai háztartási bolt 640 Pillangó kádszárító kettéhajtható 3 féle felállíthatóság fém + műanyag bevonat 2× 70×65 10 • kád • falhoz támasztva • földrefelállítva Corvin utcai háztartási bolt 1800 • •


6.1.

39

Egyéb felhasználható elvek és megoldások

lehajtható műanyag asztal elve

8. táblázat Nem kereskedelemben talált elvek erkélyre szánt szárnyas szárító

félkör alakú (egyenként lehajtogatható pálcákkal)

félkör alakú (egyenként lehajtogatható pálcákkal)

önműködő pálcamozgatás akadó fülekkel

megoldás a pálcák betolására

acél kihajtózsanér

balkonláda tartó


6.2.

40

Kiértékelés

Az előző oldalak ábráin bemutatott lehetőségek közül a feladatkiírás alapvető feltételeit figyelembe véve kiválasztottam néhány olyan terméket, amelyeknek a további vizsgálatával érdemes foglalkozni. A végső alapelv kiválasztását két lépésben végeztem. Első körben a már létező gyártmányokra vonatkozó tulajdonságokat vettem figyelembe (műanyagba való áttehetőség, felszerelhetőség, felszerelhetőség továbbfejleszthetősége). A második szűkítéskor viszont a későbbiekben kialakításra kerülő saját terméknek a technológiai paramétereit és a feladatkiírás teljesítését igyekeztem vizsgálni. (használaton kívüli elhelyezhetőség, műanyag konstrukció gyárthatósága, összeszerelés egyszerűsége)

Az első szűkítéskor értékelt szempontok: •

műanyagba való áttehetőség

Ez a legalapvetőbb feltétel, hiszen a fő cél a teljesen műanyagból gyártható termék. A piacon jelenleg beszerezhető szárítók közül igen csekély azoknak a száma, amelyek ennek a feltételnek eleget tesznek. A legelterjedtebb megoldás az acél pálcákból összehegesztett szerkezet. Ezek anyagának műanyagba való áttételét a konstrukciójukból fakadóan csak nagyon nehezen, vagy egyáltalán nem lehetne megoldani. Ezért is volt fontos, hogy egy ilyen nézőpontból is megvizsgáljam az összegyűjtött megoldásokat és kiszűrjem az adott technológiával megvalósíthatatlan elveket. Ebből a szempontból vizsgálva tehát a jelenlegi konstrukciókat, az alábbi eseteket különböztettem meg egymástól: -

egyáltalán nem…

-

csak nehezen…

-

előreláthatóan…

-

viszonylagkönnyen…

-

már jelenleg is műanyag a termék

áttehető


•

41

felszerelhetőség

A felszerelhetőség kapcsán vizsgálat tárgyát képezte, hogy az egyes esetekben jelenlegi konstrukció mennyire praktikus: Milyenek a variálhatósági lehetőségei? Ajánl-e a termék több felhasználási alternatívát? Mennyire univerzális? Ezek alapján, figyelembe véve persze azt is, hogy első közelítésben egy mobilizálható szerkezet fejlesztését céloztam meg, az alábbi kategóriák szerint értékeltem a termékeket:

•

-

falra csavarral felszerelhető

-

mobil, használat után levehető

-

több helyre rögzíthető

-

”bárhova” rögzíthető

-

”bárhova” rögzíthető és csavarral falra is felszerelhető

felszerelhetőség továbbfejleszthetősége

Itt azt vettem figyelembe, hogy a jelenlegi konstrukció mennyire fejleszthető tovább. Megoldható-e egy univerzális termék előállítása, vagy esetleg már most is megfelel-e ennek a követelménynek. -

egyáltalán nem…

-

csak nehezen…

-

előreláthatóan…

-

viszonylagkönnyen…

-

már univerzális

fejleszthető

E három szempont alapján az egyes terméket besoroltam a különböző kategóriák valamelyikébe. Ezután a fenti sorrendeknek megfelelően mindegyiket 1-től 5-ig pontoztam. A kapott értékeknek meghatároztam a súlyozott összegét. Ezeket összehasonlítva kiválasztható volt az a néhány termék, amelyeket érdemes további elemzésnek alávetni.

márkanév

sorszám

Quick 1. Super Brio 2. Telepack 3. 4. zokniszárító 5. sz.radiátorra 6. Zakor Balcon LITE 80 7. 3 részes sz. 8. Rayen (1) 9. Rayen (2) 10. Telegant 11. 100 12. Amandia 13. 14. Pillangó kádsz. 15. lehajth.asztal 16. szárnyas sz. 17. félkör alakú

2.

fém+műanyag fém+műanyag műanyag fém+műanyag fém+műanyag fém+műanyag acél+polietilén műanyag+fém fém+műanyag műanyag+fém acél+műanyag fém+műanyag fém+műanyag műanyag fém+műanyag fém+műanyag

harmonika

teleszkópos

összehajtható

összecsukható

összecsukható

harmonika

összehajtható

teleszkópos

összecsukható

bezárható oldalú

összecsukható

összecsukható

kettéhajtható

lehajtható

kettéhajtható

lehajtható

anyag

4.

fém+műanyag

működési elv

3.

összecsukható

Első szűkítés

1.

6.3. 6.

3 10 5,5 ~10 5 ~2 ~7 ~7 4,5 10 ~4 ~6 ~3,5

55×30 ~85×50

10 db×35cm

2× 80×40

2× 70×65

59×15 103×45 100×55 ~90×30

~100×40

110×55×30

20dbcsipesz

3 ~5 7

10 db×20cm

110×39

55×25

max. max. méret szárítási a×b (cm) hossz (m)

5.

1200 2000 4700 ~300 ~400 ~1500 2400 ~1000 7590 1390 11900 3000 640 1800 -

3 1 4 5 2 3 1 1 4 2 2 3 3 4 5 3 2

4 1 2 2 3 3 1 3 1 3 1 3 3 3 1 2 1

felszerelhetőség (f)

műanyagba való áttehetőség (m)

tartózó fogy. ár

9. 1 – falra csavarral 2 – mobil 3 – több helyre 4 – bárhova 5 – csavar+bárhova

8. 1 – nem 2 – nehezen 3 – áttehető max. 4 – könnyen mérethez 5 – műanyag

7.

3×m + 2×f + ft

11.

3 2 3 1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 1 3 2 1

20 7 19 20 14 17 7 11 16 14 10 18 18 19 20 15 9

felszerelhetőség továbbpontszám fejleszthetősége (ft)

10. 1 – nem 2 – nehezen 3 – fejleszthető 4 – könnyen 5 – univerzális

©Dömötör Csaba 2001 42

9. táblázat Az összehasonlítás eredménye


6.4.

43

Második szűkítés

A megmaradt termékekből kiválasztottam azt az egyet, amivel a továbbiakban részletesen foglakozom.

Az itt megvizsgált tulajdonságok a következők: •

használaton kívüli elhelyezhetőség

•

műanyag konstrukció gyárthatósága

•

összeszerelés egyszerűsége

pontszám

Quick

4

5

23

Telepack

5

4

4

26

zokniszárító

2×e+3×gy+1×sz

3

3

3

2

17

3

3

5

20

4

3

2

19

14.

Pillangó

4.

10. táblázat A kiválasztott elvek összehasonlítása 4. 5. 6.

kádszárító

3.

3.

használaton műanyag összeszerelés az első szűkítés során kívüli konstrukció egyszerűsége kiválasztott termékek ill. elhelyezhetőség gyárthatósága elvek márkanevei és (e) (gy) (sz) szemléltető ábrái 0…5 0…5 0…5

15.

lehajtható

1.

2.

asztal

sorszám

1.


6.5.

44

Elemzés kiértékelése

A kapott pontszámokat a szempontok fontosságának megfelelően súlyozva összegeztem és az így kapott értékeket hasonlítottam össze egymással. Természetesen ez az értékelés eléggé szubjektív, hiszen a pontozás függ a pillanatnyi benyomásoktól is. Van olyan termék, amiről ránézésre látszik az ötletes megoldás, de akad olyan is, amely csak hosszabb elemzés után fedi fel az esetleges kiváló tulajdonságát. Hátránynak bizonyult, hogy a különböző konstrukciókat legtöbbször egyszeri szemrevételezés után kellett dokumentálni, így legtöbb esetben inkább csak a működési elv került „lemásolásra”, mintsem a valódi termék. Mindazonáltal figyelembe véve azt, hogy egyszerre több szempont lett összevetve, a vizsgálat eredményét reálisnak fogadtam el.

6.6.

A vizsgálat eredménye

Végül – amint az a 9.-10. táblázatokból is végigkövethető – a 3. számú termék került kiválasztásra, mint kiinduló működési elv, alap konstrukció. Jellemzője, hogy a pálcák ennél is fémből – alumíniumból – készültek, viszont az ezeket tartó összecsúszó elemek már műanyagból. A teleszkópos elvből következően egy igen praktikus megoldásról van szó. Ezért is kerülhetett a két szűkítésen keresztül végső kiválasztásra. Ez egyébként egy GIMI nevű olasz cég terméke, aminek az Internetes oldaláról – sok más terméke mellett – több ruhaszárító fotója is letölthető. Az 1. melléklet oldalain ezeket gyűjtöttem össze, mellékelve a termékekről a gyártó rövid ajánlását is.


45

7. MÉRET MEGHATÁROZÁSA A teregetési szokásokat felmérve, az a méretre (22. ábra) adódott egy olyan minimális érték, amely méret alá – a terheléseket is figyelembe véve – lehetőleg nem szabad menni. Ez a méret abból adódik, hogy az ingeket szokás a hátuknál félbe hajtva hosszában szárítani. Ennek viszont egy „felhasználóbarát” szárítón el kell férnie. Figyelembe véve egy átlagos férfiing hátának a hosszát, adódott a 800 mm-es minimális pálcahossz.

22. ábra. A szárító főbb méreteinek jelölése Ebből már következtetni lehet a várható maximális terhelésre. Ennek kapcsán logikusnak tűnik, hogy egy nagy nedvszívó képességű anyagot vegyek alapul. Egy ilyen gyakran szárított dolog a frottír törülköző, amiből természetesen 800 mm széleset kerestem. Az adott szélességűből is a kereskedelemben beszerezhető leghosszabbat választottam. A pontos mérete: 770 mm × 1450 mm. Ennek mértem meg a tömegét különböző nedvességi szintek mellett. Így először teljesen szárazon, majd vízzel maximálisan feltöltve. Ez azt jelentette, hogy szinte már a mérleg tartotta a víz egy részét, hiszen az anyagból már a gravitáció miatt kifolyt. Ezután még kézzel kicsavart és kicentrifugázott állapotban történt mérés. Ellenőrzésként megvizsgáltam egy vastag férfipulóver vízfelvételét is az előbb említett állapotoknak megfelelően. A mérések eredményét a 11. táblázat tartalmazza.


