Boodschappenkar
PEO lll Boodschappenkar
Auteurs: Jeffrey Berg Jorrit Cornelissen Sander Gijsbers Jarno Senz Ilse Speelman Leerjaar: 1 Groep: BT-R De Haagse Hogeschool 16-04-2013
12093998 12055530 12086304 12032026 12024767
Voorwoord Beste lezer, Dit verslag wordt gemaakt naar aanleiding van de opdracht voor PEO 3. Deze opdracht is gegeven door de docenten Bewegingstechnologie van de Haagse Hogeschool. In de opdracht staat beschreven dat er een hulpmiddel ontworpen en vervaardigd moet worden voor het vervoeren van tenminste twee volle boodschappentassen. Dit verslag is geschreven door vijf verschillende auteurs. Deze volgen op het moment van schrijven de studie Bewegingstechnologie op de Haagse Hogeschool. Het verslag is bedoeld voor de docenten Bewegingstechnologie en daarnaast voor iedereen die zich in dit onderwerp interesseert. Graag willen wij het personeel van de werkplaats bedanken voor deskundig advies en het gebruik van de apparatuur. Verder willen we Chris Riezebos bedanken voor het advies m.b.t. de krachtenanalyse. Tot slot wordt ook de oma van Jarno bedanken voor het maken van de tas.
Met vriendelijke groeten, Jarno Senz Jorrit Cornelissen Jeffrey Berg Ilse Speelman Sander Gijsbers Den Haag, 08-04-2013
Samenvatting Tijdens de marktoriëntatie wordt er gekeken wat er allemaal al op de markt te vinden is. Hieruit is het idee ontstaan om het hulpmiddel te baseren op de bestaande boodschappentrolleys. Om een goed hulpmiddel te maken is er een analyse gedaan naar de krachten die een rol spelen bij het voorttrekken van een kar. Hieruit is gebleken dat het hulpmiddel het beste aan beide kanten vier wielen kan bedragen om de trap op getrokken te worden. Daarnaast is er ook naar antropometrische data gekeken, zodat het hulpmiddel zal passen bij het vermogen en de lichaamsafmetingen van de gekozen doelgroep. In de ontwerpfase is er uit eisen, wensen en schetsen een concept naar voren gekomen. Deze eisen en wensen zijn voort gekomen uit de marktoriëntatie en analyse. Het concept is uitgewerkt in Solid Works en vervolgens vervaardigd. Tijdens het testen op de eisen die gesteld zijn een aantal discussie punten naar voren gekomen. Bijvoorbeeld dat de wielplaat van MDF gemaakt is en dat dit erg veel invloed heeft gehad op het testen en het eind ontwerp. In de discussie wordt besproken wat de onnauwkeurigheden waren m.b.t. het ontwerp van het prototype. Hierbij komen de volgende aspecten aanbod: prototype, antropometrie, ligging zwaartepunt, handvat en wielplaten.
Inhoud Voorwoord .......................................................................................................................................... 3 Samenvatting ..................................................................................................................................... 4 Inleiding ............................................................................................................................................... 6 1.1 Materiaalgebruik ............................................................................................................................... 7 1.2 Soorten trolleys ................................................................................................................................. 8 1.3Boodschappentassen ......................................................................................................................... 9 1.4 Materiaalkeuze ................................................................................................................................ 10 1.4Eisen en Wensen van het marktoriëntatie ....................................................................................... 11
2. Analyse.......................................................................................................................................... 12 2.1 Traptreehoogte ............................................................................................................................... 12 2.2 Krachtenanalyse .............................................................................................................................. 13 2.3 Antropometrische Data ................................................................................................................... 17 2.4 Handvat hoogte berekening ............................................................................................................ 18 2.5 Eisen/wensen analyse ..................................................................................................................... 19
3. Ontwerp ........................................................................................................................................ 20 3.1 Ideeënfase ....................................................................................................................................... 20 3.2 Schetsen .......................................................................................................................................... 21 3.2 Onderdelen...................................................................................................................................... 22 3.3 Eindconcept ..................................................................................................................................... 24
Evaluatie ........................................................................................................................................... 25 Testprotocol en uitslagen ...................................................................................................................... 25
Conclusie........................................................................................................................................... 28 Discussie ........................................................................................................................................... 29 Bronvermelding ............................................................................................................................. 31 Bijlage ................................................................................................................................................ 32
Inleiding In dit project is er gekozen voor de opdracht: ontwerp en vervaardig een hulpmiddel voor het vervoeren van tenminste twee volle boodschappentassen. Als voorwaarden werd aan de opdracht gesteld dat het hulpmiddel zo klein mogelijk of inklapbaar moet zijn, op eenvoudige wijze mee de trap op te nemen is, geduwd of getrokken mag worden, en door een persoon opgetild kan worden. Verder moeten zo weinig mogelijk handelingen nodig zijn voor het rijklaar en inklappen maken van het hulpmiddel.
Voornamelijk voor oudere mensen is het vaak te zwaar om boodschappen de trap op te tillen. In dit project richt men zich dan ook op ouderen boven de 60 jaar. Om een goed hulpmiddel te vervaardigen is het van belang dat er rekening wordt gehouden met het vermogen en lichaamsafmetingen van deze doelgroep. Aan de hand van deze informatie kunnen namelijk de afmetingen van het hulpmiddel worden berekend.
Een bekende vorm van een hulpmiddel voor het vervoeren van boodschappen is de trolley. De trolley is te vergelijken met een steekwagentje met daarop een tas bevestigd om de boodschappen in op te bergen. Het nadeel van zo’n trolley is dat deze niet makkelijk een trap op gereden kan worden. In dit project is er voor gekozen om het hulpmiddel te baseren op de bestaande trolley.
1. Marktoriëntatie Er zijn tegenwoordig verschillende manieren om de boodschappen te vervoeren. De meest gebruikte, is de winkelwagen (Figuur 1). Hierin passen ongeveer 2 volle tassen met boodschappen. De winkelwagen wordt echter alleen gebruikt binnen de winkel of van winkel naar auto. Daarnaast zijn er ook trolleys (Figuur 2) die gebruikt kunnen worden voor het vervoeren van de boodschappen. Deze wordt voornamelijk gebruikt voor ouderen, om boodschappen mee naar huis te nemen.
Figuur 1: Winkelwagentje
Figuur 2: Trolley
1.1 Materiaalgebruik De meeste winkelwagens zijn gemaakt van metaaldraad. Dit maakt ze stevig, maar ook erg zwaar. Bij een trolley worden lichtere materialen gebruikt. De constructie waar de tas op staat word meestal gemaakt van PVC. Dit is erg licht en toch stevig genoeg. De tas kan van veel verschillende materialen gemaakt worden. De materialen die het meest voorkomen zijn nylon en polyester, beide erg stevig.
1.2 Soorten trolleys Er zijn verschillende soorten boodschappentrolleys. In onderstaande tabel wordt gekeken naar de voor- en nadelen van bestaande trolleys. Afbeelding
Naam
Scala shopper truck
4 wiel shopper gloria
6 wiel shopper senta
Aantal wielen Beschrijving
2
4
6
Een zeer moderne, in zwart metaal uitgevoerde boodschappenwagen met een handgemaakte Truck tas. Het bijzondere van deze tassen is dat ze gemaakt zijn van gebruikt vrachtwagenzeildoek.
Praktische 4-wiels boodschappenwagen van het Duitse kwaliteitsmerk Andersen. Met eenvoudig in hoogte te verstellen trekbeugel.
Met deze robuuste boodschappenwagen met 6 wielen komt u eenvoudig de trap op. Deze boodschappenwagen van het Duitse kwaliteitsmerk Andersen is gemaakt van aluminium.
Kenmerken onderstel
Kenmerken tas
Prijs
Max 40KG Trekbeugel inklapbaar Wielen eenvoudig afneembaar
Inhoud 38 L Regen bestendig Eenvoudig van het onderstel afneembaar
€109,00
€84,95
Max 50KG Trekbeugel inklapbaar Opvouwbaar Wielen eenvoudig afneembaar Inhoud 43 L Regen bestendig Eenvoudig van onderstel afneembaar
Max 50KG Trekbeugel opklapbaar Opvouwbaar Wielen eenvoudig afneembaar Inhoud 47 L Regen bestendig Eenvoudig van onderstel afneembaar
€114,95
Tabel 1: Voor- en nadelen van een trolley
De 6 wiel shopper Senta, komt het beste naar voren uit de analyse. Deze kan een maximaal gewicht van 50 Kg dragen en is inklapbaar. Dit model is echter wel duur.