46

11. táblázat Mért tömegek különböző víztartalom mellett nedvesség foka törülköző tömege pulóver tömege teljesen szárazon 330 g 650g maximális vízmennyiséggel 1650 g 3580g kézzel kicsavarva 900 g 2700g kicentrifugázva 570 g 850g Figyelembe véve a fogyasztói szokásokat a törülközőnél a kézzel kicsavart állapotot vettem alapul, hiszen ennél könnyen előfordulhat, hogy ilyen nedvességtartalommal kerül föl a szárítóra. Bár meg kell jegyeznem, hogy kicentrifugázva felel meg leginkább a törülközés utáni állapotnak. A kötött pulóvert mosás után valószínűleg ki is centrifugázzák. Így ezt az állapotot vettem figyelembe. A vizsgálat alapján tehát megállapítható, hogy egy 800 mm-es pálcán maximálisan 0,9 kg tömegű szárítandó ruhával kell számolni. Mindemellett azért elmondható, hogy ezen termék célja egy kiegészítő lehetőség nyújtása a kislakásban szárítási kapacitás-gondokkal küzdő háziasszonyok részére. Ahhoz, hogy a fogyasztónak ne származhasson kára a termék használatából, a maximális terhelhetőséget a használati utasításban fel kell tüntetni.

8. ILLESZKEDŐ ALKATRÉSZEK ZSUGORODÁSI PROBLÉMÁI A fröccsöntésre jellemző, hogy a termék kész mérete kisebb, mint a szerszámméret. A zsugorodás esetenként problémákat is okozhat, ha a különböző irányokban eltérő zsugorértékeket tapasztalunk. Ez főleg akkor jelentkezik, ha az alkatrész méreteiben (szélesség, hosszúság) nagyságrendi eltérés van. Mivel a szárító több alkatrészből épül fel, felmerülhet a kérdés, hogy mennyire lehet számítani az összecsúszó elemek egymáshoz viszonyított méretének állandóságában, illetve megmarad-e a tervezett rés. Az ABS (Akrilnitril-butadién-sztirol) zsugorodása ~0,2…0,4%. Ha a magassági és szélességi méretek zsugorodásának arányában nincsen lényeges eltérés, akkor az alaktorzulás elhanyagolható. Ez alapján a 23. ábra jelöléseit használva: ha a1 ; a 2 ; b1 ; b2 ≅ c1 ; c2 ; d1 ; d 2 , akkor a résméretben (Δ) sincsen számottevő változás. (A zsugor értékével természetesen ez is csökkenni fog, de attól, hogy a rés eltűnik vagy megnő, nem kell tartani.)


47

23. ábra. Összecsúszó elemek illesztése Ha az illeszkedő alkatrészek azonos anyagból készülnek, akkor a zsugorodás nem jelent gondot, hiszen minden elem összes méretére azonos zsugort kell számolni. Ennek bizonyítására az alábbiakban bemutatok egy rövid példát.

24. ábra. Az illesztés méretének változása 0,2%-os zsugor esetén A 24. ábráról leolvasható, hogy a résméretek valóban ugyanúgy zsugorodnak, mint a ténylegesen anyagot tartalmazó részek, hiszen az összegzésben kiadódik a megfelelő érték. 2 mm + 20 mm + 2 mm = 24 mm 1,996 mm + 19,96 mm + 1,996 mm = 23,952 mm


48

Miután igazoltam azon állításomat, hogy a résméretekben nem kell jelentős változásra számítani, a következőkben azt is be kívánom mutatni, hogy egy helyesen megtervezett termék illetve szerszám esetén az alaktorzulás is jó eséllyel kizárható. Az alaktartás szemléltetésére mutatok az alábbiakban egy mintapéldát.

25. ábra. A méretek változása 0,2%-os zsugor esetén Mivel a méretekben nincsen nagy eltérés, így mindegyiknél hasonló zsugorértékekkel lehet számolni. Látható, hogy minden méret arányosan változik, tehát deformáció nem következik be. A 25. ábra alapján x-et meghatározva, a kapott érték is csökkenthető a zsugorral. Ebből kiszámolva az ábrán megadott 30° -os szög zsugorodás utáni értékét (α ') , bebizonyosodik, hogy a munkadarab nem torzult. x = 50 mm ⋅ tg 30° = 28,87 mm ⇒

x' = (1 − 0,002) ⋅ x = 0,998 ⋅ 28,87 mm = 28,81 mm

⎛

⎞ ⎛ 28,81 mm ⎞ x' ⎟⎟ = arctg⎜⎜ ⎟⎟ = 30° ⎝ 49,9 mm ⎠ ⎝ 49,9 mm ⎠

α ' = arctg⎜⎜

Az előbbiekben tárgyalt alapelvek ismeretében most már hozzá lehet kezdeni az alkatrészek fejlesztéséhez.


49

9. ALKATRÉSZEK FEJLESZTÉSE

9.1.

Tartók (összecsúszó elemek)

Funkciók •

Pálcák rögzítése

•

Egymáson való elcsúszáshoz szükséges megvezetés biztosítása

•

Véghelyzetek meghatározása

•

Falra rögzítés megoldása (az utolsó elemnél)

•

Pálcák befogadása összetoláskor

Az egybetolhatósághoz szükséges tulajdonságok •

A megvezető hornyok szélessége a névleges mérettől nagyobb

•

A megvezető sínek magassága kisebb, mint a hornyok mélysége

•

A falvastagság a résmérettel kisebb a névleges falvastagságtól

Tartó-pálca kapcsolat •

Egybeépített kivitel A pálcákat az azokat tartó elemek összetolásával illetve széthúzásával lehet mozgatni.

Ehhez viszont a pálcákat valamilyen módon rögzíteni kell a tartókhoz. A legegyszerűbb megoldásnak az mutatkozik, hogyha ezen alkatrészeket egy elemként gyártják (26. ábra). Előnyei: - nem igényel szerelést - nincsenek az illesztésnél gyenge pontok - nincs szükség bepattanó kötésekre vagy ragasztóanyagra Hátrányai: - túlzottan nagy és bonyolult szerszámot igényel - a nagy szerszámhoz nagy gépre van szükség - mindezek nagyon megnövelik a költségeket!


50

26. ábra. Tartó és pálca egybeépített kivitele •

Összeszerelt kivitel A túlzottan nagy szerszám elkerülésével a költségek csökkenthetők. Ennek viszont az az

ára, hogy a terméket több alkatrészből kell majd összeszerelni. Természetesen a szerelésnek is vannak

költségvonzatai,

de

korántsem

olyan

mértékűek,

mint

egy

nagyméretű

fröccsszerszámnak. Ezzel a megoldással első közelítésben egy alkatrészből három lett. Ez három kisebb és egyszerűbb szerszámot jelent, de a költségcsökkenést nemcsak a nagy szerszám kiküszöbölésével értem el. Ebben az esetben célszerű a tartók szimmetrikus kialakítása, hogy mindkét oldalra ugyanaz az elem beépíthető legyen. Ez a fejlesztés folyamatát megnehezíti, viszont a gyártást leegyszerűsítheti és olcsóbbá is teszi, mivel – bár több alkatrészünk van – nem kell annyival több szerszám a gyártáshoz. A pálca és a tartó egyesítésére több mód van. Esetleg valamilyen ragasztóeljárás is megoldást jelenthet, de számos lehetőséget nyújtanak a különböző bepattanó kötések. Ezeket részletezem az alábbi pontokban:


•

51

A tartó kivágásába bepattintható fül a pálcán Ennek kialakítása a 27. ábrán látható. A bepattanó kötések típusai közül ez bepattanó

kapcsoknak egy speciális esetét jelenti. Megvan a bepattanó kar általános profilja, de az nem egy síkban van kihúzva, hanem a pálca körvonala mentén lett megforgatva. Előnye: - Összeépítve esztétikus (szinte észrevehetetlen!) Hátrányai: - a bepattanó kapcsok nagyon gyengék - a füleket a helyükre pattintva gátolják a tartók összetolását.

27. ábra. Pálca rögzítése a tartóhoz bepattanó fülekkel


•

52

Tartón lévő csőszelvénybe illeszkedő pálcamag Ez az összeszerelt kiviteleknek talán a legegyszerűbb megoldása. Viszont a ruhák

megtartásához szükséges erőt mindössze a két alkatrész közti súrlódási erővel (a tapadással) kell biztosítani. Ez növelhető, ha a pálca hidegen (esetleg lehűtve) a tartó pedig közvetlenül a fröccsöntés után, melegen kerül szerelésre. Ez a szokásos szerelési-raktározási rendszert felborítja és ezzel újabb logisztikai problémákat vet fel. A tapadás ragasztóanyag használatával tovább növelhető, ami szintén bonyolítja a szerelést. Előnyei: - Nem gátolja a működést, mint az előző megoldás - Nincsen bepattanó kötés – szerelése egyszerű - Relatíve esztétikus kivitel Hátrányai: - Nem biztosít kellő rögzítést – ismerve a használat során felmerülő erőhatásokat - Szerelés alapanyag ellátása bonyolult (eltérő hőmérsékletű darabok) - A ragasztással való megerősítés bonyolult és költséges

28. ábra. Rögzítés cső/mag kapcsolattal


•

53

Gyűrűs bepattanó kötés Ez a konstrukció az előző megoldáshoz nagyon hasonlít. A különbség az, hogy itt

található egy körülfutó horony a csőrészben illetve egy körülfutó felöntés a pálcán. Ennek a gyűrűs bepattanó kötésnek a legfőbb előnye az, hogy az előző megoldáshoz képest a szerszám nem lesz sokkal bonyolultabb, ezzel szemben a tartóerő jelentősen megnő. A következő igen jelentős előnye az, hogy mivel a pálcák pontosan pozícionáltak, így a tartók különböző távolságától függetlenül elérhető az azonos pálcahossz. Ez nemcsak a költségcsökkentés szempontjából fontos, de a szereléskor is kisebb a hibalehetőség, ha a pálcák egyformák. Előnyei: - Nem gátolja a működést - Esztétikus kivitel - Kellően stabil rögzítést biztosít - elérhető az azonos pálcahossz Hátránya: - Szerelése a bepattanó kötés miatt kicsit nehezebb

29. ábra. Rögzítés gyűrűs bepattanó kötéssel


54

Profil •

Téglatest alakú alapelem A profil kialakításakor természetesen először egy minél egyszerűbb megoldást kerestem. Ez a mindenféle bonyolult sínektől és hornyoktól mentes konstrukció nem igényel bonyolult szerszámot, ami költség szempontjából igen kedvező. Ennek az egyszerűségnek viszont több hátránya is jelentkezik, hiszen nem teljesíti az alkatrészre előírt funkciókat. Az egymásban csúszó tartók széthúzásakor és összetolásakor szükséges kellő megvezetést ez a kialakítás nem tudja biztosítani. Emiatt és az egyszerű profil miatt, nagyobb lehajlással is kellene számolni, ami a termék értékét csökkentené. Előnyei: - Egyszerű kivitelű alkatrész - Olcsóbb szerszám Hátrányai: - Nem esztétikus - Nem biztosít kellő megvezetést az egymásba csúszó tartók mozgatásához

a)

b)

30. ábra. a) Téglatest alakú alapelem

b) Illesztés


•

55

Félkörszerű alapprofil megvezető sínekkel A tartók esztétikusabb kialakítása érdekében alakítottam ki ezt a formát (31. ábra). Már maga a félkörszerű keresztmetszet is jobb megvezetést biztosít, de sínekkel ezen funkció teljesítése tovább javítható. Ezen sínekre is több lehetőség van, amiket a következő részben részletezek. Előnyei: - Esztétikus és funkcionális kialakítású alkatrész - Kellő megvezetést biztosít az összecsúszó elemeknek Hátránya: - Bonyolultabb szerszám szükséges

31. ábra. Formatervezett tartó


56

Megvezető sínek kialakítási variációi és illesztésük •

Háromsínes párhuzamos falú megoldás Miután meggyőződtem a megvezető sínek szükségességéről, meg kellett keresni azt a

megoldást, ami egyszerűbben tudja teljesíteni ez a funkciót. Ez alapján a fejlesztés első szakaszában a párhuzamos falú sínkialakítást elemeztem. A minél jobb hatás elérése érdekében három sínt alkalmaztam, ami persze bonyolítja a profil kialakítását és így előre láthatóan a szerszámgyártást is. Legnagyobb problémaként mégis az merült fel, hogy nem egyenletes a falvastagság Ez a gyártáskor jelentene gondot, hiszen hűléskor emiatt a munkadarabon szívódási deformáció jöhet létre. Ezt természetesen el kell kerülni. Előnye: - Jó megvezetés Hátrányai: - Nem egyenletes falvastagság - Bonyolult kialakítás

a)

b)

c)

32. ábra. a) Sínek kiképzése a tartón b) Sínek illesztése elölnézetben c) Oldalnézetben


•

57

Ferde falú sínek Az egyenletes falvastagság elérésére azt a megoldást találtam, hogy a megvezető sínek

falát nem párhuzamosan, hanem az alapsíkkal szöget bezáróan képeztem ki. Ez nem csak a funkcionalitást segíti, de esztétikusabb kivitelt is jelent.

•

„Fecskefarok” szerű kialakítás Ebben a konstrukcióban a tartó pálca felöli oldalán „fecskefarok” alakú kialakítást

alkalmaztam a még jobb illeszkedés érdekében. Ennek csak az a hátránya, hogy a szerszám kiképzését megnehezíti, hiszen mivel visszahajló elem van benne, a szerszámnyitást az eddig tervezett irányban nem lehet megoldani. Ez azért probléma, mert a tartón lévő pálcát befogadó cső miatt az ilyen irányú nyitás lenne előnyös. Így viszont ezt egy kimozgó maggal kell megoldani,

ami

bonyolítja

és

drágítja

a

fröccsöntő

szerszám

(2. melléklet 8. oldal bal felső ábra) Előnyei: - Egyenletesfalvastagság - Jó megvezetés Hátránya: - Bonyolult szerszám szükséges

a)

b)

33. ábra. a) Fecskefarok alakú sín kialakítása b) Ferde sínek illesztése előlnézetben

legyártását.


•

58

Szűkülő sín alkalmazása mindkét oldalon Ekkor már a tartó pálca felöli oldalán eltűnik a „fecskefarok” és ezt az egyszerűbb kifelé

szűkülő megvezető sín váltja fel. A szerszámnyitás így már egyszerűbben megoldható, és kimozgó mag sem kell a pálcatartóhoz. Előnyei: - Egyenletesfalvastagság - Jó megvezetés - Leegyszerűsödött szerszám

a)

b)

34. ábra. a) Szűkülő ferde falú sínek kialakítása b) Ferde sínek illesztése hátulnézetben Véghelyzetben való felütközés megvalósítási lehetőségei A tartók megfelelő profiljának kialakítása csak az egyik része ezen alkatrészek fejlesztésének. A következő igen fontos teljesítendő funkció a véghelyzetek meghatározása. Betoláskor a pálcákkal megoldható, hogy az első tagot mozgatva ezek a mögöttük lévő tartóba beleütközve, maguk előtt betolják azt. Az abban lévő pálca pedig az őt követőt, és így tovább. Kihúzáskor viszont külön biztosítani kell az ilyen egymásba ütközést vagy akadást. Ezzel kapcsolatban is több lehetőséget vizsgáltam meg, amiket a továbbiakban bemutatok. Számos megoldás merült fel erre a problémára, de ezeken végig is követhető a végső konstrukció kifejlődése.


•

59

Véghelyzetek biztosítása gyűrűs bepattanó kötés alkalmazásával Ennek a konstrukciónak technológiailag több hátránya is van. A probléma, ami miatt ezt

a lehetőséget végül elvetettem az, hogy a bepattanó kötés állandó működtetése miatt az anyag könnyen kifáradhat. Ha viszont ezt a folyamatosan terhelést kisebb alámetszés (8. ábra) alkalmazásával próbálom enyhíteni, akkor pedig a véghelyzet meghatározása nem lesz elég biztos. Előnye: - Viszonylag egyszerű megoldás Hátrányai: - Az anyag állandóan terhelés alatt van - Nem elég határozott véghelyzet

35. ábra. Véghelyzet meghatározása gyűrűs bepattanó kötéssel


•

60

Kúpos kialakítású tartók A fejlesztés során az összecsukható műanyag pohár működési elvének megfelelően

kialakított tartó is vizsgálat alá került. Ez a konstrukció nem sokban különbözik a normál párhuzamos falú kiviteltől, hiszen az alkatrészek csak a kúposság mértékében térnek el. Fröccsöntéskor ugyanis a technológia miatt egyébként is szükség van egy kis kúposságra, hogy a szerszámból ki lehessen venni a munkadarabot. Az összecsukható pohár elvének a lényege, hogy az egymásba csúszó elemek csökkenő keresztmetszeti méreteik miatt, kihúzva egymásba feszülnek, ezzel biztosítva a véghelyzetet. Ilyen esetben a felfekvés a külső és belső felületeken valósul meg (36./b ábra). A probléma az, hogy összetolva viszont egymáson nagyon lazán helyezkednek el, ami egy szárítónál nem megengedett. Ezen a problémán megfelelően kialakított megvezető sínek alkalmazásával valamennyire lehet segíteni, de mivel itt jóval nagyobb terhelésnek kell megfelelni, – mint a pohárnál – ezért ez a megoldás így sem alkalmas erre a feladatra. Előnyei: - Egyszerű kivitelű alkatrész - Olcsóbb szerszám - Könnyen szerelhető Hátrányai: - Összetolva nem esztétikus - Nem biztosítja elég pontosan a véghelyzetet

a)

b)

36. ábra. a) A tartó kúpos kialakítása b) Felületen való felfefvés


•

61

Külső és belső peremen felfekvő kúpos tartók A 37. ábrán látható megoldás az előzőhöz hasonlóan kúposan kiképzett tartókat

tartalmaz. A különbség az, hogy itt nem felületen való felfekvés van, hanem a megfelelő magasságúra kiképzett peremek biztosítják a kívánt véghelyzetet. Ez a korábbihoz képes pontosabban és stabilabban látja el ezt a funkciót. A peremek méretének változtatásával pedig könnyedén beállítható az egymásból való kinyúlás. A szerelésével nincsenek gondok, hiszen hátulról könnyen egymásba csúsztathatók az alkatrészek csakúgy, mint az előző megoldásnál. Előnyei: - Egyszerű kivitelű alkatrész - Olcsóbb szerszám - Viszonylag pontos a véghelyzetet - Könnyen szerelhető Hátránya: - Összetolva nem esztétikus

37. ábra. Peremen felfekvő kúpos tartók összeállítva, kihúzott állapotban


•

62

Beakadó fül felütközése kivágásban A 38. ábrán látható megoldásban a bepattanó kapocs elvét lehet felfedezni. Nincsen

viszont megoldva a rugalmassághoz szükséges szárkiképzés. Itt a szerelés a keresztmetszet egyszeri rugalmas alakváltozásával megoldható és később már az anyag nincs így igénybe véve. Működés közben ugyanis a beakadó szem a kivágásban szabadon elcsúszhat. De pont emiatt a kivágás miatt ez a kialakítás nem valami esztétikus. A por és piszok is könnyen a szárító belsejébe kerülhet, ahonnan már nem lehet könnyen eltávolítani. Előnyei: - Csak szereléskor van deformáció - Határozott véghelyzet Hátrányai: - Kevésbé esztétikus - A bepattanó kötésnek nincs tökéletesen kialakított rugalmas karja

38. ábra. A tartón kialakított beakadó fül és kivágás


•

63

Bepattanó kapocs felütközése horonyban A 39. ábrán már egy szabványosan kialakított bepattanó kapoccsal ellátott tartó látható.

Természetesen a szereléskor tökéletesen működő bepattanó karnak a működés során már nincsen funkciója, ezért itt kifáradástól nem kell tartani. A szárító mozgatásakor a beakadó rész egy horonyban csúszik, ami kívülről nem látható, így ez a konstrukció az esztétika követelményeit is teljesíti. Előnyei: - Csak szereléskor van deformáció - Határozott véghelyzet - Esztétikus kivitel - Jól kialakított bepattanó kötés

39. ábra. Beakadó kapocs és horony kialakítása a tartón


64

Az összecsúszó elemek közti felfekvés biztosítása Ahhoz, hogy a tartók egymásba könnyedén tudjanak csúszni, ezeket megfelelő réssel kell tervezni. A résből fakadóan viszont lehajlásra kell számítani. Ezt a 40. ábra szemlélteti, amin azt az esetet mutatom be, amikor a tartók téglalap keresztmetszetűek. Ezen ábra jelöléseit használva egy tartó lehajlásának szöge felírható az alábbiak szerint:

α = arcsin

2⋅s p

(29)

Ebből a tartók méreteit ismerve már meghatározható a szárító utolsó elemének lehajlási szöge és a vízszintes helyzettől való lehajlása. Itt jegyezném meg viszont, hogy ez az x érték csak az egyszerű, megvezetéseket és felfekvő részeket nem tartalmazó kialakításra igaz.

40. ábra. Tartó lehajlási paraméterei


65

A szárító számításhoz szükséges valós méreteit a 41. ábra tartalmazza. Ebből a (29) összefüggés felhasználásával meghatározható az α lehajlási szög. De ez a bonyolultabb profil, és a megvezető sínek miatt – amint már korábban említettem – nagyobb értéket ad, mint ami valójában várható. Emiatt a kapott értéket egy geometriától függő konstanssal csökkenteni kell. Mivel a számítás elvégzésekor ilyen jellegű állandóra a szakirodalomban nem találtam adatot, ezért műszaki szemlélet alapján ezt a szorzót 0,5-nek választottam. Így: α ' = 0,5 ⋅ α Feltételezve, hogy a falhoz legközelebbi tartó vízszintes helyzetű, összesen öt olyan tartó marad, ami az őt megelőzőhöz képest α ' szöget zár be. Ebből logikusan következik, hogy a legkülső tartó vízszinteshez mért szöge: 5 ⋅ α ' . a) 1.

2.

b)

3.

4.

5.

6.

c)

41. ábra. a) Tartók számozása

b) Tartók illesztése

c) Tartók illesztési méretei

Adatok: résméret:

s = 0,2 mm

benyúlás:

p = 16 mm

hossz:

l = 80 mm

A lehajlási szög értéke egy tartóra:

α ' = 0,5 ⋅ α = 0,5 ⋅ arcsin

2 ⋅ 0,2 mm 2⋅s = 0,5 ⋅ arcsin = 0,72° p 16 mm


66

A tartók hosszméretei (l) mindenütt megegyeznek, ezért a fenti érték mindegyik elem előző tartóhoz viszonyított helyzetére igaz. Az egyes tartók vízszinteshez viszonyított szögei pedig egyszerűen szorzással határozhatók meg. Így a külső elem lehajlásának szöge:

α '6 = 5 ⋅ α ' = 5 ⋅ 0,72° = 3,6° Megjegyzem, a külső tartó elejéhez kapcsolódik még egy törülközőtartó rész is (43./a ábra), aminek – mivel hosszabb – valójában nagyobb a lehajlása. Később ezt a plusz lehajlást még hozzá kell adni a tartók lehajlásának összegéhez. Tehát ismerve az α ' lehajlási szöget, a 40. ábra alapján meghatározható a tartók lehajlása a (30) képletben leírtak szerint. Az összefüggésben az i paraméter a tartók sorszámát jelöli a faltól kezdve a számozást (41./a ábra). A lehajlási szög növekedésének megértését segíti a 42. ábra, amin látható, hogy az egymást követő tartók lehajlásának szöge mindig

α ' -vel nő.