1.3Boodschappentassen Aantal Liter 2 volle tassen
Gewicht 2 volle tassen
47,52 L
12,0 Kg
63,92 L
16,8 Kg
66,50 L
22,8 Kg
Foto van de boodschappentas
Tabel 2: Verschillende Boodschappentassen met hun kenmerken.
Het hulpmiddel moet minimaal het gewicht van twee volle boodschappentassen kunnen dragen. In tabel 2 staan drie verschillende boodschappentassen. Er wordt gekozen voor een standaard plastic tas die te koop is in de supermarkt (zie foto 1 tabel 2). Daarnaast is ervoor gekozen dat de trolley ook nog een kratje bier mee moet kunnen nemen. Hier is voor gekozen omdat een kratje bier het grootste en zwaarste product is wat je kan krijgen in de supermarkt.
1.4 Materiaalkeuze Boodschappentrolleys kunnen gemaakt worden van verschillende materialen. De trolley kan verdeeld worden in vier aparte onderdelen: De wielen, het frame, het handvat en de boodschappentas. Wielkeuze De wiel keuze zal gemaakt worden naar aanleiding van de maximale hoeveelheid gewicht dat de trolley moet kunnen dragen. Er kan gekozen worden tussen wielen met spaken(met of zonder band) dichte wielen (met of zonder band). Bij een zo licht mogelijke trolley zullen dus de lichtste wielen gebruikt moeten worden die wel voldoen aan de draagkracht eisen. Over het algemeen zullen wielen met spaken lichter zijn dan de dichte wielen. Handvat Het handvat kan van twee verschillende materialen gemaakt worden. De eerste optie is om het te maken van kunststof en de tweede optie is rubber. Het voordeel van kunststof is dat het erg licht is vergeleken met rubber. Rubber zorgt echter voor meer grip.
Boodschappen tas De boodschappentas zelf wordt vaak van nylon of polyester gemaakt. Hierdoor blijft de tas in zijn vorm en dit scheurt niet of nauwelijks kapot. Frame Het frame kan gemaakt worden van Aluminium. Dit is erg licht, maar toch stevig genoeg om het gewicht van de boodschappen te houden. Titanium en carbon zijn beide erg duur dus komen niet in aanmerking. Ook kan het frame van hout gemaakt worden. Dit is ook erg stevig, maar is zwaar om te vervoeren. Volgens tabel 3 komen PVC en aluminium het beste uit de vergelijking. Materiaal Duurzaamheid Kostbaarheid Gewicht
Titanium Hoog Duur Licht
Aluminium Hoog Goedkoop Zeer licht
Tabel 3: Eigenschappen materialen, frame
Carbon Hoog Duur Zeer licht
Hout Laag Gemiddeld Zwaar
PVC Hoog Goedkoop Licht
1.4Eisen en Wensen van het marktoriëntatie Eis/Wens Eis
Onderwerp Gewicht
Eis
Soort
Eis
Inhoud
Beschrijving De boodschappenkar moet minimaal een gewicht kunnen dragen van 12 kg + 1 kratje bier(14kg) Er moet gekozen worden voor een trolley. Inhoud moet min. 47,52 Liter zijn.
Tabel 4: Eisen en wensen marktonderzoek
Materiaalgebruik Eis/Wens Eis
Onderwerp Wielen
Eis
Handvat
Eis
Tas
Eis
Frame
Eis Eis
Handvatten Wielophanging
Tabel 5: Eisen en wensen materiaalgebruik
Beschrijving De trolley moet voorzien zijn van gespaakte wielen De trolley moet voorzien zijn van rubber handvatten voor betere grip De tas dient van nylon gemaakt te zijn Het frame dient van aluminium gemaakt te zijn Nummer 6 uit figuur…. Nummer 3 uit figuur….
2. Analyse 2.1 Traptreehoogte Het Bouwbesluit (bouwtechnische voorschriften waaraan nieuwe gebouwen en verbouwingen moeten voldoen) geeft in de sectie Veiligheid voorschriften over de afmetingen van trappen. Deze geven aan dat de optrede (opstap) niet hoger mag zijn dan 188 mm, daarnaast moet de aantrede (treelengte) minimaal 220 mm zijn (zie fig. 3). Dus de steilste trap, die met het hulpmiddel moet worden beklommen, heeft een optrede van 188 mm en een aantrede van 220 mm. Dit betekend dat de afstand van as tot as 220 mm moet zijn, de onderkant van het bovenste wiel mag namelijk niet onder de bovenkant van de volgende trede komen.
Figuur3: traptrede
2.2 Krachtenanalyse Duwen of trekken? Het is bij dit onderzoek van belang dat er eerst gekeken wordt naar het voortbewegen van een boodschappentrolley. Is voorttrekken makkelijker dan voortduwen of juist andersom?
Het antwoord op de vraag is redelijk simpel met een plaatje weer te geven. Het is ontzettend lastig een trolley omhoog te duwen. Als men tegen een trolley aan duwt is er namelijk geen component omhoog. (zie fig. 4) Die component is wel nodig omdat er anders geen moment op de hoek van de traptrede zal optreden. Het omhoogduwen is pas mogelijk als de straal van het wiel groter is dan de hoogte van de traptrede, want dan ontstaat er wel een moment rond de hoek van die trede. Het nadeel is dan dat daarbij als nog zoveel kracht geleverd moet worden omdat de arm van de anderen componenten velen malen groter moet zijn dan die rond het wiel. Als men een trolley eenmaal een paar treden omhoog heeft gaat het makkelijker (zie fig. 5). Dan is echter het probleem dat de boodschappen uit de trolley vallen of het zware spul onderin het lichte spul bovenin plat drukt.
Figuur 4: Krachten bij duwen
Figuur 5: Krachten bij duwen
Aantal wielen Er zijn een aantal modellen gemaakt in het programma Interactive Physics. Ieder model geeft het voortrekken op een trap weer. Er zijn vier modellen gemaakt, van één wiel aan beide kanten tot vier wielen aan beide kanten. De wielgrootte is bepaald aan de hand van op en aantrede van de trap. In onderstaande grafieken is de benodigde kracht weergegeven die nodig is om de kar voort te bewegen. In de grafieken is te zien dat het bij elk aantal ongeveer even veel kracht kost. De grafiek van het model met vier wielen verloopt echter veel geleidelijker. Aan de hand van deze data is er gekozen om een hulpmiddel te maken met vier wielen. Dat zijn de volgende:
Figuur 6: Interactive Physics 1 wiel
Figuur 7: Interactive Physics 2 wielen
Figuur 8: Interactive Physics 3 wielen
Figuur 9: Interactive Physics 4 wielen
Rolweerstand De rolweerstand is de wrijving die optreed bij een rollende beweging over een oppervlak van een rond voorwerp, zoals een wiel, een kogel of een cilinder. De rolweerstand wordt vooral veroorzaakt door de vervorming van zowel het voorwerp als het oppervlak. Hierdoor ontstaat er een moment om het contactpunt met de grond (punt A), zoals in fig. 10 te zien is. Om de rolweerstand te berekenen is er een wrijvingscoëfficiënt nodig. Deze geeft de vervorming van het voorwerp weer. Bij een band is deze wrijvingscoëfficiënt gelijk aan de helft van de afstand waarover de band in lengte richting vervormt. De rolweerstand is uit te rekenen met de volgende formule:
Frw = Fn* b / r Fwr
Waarbij Fwr = rolweerstand (in N) Fn = normaalkracht (in N) b = wrijvingcoëfficiënt van de rolweerstand (in m) r = radius van het wiel (in m)
r
Fn
A b
f figuur 10: wiel op ondergrond met de krachten die erop werken.
De normaalkracht is uit te rekenen met de formule: Fnormaal = M * g Waarbij Fnormaal = Normaalkracht (in Newton) M = massa (in kg) g = valversnelling (in m/s2) Brede banden hebben een lagere wrijvingscoëfficiënt dan smalle, wanneer de banden van vergelijkbare constructie zijn en even hard opgepompt zijn. Bij de brede banden is er namelijk meer vervorming in de breedte, terwijl de smalle banden meer vervormen in de lengte is. De vervorming in de lengte is bepalend voor de wrijvingscoëfficiënt en wanneer er een lagere wrijvingscoëfficiënt in de formule wordt ingevuld komt er een lagere rolweerstand uit. De wrijvingscoëfficiënt is alleen door middel van testen te bepalen. Er is daardoor alleen te stellen dat de voorkeur uitgaat naar bredere banden, omdat de trolley dan met minder kracht kan worden voortgetrokken. Hoe breed deze banden het beste kunnen zijn is dus niet van te voren te bepalen.