αi ' = α '

p l− 2

xi '

α i +1 ' = α i '+α ' i i+1

l−

xi +1 '

p 2

42. ábra. Tartó lehajlási paraméterei Ezek alapján a lehajlás általános képlete a következő:

p⎞ ⎛ xi ' = ⎜ l − ⎟ ⋅ sin ((i − 1) ⋅ α ') 2⎠ ⎝

(30)


67

Behelyettesítve tehát az egyes tartóknak megfelelően, a lehajlások a következők: 72 mm 644 4 7444 8 16 mm ⎛ ⎞ x1 ' = ⎜ 80 mm − ⎟ ⋅ sin ((1 − 1) ⋅ 0,72°) = 0 mm 2 ⎠ ⎝

x 2 ' = 72 mm ⋅ sin 0,72° = 0,90 mm x3 ' = 72 mm ⋅ sin (2 ⋅ 0,72°) = 1,81 mm x 4 ' = 72 mm ⋅ sin (3 ⋅ 0,72°) = 2,71 mm x5 ' = 72 mm ⋅ sin (4 ⋅ 0,72°) = 3,62 mm x6 ' = 72 mm ⋅ sin (5 ⋅ 0,72°) = 4,52 mm

A 43. ábrán feltüntettem a törülközőtartó plusz kinyúlását, valamint felrajzoltam azt a derékszögű háromszöget, ami alapján az xT ' meghatározható.

a)

b)

α1 ' lT

43. ábra. a) A törülközőtartó rész kinyúlása

xT '

b) Számítási háromszög

Mivel meghatároztam a külső elemnek a szögét (α 6 ' ) , a kinyúló rész hosszát ismerve a plusz lehajlás ( xT ' ) is kiszámolható az alábbiak szerint: xT ' = lT ⋅ sin α 1 ' = 66 mm ⋅ sin 3,58° = 4,12 mm

(31)

Most már csak az egyes lehajlások összegezése van hátra:

6

X ' = xT '+ ∑ xi ' i =1

(32)


68

A (32) kifejezésbe behelyettesítve a megfelelő értékeket, megkaptam a szárító becsült maximálislehajlását: X ' = 4,12 mm + 0,00 mm + 0,90 mm + 1,81 mm + 2,71 mm + 3,62 mm + 4,52 mm = 17,68 mm

Tekintettel arra, hogy az előbbi számítás nem adhat egzakt eredményt, ezért a továbbiakban inkább a rés probléma megoldásának lehetőségeire helyezem a hangsúlyt. Mivel a rést eltűntetni nem lehet, azt kell megoldani, hogy bizonyos pontokon mégiscsak felfeküdjenek egymáson az alkatrészek. Ennek feltétele az, hogy a szabad előre-hátra mozgást a felfekvő részek ne gátolják. Ennek teljesítésére a következő két megvalósítható megoldás merült fel. •

beakadó szemen való csúszás Az első konstrukcióban a felfekvést a bepattanó kapocs kiálló beakadó részére bíztam.

Mivel erre az elemre egyébként is szükség van, a megfelelő kialakításával egyszerűen és plusz megmunkálás nélkül legyártható lenne a szerszám. A gond viszont az, hogy így a bepattanó kötés karja állandó terhelés alatt van, így idővel elfárad és lehajlik. Ezek után már nem képes ellátni az eredeti „felütközés” funkciót és a felfekvés sem lenne biztosított. Előnye: - Egyszerű és olcsó Hátrányai: - Idővel megszűnik a kívánt funkció teljesítése - Más funkció teljesítésének rovására is mehet

Felfekvő felület

44. ábra. Beakadó szemen való felfekvés


•

69

gömbsüveg formájú felöntés Miután az előző megoldás nem felelt meg, újabb lehetőséget kellett keresnem a feladat

teljesítésére. Erre a 45. ábrán látható, továbbra is egyszerűen és olcsón megvalósítható felöntéseket találtam. Látható mind a kiindulási elv vázlata, mind pedig az elkészült megoldás. Mivel ez a konstrukció előreláthatólag semmilyen technológiai problémát nem hordoz magában, így ez lett a probléma végleges megoldása.

a)

b)

45. ábra. Felöntés a felfekvés biztosításához

a) Elvi rajz b) Megvalósítás

A résméretből fakadó lehajláson felül a terhelés hatására további lehajlás is keletkezhet, ami a tartók rugalmas deformációjából ered. A lehajlásra egyfajta megoldást jelenthet az, ha a szárító a falra már eleve ferdén van felszerelve, azaz a lehajlással azonos mértékben az elejét megemelem. Ennek az a hátránya van, hogy ekkor az utolsó elemnek – amin a falra szereléshez szükséges sín van – elvész a szimmetriája. Így ezekhez az elemekhez vagy két szerszám volna szükséges, vagy cserélhető betétekkel kellene megoldani a gyártást. Mivel ez a megoldás esztétikailag is vitatható, ezért az előbbi érveket is figyelembe véve ezt a lehetőséget elvetettem. Ehelyett a probléma kezelhető megfelelő anyagválasztással és nagyobb merevséget biztosító kialakítással.


9.2.

70

Pálcák

Tulajdonképpen a pálcák jelentik a terméknek az egyik legfontosabb újdonságértékét, hiszen a piackutatás során, a kereskedelemben műanyag pálcákkal szerelt szárítót nem találtam. Az újítás oka elsősorban az volt, hogy egy kimondottan csak fröccsöntéssel foglalkozó üzemben is legyártható legyen a termék. Ez azt is jelentette, hogy az extrudálás technológiáját is kizártam, ami pedig műanyag feldolgozási mód. Ezt azért is emelem ki, mert alapvetően a pálca geometriájából fakadóan ez az eljárás lenne a legkézenfekvőbb, hiszen hosszú, azonos keresztmetszetű, rúdszerű termékről van szó. Mint az a későbbiekben ki fog derülni, végül is mégsem lett a pálca tökéletesen állandó keresztmetszetű – pl. bepattanó kötések miatt –, ezért ezt a technológiát mindenképpen mellőzni kellett.

Profil A fémből készült pálcák alkalmazásakor hengeres kialakítás a szokásos. Műanyag esetében szilárdsági szempontból az U-profil megfelelőbb ennél. Erre a következtetésre a műanyagiparban dolgozó mérnökök tapasztalatára építve jutottam.

A pálca terhelési modellje A Cosmos Edge számítógépes VEM szoftver segítségével megvizsgáltam, hogy hogyan viselkedne egy pálca 1 kg nedves ruha hatására. Ez a vizsgálat elég egyszerűen elvégezhető, hiszen a Solid Edge CAD rendszerrel kifejlesztett alkatrészeket a Cosmos Edge közvetlenül fogadni tudja. Ezután szükséges kiválasztani egy anyagot, illetve a befogási felületeket és a terheléseket megfelelően meg kell adni. Ez a modellben 10 N felületen megoszló terhelést jelentett a két végén befogott tartón. A vizsgálatot elvégezve kiderült, hogy a 800 mm hosszú pálca esetében a maximális lehajlás kevesebb, mint 3,2 mm. Acél esetében egy l hosszúságú tartóra vonatkoztatva van egy általános képlet a lehajlásra (s):

s=

l 300

(33)


71

A (33) összefüggés alapján a megengedett lehajlás adott geometriára, de fém alkatrész esetére a következő:

s=

800 mm = 2,67 mm 300

Mivel jelen esetben nem fém alkatrésztől van szó, már az elfogadható, hogy a valós lehajlás ezt az értéket megközelíti és csak igen kis mértékben lépi túl. Mindezek alapján megállapítható, hogy a pálca megfelel a felállított követelmény-rendszernek. A 46. ábrán a pálca terhelési képe látható, míg a 47-48. ábrán a terhelés hatására létrejött feszültségállapot. A jobb szemléltetés érdekében az elmozdulásokat mindhárom ábrán tízszeres nagyításban mutattam meg.

46. ábra. A pálca deformációja 10N megoszló terhelés hatására


47. ábra. Feszültségállapot 10N megoszló terhelés hatására

48. ábra. A pálcán lévő feszültségmaximum helye

72


73

Pálcavégek kialakítása bepattanó kapocs esetén A tartók fejlesztésénél már részleteztem a pálcák rögzítésének lehetőségeit. Az alábbiakban ezek lehetséges kialakítását vizsgálom mag a pálca geometriájának szemszögéből. 12. táblázat Különböző bepattanó kapocsszerű kialakítások fejlődése a pálcán Kialakítás Előnyök Hátrányok 9 esztétikus kivitel 9 a belső részen nincsen lépcső

9 a belső részen nincsen lépcső

× a szimmetrikus tartórész nem megvalósítható × kicsi és gyenge a bepattanó fül

× kicsi és gyenge a bepattanó fül × az aszimmetrikus bepattanó fül miatt a szimmetrikus tartórész nem megvalósítható

9 erősebb bepattanó fül

× kevésbé esztétikus kivitel

9 a belső részen nincsen lépcső

× az aszimmetrikus bepattanó fül miatt a szimmetrikus tartórész nem megvalósítható

9 esztétikus kivitel

× a belső része is lépcsős kialakítású

9 erősebb bepattanó fül

× az aszimmetrikus bepattanó fül miatt a szimmetrikus tartórész nem megvalósítható 9 esztétikus kivitel 9 mindkét fősíkra tükörszimmetrikuskialakítás, így a szimmetrikus tartórész megvalósítható 9 erős és a pálcaprofilnak megfelelő bepattanó fül

× a belső része is lépcsős kialakítású


74

A 12. táblázatban többször szóba került a szimmetrikus kialakítás. Ez annyit takar, hogy a pálcát megfordítva (fejjel lefelé tartva) is ugyanabba a – tartón kialakított – lyukba kell illeszkednie. Ez azért fontos, mert így a pálca mindkét végén alkalmazható ugyanaz a tartóelem, így nincs szükség külön jobbos és balos kialakításra.

Pálcavégek kialakítása csőszerű agyrészbe való behúzás esetén A bepattanó kapocsszerű kialakítás nem biztosítja a kellő erősségű rögzítést és a tartó belsejébe érő részek az összetolást is gátolhatják. Olyan megoldást kellett tehát keresni, ami a rögzítést a kizárólag tartó külső oldalán valósítja meg. Így merült fel a csőszerű agyrészbe illeszkedő pálca kialakításának lehetősége, melyek megoldási változatai a 13. táblázatban láthatóak.