2.3 Antropometrische Data Om een aantal afmetingen van de boodschappenkar te bepalen moet er rekening worden gehouden met de lichaamsafmetingen en het krachtvermogen van de doelgroep. Deze waardes zijn bepaald in antropometrische data. De doelgroep bedraagt mensen met een leeftijd van 65+, zij vallen onder de bejaarden met een gemiddelde leeftijd van 81 jaar. De grootste en kleinste 5% wordt buiten beschouwing gelaten. Er wordt dus gekeken naar de P5 en P95. De breedte van het handvat wordt gelijk gesteld aan de handbreedte van de P95. Deze bedraagt volgens de antropometrische data 90 mm. De zwakste persoon in de doelgroep heeft een maximale knijpkracht 196 Newton. De neerwaartse kracht op het handvat mag dus niet groter worden dan 112 Newton (zie fig. 12) . Voor het trekkrachtvermogen van de doelgroep bleek dat bij staand trekken met 1 hand gemiddeld 237,38 Newton kan overbrengen. De p5 kan echter maar maximaal 89 Newton. De boodschappenkar moet dus met minimaal 89 Newton voort te trekken zijn(zie fig. 13) .
Figuur 12: Neerwaartse krachten
Figuur 13: Minimale kracht vooruit
2.4 Handvat hoogte berekening
c
d Fty Q
Ftx a
S Fn
Fz
L
b
Frw
Figuur 14: Krachten op de kar
Om de lengte van de trolley te bepalen wordt gebruik gemaakt van een momentvergelijking. In fig 14 wordt de trolley vereenvoudigd weergegeven door de rode lijn, de vier wielen aan beide kanten van het frame door één wiel en ook alle krachten zijn aangegeven. Punt S is het zwaartepunt van de trolley en punt Q is het handvat. Er zijn al een paar conclusies te trekken zoals: -Fw = Ftx en -Fz = Fn + Fty Dan is de momentvergelijking op te stellen rond Q: ∑ MQ = 0 = Fn * (c + d) + Frw * (a + b) – Fz * d = (Fz – Fty) * (c + d) + Frw * (a + b) – Fz * d Door de Fn direct te vervangen kunnen een aantal factoren weggestreept worden. Ook omdat hier ervan wordt uitgegaan dat de persoon geen trekkracht omhoog hoeft te leveren kan de Fty ook worden weggestreept. Daarnaast wordt ook de Frw vervangen door Fty Dan blijft uiteindelijk deze vergelijking over: ∑ MQ = Fz * c – Fty * (a + b) = 0
De laagste trekkracht die kan worden geleverd door de doelgroep is 155 N en de Fz is uit te rekenen met de formule voor de zwaartekracht: Fz = m * g = 40kg * 9,81 m/s2 = 392,4 N. Ook is uit de antropometrische data de hoogte van de hand van de kleinste en grootste persoon uit de doelgroep te halen. Dit zijn respectievelijk 574 mm en 653 mm. Bij beide gaat er nog 170 mm af voor de wielophanging en de straal van de wielen. In de vergelijking is (a + b) de hoogte van de hand van de persoon. Door alle bekende factoren van de vergelijking in te vullen is de c uit te rekenen: Kleinste persoon: 392,4 N * c = 155 N * 404 mm Grootste persoon: 392,4 N * c = 155 N * 483 mm
c = 160 mm c = 191 mm
Aangenomen wordt dat het zwaartepunt op 250 mm van de as van het wiel zit. Dan zijn twee zijden van de rechthoekige driehoek tussen het zwaartepunt, de as en de horizontaal bekent. Hierdoor kan met behulp van de cosinus de hoek waaronder de trolley staat worden berekend: Kl: cos(α) = 160 / 250 = 0,64 α = 50° Gr: cos(α) = 191 / 250 = 0,764 α = 40° Nu de hoek bekend is kan met de hoogte van de hand van de persoon en de sinus de lengte L van de trolley worden berekend: Kl: L = (a + b) / sin(α) = 404 mm / sin(50°) = 526 mm Gr: L = (a + b) / sin(α) = 483 mm / sin(40°) = 749 mm Hier moet nog 170 mm bij worden opgeteld voor de ophanging en de straal van de wielen. Dus de uiteindelijke hoogtes zijn: Kl: 696 mm Gr: 919 mm Dus het handvat moet verstelbaar zijn tussen 70 cm en 92 cm.