Kialakítás

13. táblázat A konstrukció fejlődése a gyűrűs bepattanó kötésig Előnyök Hátrányok 9 egyszerű, állandó keresztmetszetű rúd

× terhelés hatására össze nyomódhat

9 esztétikus kivitel

× a rögzítést csak a szoros illeszkedésbiztosíthatja × ragasztás szükséges

9 egyszerű, állandó keresztmetszetű rúd

× a rögzítést csak a szoros illeszkedésbiztosíthatja

9 végén zárt profil miatt terhelés hatására nem nyomódik össze

× esetleg ragasztás is szükséges lehet

9 esztétikus kivitel 9 a stabil rögzítést gyűrűs × a külső profil változó bepattanó kötés biztosítja 9 végén zárt profil miatt terhelés hatására nem nyomódik össze 9 esztétikus kivitel


75

Az első tartón lehetőség van a pálca és a tartó egybe fröccsöntésére, hiszen a törülközőtartó rész miatt úgyis egyben lesz gyártva ez az alkatrész. Ekkor ügyelni kell arra, hogy ez a pálca is beleilleszkedjen a szárító formájába. Ez a csöves illesztés felidézésével megoldható. Ennek megvalósítása látható a 49. ábrán. Az ábrán látható, hogy a pálca ebben a megoldásban is alul végig nyitott maradt. Így ez a változtatás nem volt hatással a tervezett szerszámnyitási irányokra, viszont felülről nézve mégis beleillik az összképbe.

49. ábra. Az első tartóval egyben gyártott pálca kialakítása Esztétikai szempontból nemcsak az első pálca előbb tárgyalt kialakítása jött szóba. Egy másik ilyen jellegű probléma, hogy az egymást követő tartó-párok – egyre növekvő méretei miatt – a szemközti síkjaik távolsága a fal felé haladva csökken (50. ábra).

50. ábra. A tartók szemközti síkjainak különböző távolsága Emiatt a pálcaméretnek is csökkenni kell, ami sem szerszám, sem szerelés, sem pedig az esztétika szempontjából nem előnyös.


76

Erre a problémakörre azt a megoldást sikerült találni, hogy a pálcát befogadó agyrészeknek ugyanúgy csökken a hosszuk, mint ahogyan a tartók síkjai közelednek egymáshoz. Ezáltal elértem, hogy mindenhová azonos pálca szükséges illetve megvalósult egy esztétikusabb megjelenés. Ezt szemléltetem az 51. ábrán, ahol az első pálca konstrukcióba illeszkedő kialakítása is jól látszik.

51. ábra. Pálcatartók esztétikája

9.3.

Felszerelést biztosító elemek

Feladat A szárító stabil rögzítésének biztosítása. Ez elsősorban a falra történő felszerelést jelenti, de megoldható az erkélyre való felfogatás is.

Felszerelhetőség •

Javaslat balkonra való felszerelésre A balkonláda tartójának mintájára (8. táblázat) megvalósítható egy balkonra, erkélyre

vagy teraszra való felszerelhetőséget biztosító tartó. Ezen is a fali tartóhoz hasonlóan sínes kiképzést kell kialakítani, így a szárító könnyedén felhelyezhető rá. Az 52. ábra nem kész konstrukciót mutat, csupán az elvet szemlélteti.


77

52. ábra. Balkonra való szerelés elvi kialakítása

•

Fali tartók Kislakásban történő használat során a falra való felszerelés az elsődleges lehetőség. A

tervezés során két megoldás merült fel ennek megvalósítására: •

Az utolsó csúszó tartóelemek csavarhellyel ellátott hátlappal egyben fröccsöntve. Előnye: - Nem igényel külön tartó alkatrészt Hátrányai: - A hátsó tartók egyben gyártása költséges megoldás - A hátlap nagy anyagszükséglete - Esztétikai szempontból sem előnyös, hiszen a csavarok látszanak felszerelés után - Egyáltalán nem lehet mobilizálhatóvá tenni

53. ábra. Falra való felszereléshez kialakított hátlap


•

78

Sínes fali tartó Ahhoz, hogy a mobilizálhatóság a falra szereléstől függetlenül mégis valamennyire

biztosítható legyen, mindenképpen külön alkatrésszel kell biztosítani a rögzítést. Ilyen esetben ugyanis a termékhez több tartót csomagolva már lehetséges, hogy több helyen is legyen a szárítónak felfogató eleme a falon. Így a felhasználó megteheti például, hogy télen a fürdőszobában, nyáron pedig az erkélyen használja a terméket. Előnyei: - Esztétikus megoldás, hiszen felszerelés után a csavarok el vannak rejtve - Mobilizálhatóvá tehető Hátránya: - Új alkatrész szükséges

a)

b)

54. ábra. a) Fali tartó

b) Illesztés az utolsó tartóelemhez

Csavarhely kiképzése •

Átmenő furat kúpos sülyestéssel A dűbeles rögzítéshez használt facsavarok legelterjedtebb típusának fejkiképzéséhez az

55. ábrán látható kúpos süllyesztésű furat szükséges. Hátránya viszont, hogy a süllyesztés gyengíti az anyagot. Ne feledjük, hogy műanyag alkatrészről van szó!


79

55. ábra. A fali tartón kialakított kúpos süllyesztésű furat •

Egyszerű átmenő furat Az anyag kisebb terhelése és a nagyobb biztonság érdekében hengeres fejű csavarokat

ajánlatos használni. Ekkor viszont a csavarfej nem süllyeszthető a fali tartó műanyag hátlapjába. Ezért a tartón kialakított becsúszó sínből egy csavarfejméretű részt ki kell vágni. Ez kevésbé esztétikus, hiszen a szimmetria miatt mindkét oldalon szükség van erre a kimunkálásra, így a fali tartó felül nyitott részén látszik ez az anyaghiány (56./a ábra). Erre jelenthet megoldást, ha mindkét oldalon megmarad az anyag és csak egy gyengítés lesz kialakítva mindkét oldalon (56./b ábra). Így csak szereléskor kell figyelni, hogy lehűlés után a megfelelő oldali ki legyen törve.

a)

b)

56. ábra. a) Hengeres fejű csavarhoz kiképzett fali tartó és tartó elem b) A szárítón kívülről nem látható gyengítés egy lehetősége


80

A fali tartó gyenge pont vizsgálata Mivel a tartó a szárító legutolsó eleme, így végső soron minden terhelést ez az alkatrész vesz fel. Az így kialakuló feszültségállapot és deformáció szemléltetésére a pálca vizsgálatánál is használt Cosmos Edge végeselemes programot használtam. Ennek eredményeit az 57-58. ábrákon mutatom be. a)

b)

57. ábra. a) Fali tartó felbontása, befogások és terhelések jelölésével b) Fali tartó deformációja ötszörös nagyításban

58. ábra. Fali tartó feszültségi állapota és a feszültségmaximum helye


9.4.

81

Fedél

Funkciója: A pálcák összezárt állapotban való elrejtése esztétikai okokból. A pálcák kihúzott állapotában felhajtva rögzíthetőnek kell lennie. Ez hornyos megvezetéssel biztosítható. Az esztétikai funkción túl a fedélnek természetesen használati funkciója is van. Ha a szárítót hosszabb ideig nem használják, vagy egyszerűen csak a szabadban van felszerelve, könnyen szennyeződés rakódhat rá. Ez lehet por vagy akár korom, ami a tisztára mosott ruhán csúnya nyomot hagy. A fedél használatával viszont ez megelőzhető, hiszen a por a pálcák helyett a fedélre rakódik. a)

b)

59. ábra. a) Fedél lehajtott állapota

b) Felhajtva rögzített helyzet

9.5.

60. ábra. Összezárt állapot

Az összeszerelt ruhaszárító külső megjelenése


61. ábra. Kihúzott helyzet



84

10. FALRA SZERELÉS ELEMZÉSE A szárító falra szerelésének legáltalánosabb módja a csavarral való felfogatás. Ennek nagy előnye, hogy általánosan elterjedt, sokak által ismert rögzítési mód. A dűbeles rögzítéstechnika alapjait a Fischerdübel katalógusa és ajánlásai nyomán ismertetem.

10.1. A dűbeles rögzítéstechnika alapjai [9] Mind tervezésnél, mind szerelésnél igen fontos azon peremfeltételek ismerete, melyek a rögzítőelemek kiválasztását és beszerelését befolyásolják.

Építőanyag (Rögzítési alap) Az építőanyag fajtája és minősége döntően befolyásolja a dűbelrendszer kiválasztását. •

Beton

A beton fogalmához két alcsoport tartozik: a könnyűbeton és normálbeton. A könnyűbetont a hozzáadott könnyítő adalékok különböztetik meg a normálbetontól. Kötőanyagként mindkét esetben a cement szolgál. A könnyű adalékok – melyek legtöbbször kisebb nyomószilárdságot mutatnak a kavicsbetonhoz képest – gyakran kedvezőtlenek a dűbel rögzítésére. Az építőanyag jele a nyomószilárdságra utal. Pl.: a B25 egy 25 N/mm2 nyomószilárdságú kavics- vagy normálbetont jelent. Ez a leggyakrabban előforduló betonszilárdság. Egy nagyterhelhetőségű dűbel (legtöbbször acéldűbel) szakítószilárdsága egyebek között a beton nyomószilárdságától is függ. •

Falazó építőanyagok

A falazat egy olyan alapanyag, mely különböző téglákból és megszilárdult kötőanyagból állhat. Gyakran a tégla szilárdsága jóval nagyobb, mint a kötőanyagé, ezért a rögzítéseknél törekedni kell az illesztési helyek elkerülésére. A falazó építőelemeknél négy alcsoportot különböztethetünk meg: – Tömör szerkezetű tele építőanyagok Ezen anyagokban igen jó rögzítések érhetők el. Gyakorlatilag üregmentesek és nagy nyomószilárdsággal bírnak. (Azon téglák, melyek 15%-ban üregesek, még tele anyagnak számítanak.)


85

– Tömör szerkezetű üreges építőanyagok Ezek is hasonló szilárdságú anyagból készülnek, mint a tele építőanyagok csak belül nagymértékben üregesek. Ha ebben az esetben nagy terheléseket viszünk át, akkor speciális dűbeleket kell alkalmaznunk. Ilyenek például az üreget áthidaló vagy azt injekciósan kitöltő rögzítőelemek. – Porózus szerkezetű tele építőanyagok Ezek

a

téglák

legtöbbször

csekély

nyomószilárdságúak

és

porózus

anyagszerkezetűek. Itt is az optimális rögzítéshez speciális dűbeleket kell alkalmaznunk. Ilyen a nagyfelületen kötő ún. anyagzáró dűbel pl. gázbetonnál. – Porózus szerkezetű üreges építőanyagok Üreges, porózus szerkezetű és kis nyomószilárdságú téglák. Ezekben az anyagokban igen gondosan kell megválasztani a rögzítés módját. •

Lapok és lemezek (Építőlapok)

A harmadik csoport a vékony építőanyagokat tartalmazza, melyek igen kicsiny szilárdsággal bírnak. (Ilyenek pl.: - a gipszkartonlemezek; gipszszálas anyagok; faforgácslemezek, rétegelt lapok, stb.) Itt olyan dűbeleket kell választani, melyek formazáróan rögzítenek, tehát legtöbbször az üreges részen terjeszkednek ki. Ezeket az elemeket legtöbbször üreges rögzítődűbeleknek hívják.