2.5 Eisen/wensen analyse Eis/Wens Eis Eis
Onderwerp Handvat handvat
Eis
boodschappenkar
Eis
Hoogte
Eis
Wielen
Eis
Wielgrootte
Tabel 6: Eisen en wensen van krachtenanalyse
Beschrijving Minimaal 90 mm breed (neerwaartse) kracht moet max. 112 Newton zijn. Moet met min. 89 Newton voort te trekken zijn Hoogte moet verstelbaar zijn tussen de 70 cm en 92 cm Hulpmiddel moet 4 wielen hebben. Afstand onderste tot bovenste as 220 mm.
3. Ontwerp 3.1 Ideeënfase Tijdens de ideeënfase is er een spinnenweb gemaakt. Hierin staan verschillende mogelijkheden in materiaal, aantal wielen, de tas, het handvat om te gebruiken bij de scheten en het eindontwerp. In figuur 15.
figuur 15
3.2 Schetsen In figuur 16 staan twee schetsen van tassen. Er is hier alleen een keuze gemaakt in vorm. Beide tassen hebben haakjes bovenaan om de tas een de trolley vast te maken. De bovenste rand is verstevigd zodat de tas goed open blijft. Verder kan de tas door middel van de lusjes kleiner gemaakt worden om het kratje onder de tas te kunne plaatsen.
Figuur 16.
Van het frame zijn 3 concepten uit geschetst. Deze staan afgebeeld in figuur 17. Hier is veel verschil gemaakt in vorm. De eerste schets was het oorspronkelijke idee. Omdat deze waarschijnlijk niet sterk genoeg is er na gedacht over een goede constructie. Hieruit ontstond het concept in de tweede schets.
Figuur 17
3.2 Onderdelen Handvat In figuur 18 staan de schetsen voor de verschillende handvatten. Voor het eindontwerp is er gekozen voor nummer 6. Dit handvat is gekozen met het idee dat dit zal zorgen voor een meer natuurlijke houding. Tijdens het bouwen bleek dit echter te zorgen voor complicaties, voor verdere uitleg zie “Discussie”.
Figuur 18: verschillende soorten handvaten 1: Recht frame, rubber handvat in het midden 2: Recht frame, rubber handvat in de gehele breedte van het frame 3: Rond frame, rubber in het midden 4: Recht frame, extra stang, rubber handvat in de gehele breedte van het frame 5: Rond frame, extra stang, rubber handvat in de gehele breedte van het frame 6: Staaf, rubber aan de linker en rechterkant van het frame 7: Recht frame, rubber in pasvorm in de gehele breedte van het frame 8: Half ronde staaf, rubber totdat de staat recht naar beneden gaat.
Wielophanging In figuur 19 staan een aantal verschillende ontwerpen voor de wielbasis. De wielen kunnen vastgemaakt worden aan de vier donkere punten in de hoeken van de tekeningen. Het middelste donkere punt is het punt waar de as doorheen komt. Het eerste plaatje is een normale vierkante plaat met in de hoeken de gaten voor de wielen. Het voordeel hiervan is dat het erg stevig is. Een nadeel van dit ontwerp is dat het erg zwaar is. Het tweede plaatje is een vierkante houten plaat waar kleine rondingen uit zijn gezaagd. Het voordeel hiervan is dat het nog steeds stevig is en minder zwaar. Het derde plaatje is een kruisvorm. Dit is erg licht maar waarschijnlijk niet stevig genoeg. Dit is het beste ontwerp van de drie onderstaande schetsen.
Figuur 19: Verschillende soorten wielophanging 1: Vierkante plaat 2: Vierkante plaat, half ronde stukken verwijderd 3: Kruis
3.3 Eindconcept Uit de drie concepten is één eindconcept gekozen. Dit eindconcept is uitgewerkt in Sollidworks. Zie Figuur 20 Voor de bouwtekeningen van dit eindconcept zie bijlage.
Figuur 20
Evaluatie Testprotocol en uitslagen Vermogen hulpmiddel
Eis/Wens Eis
Onderwerp Gewicht
Beschrijving De boodschappenkar moet minimaal een gewicht kunnen dragen van 12 kg + 1 kratje bier(14kg)
Testprotocol Uitslag test Inhoud wordt gewogen 30 kilo gemeten en op het karretje geladen. Gekeken wordt of het karretje dit houdt, ook wanneer deze de trap opgereden wordt.
Tabel 7: Eis/wens vermogen hulpmiddel
Afmetingen hulpmiddel
Eis/Wens Eis
Onderwerp Handvat
Beschrijving Minimaal 90 mm breed
testprotocol Handvat wordt opgemeten
Uitslag test 90 mm
Eis
Handvat
Hoogte handvat verstelbaar tussen 700 mm en 920 mm.