A fúrási eljárást az alapanyag határozza meg Négy fúrási módot különböztethetünk meg: •

Sima fúrás (csak forgó mozgással);

•

Ütve fúrás (sok kis ütéssel és csekély ütési energiával);

•

Kalapácsfúrás (kevés ütéssel, de nagy ütési energiával, SDS

befogású

elektropneumatikus gépek. A gépet fúrás közben nem kell nagy erővel nyomni); •

Gyémántvágás és fúrás (nagyobb furatoknál vagy igen erős betonvasalásnál alkalmazzák).

a) Egyszerű fúrás

b) Ütvefúrás

62. ábra. Fúrási eljárások

c) Kalapácsfúrás (SDS)


86

A fúrási eljárást az építőanyag határozza meg: •

Tömör szerkezetű tele anyagoknál ütve- és kalapácsfúrást használhatunk.

•

Üreges anyagok, kisszilárdságú építőanyagok és gázbeton esetén csak „sima" fokozatban fúrjunk, mert az anyag belső rácsszerkezete összetörik, illetve puha anyag esetén nemkívánatos furatnövekedés áll elő. Az ütés nélküli fúrásnál gyorsabban fúrhatunk, ha a keményfémlapkás fúrónk hegyét élesre leköszörüljük.

Szerelés •

Szél- és tengelytávolság, építőanyag vastagság

Ahhoz, hogy a rögzítéseknél a nemkívánatos kitöréseket és repedésképződést elkerüljük, be kell tartanunk az építőanyag előírt szélességét és vastagságát, valamint a szél- és tengelytávolságokat is. Műanyag dűbeleknél a katalógus nem tartalmaz külön előírásokat, mert a gyakorlatban a széltávolságokat 2 × hV, a tengelytávolságokat pedig a 4 × hV összefüggésekkel számíthatjuk. (hV: rögzítési mélység)

63. ábra. Széltávolság és megfelelő terpesztési irány •

Furatmélység

Kevés kivételtől eltekintve a furatmélység mindig nagyobb, mint a rögzítési mélység. Ez a biztonsági tartalékhosszúság helyet ad a dűbel végén kilépő csavarnak és az esetleg visszamaradó fúrási pornak. A dűbel biztos működése egyértelműen garantált. •

Furattisztítás

Fúrás közben vagy után mindenképpen távolítsuk el a fúrási port, mert az visszamaradva csökkenti a dűbel kihúzószilárdságát! (Úgy hat, mint sóder az országúton.)

©Dömötör Csaba 2001 •

87

Szerelési módok:

Közvetlen vagy előszerelés: A dűbel homloklapja az építőanyag felületével egy síkban van. Az előállított furat átmérője nagyobb, mint a rögzítendő tárgyban található furat. Szerelési folyamat: – A szerelendő tárgy furathelyeinek bejelölése az építőanyagon. – Furatfúrás, dűbelbehelyezés, majd a rögzítendő tárgy felerősítése csavarral. Három vagy több furat esetén esetleg furatelcsúszással számolhatunk. A Fischer által javasolt ezért az átmenő dűbel alkalmazása.

64. ábra. Fischer - nehéz feszítődűbel SL M

65. ábra. Fischer - gázbetondűbel GB Átmenő szerelés: – Szériaszerelésnél, vagy ha kettőnél több dűbellel rögzítünk, akkor legtöbbször ezen szerelési mód a leggazdaságosabb. Jó megvezetést és jóval gyorsabb szerelést biztosít. – A rögzítendő tárgy furatai sablonként is szolgálhatnak, mert átmérőjük legalább olyan nagy, mint az alapanyagban kialakított furaté. – A szerelés megkönnyítése mellett, nagyobb pontosságot érhetünk el. – A dűbelt a szerelendő tárgyon keresztül betoljuk, majd csavarással vagy ütéssel terpesztjük a dűbelt.


88

66. ábra. Fischer - nagyteljesítményű dűbel FHA

67. ábra. Fischer - rögzítődűbel S-RS Távolságtartó szerelés: – A

rögzítendő

elemet

a

fal

síkjától

adott

távolságra

húzó-

és

nyomófeszültségmentesenrögzítjük. – Ehhez a szerelési módhoz legtöbbször belső metrikus menetű acéldűbelt, menetes csapot és kontraanyát használunk.

68. ábra. Fischer - nehéz feszítődűbel SL M

69. ábra. Fischer - injekciós horog FI M

©Dömötör Csaba 2001 •

89

Hasznos hosszúság

A hasznos hosszúság (befogási vastagság) általában a rögzítendő tárgy vastagságát jelenti. Közvetlen vagy előszerelésnél a csavarhosszúság megfelelő variálásával tetszőleges hasznos hosszúságot választhatunk meg. Átmenő szerelésnél a maximális befogási

vastagság

adott

és

a

dűbeleken

egyértelműen

jelzett.

Általában

műanyagdűbeleknél vonalak, acéldűbeleknél pedig recézés jelöli. Vakolat és szigetelőanyag esetén úgy kell megválasztani az átmenő szerelésű dűbelt, hogy annak hasznos hosszúsága magába foglalja a vakolat, szigetelőanyag és a rögzített tárgy vastagságát is.

Vakolat

Rögzítési mélység, h V

Hasznos hosszúság, d a

70. ábra. Hasznos hosszúság és rögzítési mélység •

Rögzítési mélység

Acél és műanyagdűbeleknél a rögzítési mélység a teherhordó építőanyag felületi síkja és a terpesztőelem alsó éle közötti távolság.


90

Terhelés •

A terhelés nagysága és iránya

A rögzítési alapanyag paraméterei mellett a dűbelkiválasztásnál éppolyan fontos a rögzítésre ható terhelés ismerete. Vagyis az erő:

• nagysága, • iránya, • támadáspontja.

•

Törőerők - biztonsági tényezők - megengedett terhelések

Fogalmak: a) Törőerők (szakítóerők): Legalább 5 kihúzópróba számtani középértékét mutatják repedésmentes építőanyagnál. A tönkremeneteli módok lehetnek kihúzás, dűbelszakadás vagy az alapanyag kitörése dűbellel együtt. b) Jellemző törőerők: A kihúzópróbák 95%-a eléri, vagy meghaladja ezt az értéket. c) Megengedett terhelések: Ezek a számadatok már a biztonsági tényezőt is tartalmazzák. A hivatalos engedélyekben közölt megengedett terhelések állandóan ellenőrzöttek és csak akkor érvényesek, ha a leírt feltételeket a szerelésnél betartják. A maximálisan megengedhető terhelések számításánál az a) vagy b) törőerőket egy biztonsági tényezővel kell osztani.

Maximális megengedett terhelés =

Törőerő (F) Biztonsági tényező (ν )

14. táblázat Ajánlott biztonsági tényezők Törőerőnél:

Acéldűbel

ν ≥4

Műanyagdűbel ν ≥ 7 Jellemző törőerőknél:

Műanyagdűbel ν ≥ 5

(34)


91

10.2. A megfelelő dűbel kiválasztása A dűbel kiválasztásához elengedhetetlenül szükséges ismerni a szárító várható terhelését, amiből meghatározhatók a tiplikre ható kihúzóerők. Továbbá az is alapfeltétele a méretezésnek, hogy a rögzítési alap anyaga is rögzített legyen.

A falminőség rögzítése Mivel a szárítót kimondottan kislakásokba terveztem, ebből már tudni lehet, hogy a fal vagy tégla, vagy beton. Ez mindkettő tömör szerkezetű építőanyag, tehát a továbbiakban ehhez keresem a megfelelő tiplit.

Kihúzóerők meghatározása 27

77

77

77

77

77

67

35 18

71. ábra. Kihúzóerő számításához szükséges méretek

27 35

77 F

77 F

77 F

77 F

77 F

18 258 F1 53 18

F’

F2 „t”

72. ábra. Modell a nyomatéki egyenlet felírásához

67 F

F


92

A szárító terhelése alapján felírt nyomatéki egyenletből kiszámolható a tiplikre ható kihúzóerő. A nyomatéki egyenlet felírásához a 72. ábra nyújt segítséget, de előbb meg kell határozni az egy pálcára jutó terhelést:

m = 0,9 kg ⇒ Fp = m ⋅ g = 0,9 kg ⋅ 10

m =9 N s2

⇒ F=

Fp 2

= 4,5 N

A „t” tengelyre felírt nyomatéki egyenlet szerint: 258 mm ⋅ F ' = 53 mm ⋅ F1 + 18 mm ⋅ F2

(35)

Feltételezem, hogy a két dűbelen egyenlő arányban oszlik el a terhelés: F1 = F2 = Ft . Így a (35) képlet alapján felírható a következő összefüggés:

Ft =

258 mm ⋅ F ' 258 mm ⋅ 31,5 N = = 114,5 N ≈ 0,12 kN 53 mm + 18 mm 71 mm

A tiplire vonatkozó FT törőerő a 12. táblázatban ajánlott biztonsági tényezők figyelembe vételével, a (34) összefüggés alapján a következőképpen adódik. Mivel a 15. táblázat a jellemző törőerőket tartalmazza, azért a biztonsági tényező:ν = 5 . FT = Ft ⋅ν = 0,12 kN ⋅ 5 = 0,6 kN

Dűbel kiválasztása katalógus alapján A dűbelek legelterjedtebb típusa a Fischerdübel-nél S jelzéssel ellátott dűbelcsalád, ezért ezt a fajtát érdemes választani.

73. ábra. Fischer – S típusjelzésű dűbel


93

Az egy tiplire eső kihúzóerő megengedett értéke, tehát 0,6 kN. Mivel a termék mellé csomagolt dűbelek esetén sem lehet számítani a feltétlenül szakszerű felszerelésre, ezért ezt az értéket még egy szerelési bizonytalansági tényezővel is módosítani kell. Ezzel az tényezővel lehet figyelembe venni azt is, ha a szárító esetleg gyengébb minőségű falra lesz szerelve. A bizonytalansági tényező értékét η = 0,2 -nek választottam. Így a módosított kihúzóerő értéke a következőképpen változik:

FT ' =

FT

η

=

0,6 kN = 3 kN 0,2

Mivel a termék elsődleges felhasználási helyei a magyarországi kislakások, ezért ezek építőanyagát vettem alapul a tipli kiválasztásánál. Tehát a szóba jöhető rögzítési alapok a beton (panelházak) illetve a teli és az üreges tégla. A 15. táblázatban kiemeléssel jelöltem meg azokat a faltípusokat, amikhez a megfelelő dűbelt kiválasztottam. 15. táblázat Jellemző törőerők (kihúzóerők) illetve szakítóerők kN-ban Dűbelfajta

S8

S10

Csavar >mm@

6

8

Csavarfajta

Facsavar

Faforgácscsavar

Facsavar

Faforgácscsavar

Beton

B 15

3,3

2,3

6,1

4,25

Tele tégla

Mz 12

3,3

2,3

-

-

[10] HLz20

3,0

2,1

4,6

-

Üreges tégla

Mészhomok tele tégla

KSV 12

3,3

2,3

-

-

Gázbeton

G 2

0,35

0,25

0,8

0,56

Megjegyzés: Az adatok a legnagyobb facsavarátmérőnél (acélcsavar esetén) érvényesek. A jellemző törőerőknél a megfelelő biztonsági tényezőt figyelembe kell venni. A különböző szilárdságú fúgaminőségek miatt az adatok csak tiszta építőanyagokra érvényesek.

Tehát a csomagolásba – a szárító mellé – a 2 × 2db fali tartóhoz szükséges 2 × 4db S8 dűbel és 2 × 4db hengeres fejű facsavar kerül.