Hoogte handvat wordt gemeten in rechtopstaande positie van handvat tot grond.
1130 mm hoogste 910 mm laagste
Tabel 8: Eis/wens afmeting hulpmiddel
Vermogen persoon
Eis/Wens Eis
Onderwerp handvat
Beschrijving (neerwaartse) kracht moet max. 196 Newton zijn.
Eis
boodschappenkar
Moet met min. 89 Newton voort te trekken zijn
Eis
Boodschappenkar
Zonder lading optilbaar met een hand
Tabel 9: Eis/wens vermogen persoon
Testprotocol Neerwaartse kracht wordt gemeten met een trekkrachtmeter (in verticale richting). Trekkracht wordt gemeten met een trekkracht meter (in de richting van de arm). Er wordt gemeten tijdens het voorttrekken over vlakke vloer en op een trap. Met de kracht meter recht omhoog tillen van de kar met een hand.
Uitslag test 41,6 Newton
278 Newton bij 18,75 Kg
voldoet
Materiaalgebruik
Eis/Wens Eis
Onderwerp Wielen
Eis
Handvat
Eis
Tas
Eis
Frame
Eis
Handvatten
Eis
Wielophanging
Tabel 10: Eis/wens materiaal
Beschrijving De trolley moet voorzien zijn van gespaakte wielen De trolley moet voorzien zijn van rubber handvatten voor betere grip De tas dient van nylon gemaakt te zijn Het frame dient van aluminium gemaakt te zijn Nummer 6 uit figuur…. Nummer 3 uit figuur….
Testprotocol Ja/nee
Uitslag test ja
Ja/nee
nee
Ja/nee
nee
Ja/nee
nee
Ja/nee
nee
Ja/nee
ja
Conclusie Vermogen hulpmiddel
De kar is getest met 18,75 kilogram dit was geen probleem om de trap op te dragen. Omdat in stilstand bij 30 kg de wielen al doorbuigen is dit niet op de trap getest. Voor verdere uitleg zie discussie.
Afmetingen hulpmiddel De handvat breedte kwam precies overeen met de minimale afmeting, namelijk negentig millimeter. Het product zou volgens de berekeningen tussen de 700 en 920 millimeter verstelbaar zijn. Uit de test resultaten kwam dat het prototype verstelbaar is tussen 910 en 1130 millimeter. Dit is niet volgens de eis. Dit staat tevens vermeld in de discussie.
Vermogen persoon
Neerwaartse kracht 41,6 Newton bij een gewicht van 18,75 kilogram. De maximale neerwaartse kracht moet 196 Newton zijn. Deze meting voldoet dus wel aan de eis. Bij 18,75 kilogram was er een kracht van 278 Newton nodig om het hulpmiddel de trap op te trekken. Volgens de eis mag dit maximaal 155 Newton zijn dus voldoet het prototype niet aan deze eis. (zie discussie)
Materiaalgebruik De materiaal keuze van het prototype komt alleen overeen bij de wiel ophanging en de wielen, verder is bij het prototype afgeweken van het ideaal om kosten te besparen.
Discussie Prototype/eindconcept Er zijn een aantal discussiepunten naar voren gekomen. Voornamelijk het grote verschil in prototype en het eindconcept. Voor het prototype is er in verband met de kosten gekozen voor gebruik van andere materialen. Dit heeft nadelig invloed gehad op het gewicht van het prototype. Verder zijn ook de afmetingen van het prototype afwijkend van het eindconcept. Dit is gekomen door andere uitkomsten van herberekeningen die plaats vonden toen er al was begonnen aan de bouw van het prototype. Hieronder volgt een tabel met afwijkingen aan het prototype ten opzichte van het eindconcept. Onderdeel
Eindconcept
Prototype
Trekstangen
Van aluminium en met een stop erop (scharnier) Aluminium
Touw
Frame
Aluminium ronde buizen en ronde bovenkant
Wielplaat
Aluminium
Stalen vierkante stangen en een hoekige framevorm Mdf
handvat
Mooi afgerond handvat met rubber
Plastic handvat van een kinderwagen
Plaat voor boodschappen
Hout
Tabel 11: discussiepunt prototype
Antropometrie Uit de krachtenanalyse in IP kwam naar voren dat voor het voorttrekken van 40 kg (het gewicht wat de boodschappenkar moet kunnen dragen) over een trap met een model van 4 wielen 310 Newton nodig zal zijn. Uit de antropometrische data bleke echter dat de zwakste persoon van de gekozen doelgroep maar 89 Newton kan voorttrekken. Er van uit gaande dat twee volle boodschappentassen 24 Kg zullen wegen, zal de zwakste persoon van de gekozen doelgroep dit nooit omhoog kunnen trekken. Bij een gewicht van 10 kg zou het wel mogelijk zijn.