94

11. ANYAGVÁLASZTÁS

11.1. Az anyagválasztás szempontjai A megfelelő alapanyag kiválasztását több irányból is meg lehet közelíteni. Elsődlegesen persze műszaki aspektusból kell megvizsgálni a dolgot. Ezután az így szóba jöhető anyagok közül kell választani egyéb szempontok alapján, mint például: költség, megjelenés, színtartósság, tisztíthatóság, stb. Első közelítésben a viszonylag olcsó PP (Polipropilén) merült fel, mint alapanyag. A feladat szempontjából viszont előnyösebb a drágább PC (Polikarbonát) vagy ABS (Akrilnitrilbutadién-sztirol). Műszaki és gazdasági paraméterei miatt végül az ABS maradt a ruhaszárító minden elemének a tervezett alapanyaga. Ennek a műanyagtípusnak a tulajdonságait a következő bekezdésekben gyűjtöttem össze.

11.2. ABS (Akrilnitril-butadién-sztirol)

Akrilnitril

–

Butadién

–

Sztirol

74. ábra. Az ABS monomerjei

Az

akrilnitril-butadién-sztirol

terpolimerek

tulajdonságai

széles

tartományban

változtathatók, egyrészt a három monomer arányával, másrészt az előállítási eljárással. Ütésállóság szempontjából megkülönböztetnek normál-, közepes és nagy ütésállóságú típusokat. A galvanizációs fémbevonatok kialakításához speciális típusokat gyártanak, amelyekben egyrészt a kimaratható butadién szemcsék méreteloszlása optimális, másrészt alkalmasak nagyon kis belső feszültségekkel rendelkező termékek fröccsöntésére.


95

Az ABS általános jellemzői: - Amorf szerkezetű műszaki műanyag. - Nagy húzószilárdság és ütésállóság jellemzi. - A gyakorlati tapasztalatok szerint kb. -40 °C-ig szívós, hidegálló. - A zajt, vibrációt jól tompítja. - Felülete fényes, esztétikus, karcállósága is jó. - Jól feldolgozható mind fröccsöntéssel, mind extrúzióval. Az ABS lemezek jól vákuumformázhatók. - Galvanizációval erősen tapadó, korrózióálló, dekoratív fémréteg vihető fel a termékek felületére. - Kis vízfelvétele miatt villamos és egyéb tulajdonságai függetlenek a környezet nedvességtartalmától. - Jól keverhető más (pl. PC, PPE, PVC, PSU) polimerekhez, blendjei komoly ipari jelentőségűek. - Zsugorodása kicsi és egyenletes, mérettartása jó, kúszási hajlama kicsi. - Nem átlátszó, csak fedett színekben kapható. Speciális típusai áttetszőek. - Éghetőségi tulajdonságai gyengék. Meggyújtva világító, kormozó lánggal ég. - Az üvegszállal erősített típusok ütésállósága kicsi. - Szabadtéren elsárgul, hosszabb idő után felülete elmattul, az anyag rideggé válik, azonban felületét védeni lehet lakkozással, galvanizálással vagy időjárásálló fólia felrétegelésével. Speciális fekete szinezékek is javítják időjárásállóságát. - Nagy energiájú sugárzásnak közepesen ellenáll. - Az ABS ellenáll lúgoknak, híg savaknak, telített szénhidrogéneknek, a legtöbb növényi és állati eredetű olajnak, zsírnak, ásványolajnak, víznek és vízben oldott sóknak. Koncentrált és/vagy oxidáló savaknak nem áll ellen. Aromás ketonok, éter, észter,

klórozott

szénhidrogének

duzzasztják,

illetve

oldják.

Hajlamos

feszültségkorróziós repedezésre, de kisebb mértékben, mint a PS vagy a SAN.

a


Szerkezete

96

16. táblázat Az ABS fröccsöntési tulajdonságai Amorf

Feldolgozási hőmérséklet tartomány

220-250 °C

Hengerhőmérséklet hátul

200-230 °C

Hengerhőmérséklet elől

210-240 °C

Fröccsorr hőmérséklet

220-250 °C

Szerszám hőmérséklet

40-70 °C

Anyagszárításihőmérséklet

85 °C

Szárítási idő

3 óra

Sűrűség

1,06-1,08 g/cm3

Legfontosabb alkalmazási területei a) A járműiparban, és főként a személygépkocsik gyártásánál jó ütésállósága, szép felülete, mérettartása, jó folyóképessége és alacsony ára következtében alkalmazása fokozatosan növekszik. Egyes alkatrészek (pl. hűtőrácsok, kilincsek, kezelőgombok, emblémák) esetenként galvanizált fémbevonattal készülnek. A járműiparban - belső szerelvények, - hűtőrács, légterelők, fűtőtestborítás, - szerelvényfal, - külső és belső tükörház, - kormányoszlop, biztonsági kormány borítás, - kardántengely borítás, - utastér és csomagtartó borítás, - vízelvezető, - mentődoboz, dísztárcsa, - hátsó világítás lámpaháza, autómárka embléma készül ABS-ből.


97

b) A háztartásban, a sport-, játék- és textiliparban: - ülőbútorok és bútorelemek fröccsöntött, fúvott, vagy hőformázott ABS-ből, esetleg habosítva készülnek, - galvanizált típusokból díszlécek, gombok, kozmetikumok zárókupakja, - mindennapos háztartási eszközök, szappantartó, fésű, fürdőszoba szerelvények, - melegvíz vezetékek, - fóliából vagy lemezből háztartási csomagoló és szállító eszközök, bútorfóliák, - habosítva kép ráma, asztallap, térelválasztó lemez, ernyőfogantyú, - játékautók, vasutak, repülőgépmodellek, - textilipari gépek borítása, tekercsek, csévék, szálvezetők stb. antisztatikus típusokból, - kempingfelszerelések. c) A hűtőiparban hidegállósága, jó hőformázhatósága (és fröccsönthetősége), freonállósága és dekoratív felülete miatt használják. E téren az ütésálló PS speciális freonálló típusai az ABS versenytársai, - jégszekrények, fagyasztóládák és hűtőpultok belső és külső borítása, - hűtőszekrények ajtaja, - tálcák, tárolódobozok készülnek belőle.


98

12. SZERELÉSI ÉS HASZNÁLATI UTASÍTÁS Köszönjük, hogy termékünket választotta. Új teleszkópos ruhaszárítója egyike a gyártó praktikus, esztétikus és jó minőségű termékeinek. Kérjük, mielőtt használatba venné, figyelmesen olvassa el ezt a rövid vásárlói tájékoztatót, és tartsa be a felszerelési előírásokat.

MŰSZAKI ADATOK termék önsúlya:

700 g

szárítási hossz:

5,5 m

szárítható nedves ruha maximális tömege:

6 kg

A CSOMAG TARTALMA 1db teleszkópos szárító 2×2×

2×2db felfogó

2×4×

2×4db dűbel (S8) 2×4db csavar (M6) 2×4×

1×


99

FELSZERELÉS 1. A szárítót sima, teherbíró falra szerelje.

5. A felszereléshez csak a csomagolásban

2. Ne tegye túl meleg fűtőtest közelébe.

található típusú dűbeleket és csavarokat

3. Felszereléskor először a felfogó eleme-

használjon.

ket kell a megfelelő helyre rögzítenie.

6. Ha a felfogók a falra kerültek, a szárítót

Ezt legegyszerűbben úgy teheti meg, ha

egyszerűen csak csúsztassa a sínbe.

a szárítót a falhoz téve megjelöli a jobb

Ügyeljen rá, hogy mindkét oldal a he-

és baloldali felfogó középvonalát, ezután

lyére kerüljön.

már az egyiken keresztül át tudja rajzolni a furatok pontos helyét.

7. A csomagolásban két garnitúra felfogató 4. A stabil rögzítés érdekében fúráskor győződjön meg róla, hogy a furatok ne fugába kerüljenek. (Téglafal esetén vörös port kell, hogy lásson.)

alkatrészt talál, így a szárítót két helyre is felszerelheti. Ezáltal használhatja például télen a fürdőszobában, nyáron pedig az erkélyen.

HASZNÁLAT 1. A szárítót ne terhelje túl, mert az a termék károsodásához vezethet. 2. Használaton kívül tolja be, így megelőzheti, hogy valami beleakadjon. Ha a tetőt mindig ráhajtja a pálcákra, úgy megóvhatja azokat a rárakódó szennyeződéstől.

3. A kihúzást és betolást mindig két kézzel végezze, nehogy a szárító befeszüljön.


100

13. ÖSSZEFOGLALÁS A dolgozat egy összetolható ruhaszárító fejlesztését mutatja be. Mint minden termék megalkotásánál, itt is az első lépés az igényjegyzék meghatározása, mely több szempont szerint történik. Az alapvető tervezési paraméterek rögzítése után egy átfogó piackutatás következik, ami a megoldási elvek és termékváltozatok felkutatására irányul. Ez alapján a dolgozat több mint húsz megoldási változatot rendszerez. Ezen fő irányelvek súlyozott értékelésével két lépcsőben kerül kiválasztásra az alapelv. A megoldási változatok kidolgozásakor is több szempontot kell figyelembe venni. Az alkatrészek jellemzője, hogy műanyag fröccsöntés technológiájával készülnek, ami nagymértékben meghatározza egy-egy konstrukció kialakítását. A gyártás jellemzően egy lépésben történik. Utólagos alakításra nagyon csekély lehetőség van. Másik fontos szempont, hogy tartani kell az egyenletes falvastagságot, hiszen a hűléskor fellépő szívódás következtében a műanyag végtermék akár deformációt is szenvedhet. Ugyancsak technológiai kérdés az összeszerelés egyszerűsítése, ami minél kevesebb és egyszerűbb alkatrészt kíván. A rögzítési módok is vizsgálat alá kerülnek. A felszerelhetőség fő irányelvei a kombinálhatóság biztosítása, illetve a mobilizálhatóság megtartása. További fontos szempont a minél praktikusabb használaton kívüli tárolás, ami a falra rögzített szárítónál teljesülhet igazán. A dolgozat külön kitér a dűbeles rögzítéstechnika alapelveire. Az alkatrészek fejlesztésekor figyelembe kell venni a tartók funkcióit, vizsgálni kell a pálca optimális keresztmetszetét és tartókhoz való biztos rögzítés lehetőségeit, így a műanyag bepattanó kötéseket is. A fogyasztói szokások tanulmányozása alapján rögzíteni kell a minimális pálcahosszt. Ebből kiindulva meghatározható a várható maximális terhelés, melynek ismeretében kiválasztható a biztonságos falra rögzítéshez szükséges dűbel. További kiegészítő részegységek a felszerelést biztosító elemek illetve a fedél. Ez utóbbinak két funkciója a pálcák összezárt állapotban való elrejtése esztétikai okokból, illetve azok megóvása a rárakódó szennyeződéstől. Az ilyen tulajdonságok is sokat javítanak a későbbiekben akár valóban megvalósításra is kerülő termék eladhatóságán.