Bepaling zwaartepunt Wat eventueel voor afwijkingen zou kunnen zorgen is de gekozen plaats van het gemiddelde zwaartepunt van de boodschappenkar. Tijdens de berekeningen is er gekozen om er vanuit te gaan dat het gemiddelde zwaartepunt in het midden van de boodschappenkar zal liggen. Waarschijnlijk zal dit punt meestal wat lager liggen omdat men zwaardere boodschappen onderin de tas zal plaatsen.
Handvat De keuze van het handvat is gemaakt met het idee dat de richting van het handvat zou zorgen voor een natuurlijkere houding van de hand. De vraag is echter of dit niet meer knijpkracht zal kosten omdat de richting van het handvat gelijk is aan de richting van de trekkracht en dus eerder uit de hand zal glijden. (handvat zo dat karretje achter persoon aan rolt)
Wielplaat De wielplaten zijn bij het prototype van mdf gemaakt. Door veelvuldig gebruik en gebruik van wat meer gewicht zijn de middelste assen in beide wielplaten groter geworden en daardoor zakken beide wielplaten nu door bij het rijden met de kar. In het echte ontwerp wordt er gebruik gemaakt van een aluminium plaat en deze wordt goed vast gemaakt zodat deze niet zal doorzakken.
Gewicht Er is gekozen om te meten met een lichter gewicht omdat de wielen bij zwaarder gewicht naar elkaar toe bogen. In stilstand kan de kar een gewicht van 55 kg dragen wanneer de wielen gefixeerd worden.
Bronvermelding Modelleer programma - Interactive Physics Figuren: - Figuur 1: http://www.dixmedia.nl/images/winkelwagen.jpg - Figuur 2: http://www.ekoffers.nl/playmarket-trolley-shopper-malibu Online bronnen - Bags&trolleys.nl. (Datum onbekend). Bijzondere trolleys. Binnengehaald 13 Februari 2013, van http://www.bagsandtrolleys.nl/Speciale-trolleys.html - Wikipedia (15 Maart 2013) Trolley. Binnengehaald op 18 Maart 2013 van: http://nl.wikipedia.org/wiki/Trolley 1 - Pvcinfo.nl. (Datum onbekend). Bouw. Binnen gehaald 16 Maart 2013, van: http://www.pvcinfo.nl/next.asp?pagecode=toep_bouw - Bongers Bikes. (Datum onbekend). Titanium als framemateriaal. Binnengehaald 16 Maart 2013, van: http://www.bongersbikes.nl/framebouw/titanium-alsframemateriaal - Metaalwinkel. (2005). Eigenschappen aluminium. Binnen gehaald 16 Maart 2013, van: http://www.aluminium-winkel.nl/index.php?item=73&Metaal=1&mword=1 - PVCkopen.nl. (Datum onbekend) PVC buizen. Binnengehaald 16 Maart 2013, van: http://www.pvckopen.nl/groep/pvc-buizen - Wikipedia. (25 Maart 2013). Trapformule. Binnengehaald 29 Maart 2013, van: http://nl.wikipedia.org/wiki/Trapformule - Wikipedia. (12 Maart 2013) Rolweerstand. Binnengehaald 19 Maart 2013, van: http://nl.wikipedia.org/wiki/Rolweerstand - Wikipedia. (25 Maart 2013) Rolling resistance. Binnengehaald 28 Maart 2013 van: http://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_resistance - Wikipedia. (11 Maart 2013) wrijvingscoëfficiënt. Binnengehaald 24 Maart 2013 van: http://nl.wikipedia.org/wiki/Wrijvingsco%C3%ABffici%C3%ABnt - Wikipedia. (26 Maart 2013) Friction. Binnengehaald 29 Maart 2013 van: http://en.wikipedia.org/wiki/Coefficient_of_friction#Coefficient_of_friction - TU Delft Ergonomics . (2012) . Launch dined. Binnen gehaald op: 12 februari 2013 van: http://dined.io.tudelft.nl/ergonomics/
Bijlage