101

SUMMARY

The paper demonstrates the development of a telescopic clothes-dryer. Like the design of all products here the first step is also the determination of the requirements, which happens from more aspects. After the fixing of the basic design parameters comes an all-round market research which tends to the quest of the possibilities and product-variations. On the basis of this, the study systematizes more than twenty variations. The basic principle was selected by these weighted means of these prime guidelines. It must observe several considerations in the development of variations of device too. The feature of parts is that these are produced by the technology of plastic moulding, which encumber the formations of each design. The manufacturing happens typically in one step. After this there is very inconsiderable chance for remachining. The next important aspect is that the man must design regular wall thickness, because the final product might as well become deformed by the reason of the shrinkage while cooling. The simplification of assembly is also a technological problem, which wishes fewer and simpler parts. The fixing methods also get under analysis. The prime guidelines of fixing are that the product must be combinable and moveable. Another important point of view is the practical storage if the dryer is unused. This condition can be materialised in the dryer, which is fixed on the wall. The paper mentions the principle of the fixing technique with wall plug. In the development of the parts the functions of the rod-rack must be observed. It must analyse the rods optimal section and the chance of the safe fixing in the rod-racks, like the plastic clamp joints, too. On the basis of the investigation of the customers’ conventions the minimal length of the rods must be defined. Proceed from this value the expected maximal load can be determined, and from this information it can select the recommendable wall plug. Other additional modules are the retainers and the top. The latter has two functions. One of these is the aesthetic function: it must hide the rods when the clothes-dryer is closed. The second one is to save the product from dirt. The features like these also optimize the marketability of this product.


102

14. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Végezetül megköszönöm konzulensemnek Újhelyi Gábor fejlesztő mérnöknek a dolgozat elkészüléséhez nyújtott segítségét és folyamatos szakmai útmutatását. Köszönöm tervezésvezetőm Dr. Péter József egyetemi docens irányító munkáját és támogatását. Végül, de nem utolsó sorban Simon István fejlesztő mérnök hasznos tanácsait, amivel sokszor segített a munkámban való előrelépésben.

Dömötör Csaba G-509 tanulóköri gépészmérnök jelölt


103

15. IRODALOMJEGYZÉK [1]

AkadémiaiKislexikon, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1989

[2]

Dr. Kovács L.: Műanyag zsebkönyv Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979

[3]

Újhelyi G. A.: A Miskolci Műanyagfeldolgozó Részvénytársaság minőségbiztosításának karbantartási vonatkozásai Szakdolgozat 1999. Veszprém

[4]

http://www.esedranet.com/gimi/products

[5]

Dessewffy O. – Kappel L.: Gumik és műanyagok vizsgálata Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1966

[6]

Gächter – Müller: Műanyagadalékokzsebkönyve Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1989

[7]

Schnappverbindungen aus Kunststoff - Gestaltung und Berechnung Technische Kunststoffe von Bayer

[8]

http://www.campusplastics.com/iso.html

[9]

Fischerdübel - Professzionális rögzítéstechnika Rögzítéstechnikai katalógus Nr. 33/U

[10]

Fischerdübel - Egy márka amely piacot formál Rögzítéstechnikai katalógus Nr. 31/U

Mellékletek

1. melléklet


A GIMI cég termékei Forrás:

http://www.esedranet.com/gimi/products

Utolsó módosítás dátuma:

1998. március. 17.

Letöltés dátuma:

2000. július 19.

Perla

Design, határozottság és megbízhatóság az eredménye az alapos kutatásnak illetve a sajtolás és a fröccsöntés legújabb technológiájának. A műanyag lehetővé tette számunkra egy divatos, praktikus és modern termék megvalósítását. A Perla teljes mértékben kiváló minőségű műanyagból készült, ami újrahasznosítható és normál használat esetén elnyűhetetlen. Szárítási hossza kb. 18 méter.

6/1

1. melléklet


6/2

Brio Super

Zománcozott acélból készült erős és funkcionális ruhaszárító. Használaton kívül összecsukható; korlátozott hely esetén ideális. 4 méretben kapható: 60, 80, 100 és 120 cm.

Brio

Praktikus és funkcionális ruha-szárító a falra. 4 méretben kapható: 60, 80, 100 és 120 cm.

Skatto

Praktikus és funkcionális ruha-szárító a falra. 2 méretben kapható: 70 cm kb. 4 méteres szárítási hosszal illetve 100 cm kb. 6 méter szárítási hosszal.

1. melléklet


Telepack

A Telepack kis helyet igényel, miután összezártuk törülközőtartóként használható. 3 méretben kapható: 50 cm, 70 cm és 100 cm.

Pliko

Ez egy nagyon könnyen kezelhető teljesen műanyag termék. Alkalmazható radiátoron, teraszon, karavánon, kádon, ajtón, zuhanyzófülkén.

6/3

Ghibli

Új a design és a teljesen műanyag szerkezet, a szárító beakasztóját beállítva alkalmas minden balkonra, erkélyre és teraszra. Kb. 10 méter szárítási hossz.

Quick

Állítható radiátor szárító a gyors otthoni szárításhoz. Kb. 3 m felhasználható szárítási hely.

1. melléklet


Unix

Szabályozható pálcákkal ellátott fali ruhaszárító. Kb. 100 cm-től max 160 cm-ig állítható.

Alablock

Ez kád felett használható és számos pozícióban elhelyezhető. ALA modell, térközbiztosító szerkezet nélkül is kapható.

6/4

Lift

Ez a fali-szárító fel-le mozgatva használható kb. 6 - 7,2 - 8,4 és 9,6 méter rendelkezésre álló szárítási területtel.

Mistral

Kihúzható alkatrészekkel és utólag lehajtható szárítási hellyel felszerelt ruha-szárító.

1. melléklet


Brezza 100

Ezen szárító beakasztóját beállítva alkalmas minden balkonra, erkélyre és teraszra. Kb. 10 m szárítási hossz.

Brezza inox

A Brezza 100 modellel azonos, de 18/10 rozsdamentes acélból készült. Kb. 10 méter a szárítási hossz.

6/5

Brezza 200

A Brezza 100 modellel azonos. Kb. 18 méter szárítási hely.

Brezza 60

Ezen a szárító beakasztóját beállítva alkalmas minden balkonra, erkélyre és teraszra. Kb.6 m szárítási hossz.

1. melléklet


Panda

Ez egy új és forradalmi, 100%-ig műanyagból készült termék. Erős, könnyű és elpusztíthatatlan. Kb. 20 m rendelkezésre álló szárítási hosszal.

Lampo

Ruházati cikkek szárítója. Használható radiátoron, ajtón, zuhanyozófülkén. Kb. 2,5 m szárítási hossz.

6/6

Garden

Erős és nagyon könnyű, alumíniumból készült. A talapzat kertben való felállításra is alkalmassá teszi. Egy új lehetőség: háromlábú állvány a padlóra. Kb. 50 m rendelkezésre álló szárítási hossz.

Apply

Praktikus ruha-szárító. Radiátoron használható. Kb. 2 m szárítási hossz.

2. melléklet

Szabadkézi rajzok

8/1

A felhasználható elvek keresésekor a fenti két terméket is megvizsgáltam: Ezek a lehajtható asztal és a balkonláda tartó. Az elsőnél lehetséges lenne a működtető mechanizmust meghagyva, az asztallap helyére pálcás tartót konstruálni. A másik egy falra tervezett szárító balkonra történő szerelésének lehetséges átalakító elemeként merült fel.

2. melléklet

Szabadkézi rajzok

8/2

A tartókon valahogyan meg kell határozni a „kihúzáskori” véghelyzetet. Erre mutat néhány variációt a felső ábra. Ez lehet körülfutó horony-borda pár vagy ugyanez, de csak az oldalak egy részén kiképezve. Más megoldás a kívül és belül elhelyezett körülfutó peremek egymásba akadása vagy a kivágásban csúszó felöntés. Ez utóbbiból alakult ki a végső megoldás. Az alsó ábra az egy alkatrészként gyártott hátsó elem fröccsönthetőségének vizsgálatát mutatja.

2. melléklet

Szabadkézi rajzok

8/3

A fejlesztés során több lehetőséget vizsgáltam meg a felszereléssel kapcsolatban. Mind a falra mind pedig az erkélyre / balkonra / radiátorra való szerelésnek több lehetséges megoldását vázoltam fel az ábrán. Az ábra jobb alsó részén látható a végleges konstrukció. Felmerült, hogy a fali tartóból két garnitúra kerüljön a csomagolásba. Így a mobilizálhatóság valamennyire megőrizhető, hiszen a két helyre felszerelt tartókból egy mozdulattal áthelyezhető a szárító a másikba. (pl.: télen a fürdőszobában – nyáron az erkélyen használva)

2. melléklet

Szabadkézi rajzok

8/4

Mivel egymásba csúszó elemekről van szó, felmerült a jól ismer, gyűrűkből álló műanyag pohár elve is. A probléma az vele, hogy összezárt állapotban az elemek nagyon lazán helyezkednek el egymáson. Ezt – mint az ábra is mutatja – bordákkal igyekeztem megoldani, de mivel igazán jól működő, stabil konstrukciót nem sikerült kialakítani, így ezt az elvet elvetettem.

2. melléklet

Szabadkézi rajzok

8/5

A tartók fejlesztésénél nagy szerepet kapott a Solid Edge CAD szoftverben található Family of Parts (Gyártmánycsalád) funkció. Mivel hasonló alkatrészekről van szó – valójában csak néhány főbb méretben van eltérés – ezért az adott paraméterek módosításával szinte egy mozdulattal megkapható a szárító egy-egy újabb eleme. Ehhez viszont a méretek között számos összefüggést is fel kellett írni, hogy valóban minél kevesebb változóval határozhassam meg az adott gyártmánycsaládot. Az ábrán ennek a munkának látható egy részlete. Hasonlóan fejlesztettem a pálcákat is, de végül azonos pálcahosszal sikerült megoldani a problémát.

2. melléklet

Szabadkézi rajzok

8/6

Mivel a tartó és a pálca egyben fröccsöntése igen nagy szerszámot igényelne, ezért olyan megoldást kerestem, ami több darabból megoldva is biztosítani tudja a kellő stabilitást. Felmerült a ragasztás is és a bepattanó kötések több fajtája. Ezek vázlatait gyűjtöttem össze a fenti ábrákon.

2. melléklet

Szabadkézi rajzok

8/7

Talán a tartók megfelelő profiljának kialakítása jelentette a legidőigényesebb tervezési folyamatot. Kiindulási pont az egyszerű téglalap alak volt, majd folyamatos fejlődési lépcsőkben jutottam el a fent látható félkör-szerű profilig. Ezen felül még számos funkciót is a tartók hordoznak, amiknek egy részét is a keresztmetszet helyes kialakításával lehet teljesíteni. Ilyen a megvezetés és feltámaszkodás. Így kialakított hornyokkal csökkenthető a lehajlás, ami nem elhanyagolandó szempont. Az ábra alsó részén kiemelve látható a felütközéshez kialakított kizárólag szereléskor igénybevett bepattanó kapocs.

2. melléklet

Szabadkézi rajzok

8/8

A bal felső ábra a tartó gyárthatóságát elemzi, míg a másik két rajzon a fedél ötlete és az első pálca konstrukcióba illesztésének megvalósítása látható. Ez utóbbinál a felidézés jelenségét alkalmaztam, hiszen funkcionálisan nincs szükség a tőben lévő vastagításra, viszont anélkül ez a rész nem illene az összképbe, s ez zavaróan hatna a fogyasztóra.

MŰANYAG RUHASZÁRÍTÓ FEJLESZTÉSE

Recommend Documents