Ventilator Het analyseren van

Transcriptie

1 Ventilator Het analyseren van pag. 1 WP16 Stef Muller

2 Ventilator Het analyseren van Stef Muller Delft De Haagse Hogeschool pag. 2 WP16 Stef Muller

3 Voorwoord Ik heb een opdracht gekregen om een voorwerp die beweegbare onderdelen bevat te gaan analyseren. Ik doe deze opdracht voor het vak leertaken. Voor het vak zijn er totaal 4 projecten waarvan deze de eerste is. In dit project krijgen we de eerste ervaringen in het werktuigbouwleven. Zoals hoe je een goed verslag maakt en hoe nou precies machines werken. Dit verslag is natuurlijk bedoeld voor de leraren die dit gaan nakijken maar ook voor mensen die wat meer van ventilatoren willen weten. Denk aan studenten en ventilator liefhebbers. Inleiding Vroeger zochten mensen in de schaduw naar verkoeling. Schaduw werkte omdat daar de zon niet kon schijnen en er daar dus geen warmte was. Alleen niet overal heb je schaduw en niet iedereen wilde in de schaduw zitten. Toen was de ventilator ontworpen. Een klein compact apparaat dat je overal mee naar toe kon nemen. Het enige wat je nodig had was een stopcontact. Een ventilator zelf zorgt niet er niet voor dat je het koud krijgt. Een ventilator zorgt ervoor dat jij je warmte beter kan transporteren. Waardoor je het dus minder warm krijgt. Ben jij nou benieuwd hoe de ontwerper dit nou heeft bedacht en hoe een ventilator nou precies werkt dan moet je vooral verder lezen. pag. 3 WP16 Stef Muller

4 Inhoudsopgave Belanghebbenden & Behoeften.Blz 5 Probleemstelling Blz 5 Klantwensen...Blz 5 Exploded view.blz 6/7 Functieboom Blz 8 Programma van eisen Blz 9/10 2D Tekening van de schakelaar..blz 11 Functieblokschema.Blz 12 Morfologisch overzicht Blz 13 VLS..Blz 14 Overbrengingen...Blz 14 Verbindingen.Blz 15 Productietechnieken Blz 15 Materialen.Blz 15/16 Conclusie..Blz 17 Bronnen...Blz 17 pag. 4 WP16 Stef Muller

5 Belanghebbende & Behoeften Veel mensen gebruiken ventilatoren en in de zomer natuurlijk het meest. Maar naast de mensen die de ventilator gebruiken zijn er nog andere belanghebbende. Denk maar aan de fabrikant, distribiteur, winkels, energiemaatschappijen, overheid en technici. Verschillende organisaties hebben andere behoeftes. De fabrikant wil natuurlijk dat het makkelijk te fabriceren is. Goedkoop in de maak. En in massaproductie te maken is. De distribiteur wil dat het compact is zodat ze er veel kunnen vervoeren. Er moeten veel winkels er profijt van hebben zodat ze het naar veel winkels kunnen vervoeren. Winkels willen dat het er goed uit ziet, niet te duur is en er moet veel vraag naar zijn. Energiemaatschappijen willen dat het energie kost en het liefst veel energie. Technici willen dat het makkelijk bereikbaar is als het eventueel stuk gaat. Niet te gecompliceerd. De consument wil dat het makkelijk in gebruik is, goedkoop en niet snel stuk gaat. Probleemstelling In de zomer is het vaak warm. Men zoekt dan naar verkoeling. Er zijn verschillende manieren om aan verkoeling te komen alleen is het niet allemaal even handig. We zoeken dus naar een product dat verkoelt, makkelijk mee te nemen is, compact en een goed uiterlijk. Klantwensen Het moet er goed uit zien. Makkelijk te maken wanneer het stuk gaat. (of makkelijk bij de moertjes en boutjes komen) Makkelijk in gebruik Goedkoop Dat het moeilijk stuk gaat. Klein en compact Handig mee te nemen. pag. 5 WP16 Stef Muller

6 Exploded View = netsnoer Voorziet de machine van stroom. 2= bescherming voor de ventilator Beschermt de vinnen voor eventuele schade of ter voorkoming van letsel 3= kap voor de machine Geeft de machine een uiterlijk en beschermt voor eventuele schade 4= voet Hierop staat de machine en wordt de elektronica in verwerkt 5= plastic bord waar de elektronica opzit Hierop zit de elektronica zoals de netsnoer en de schakelaar. pag. 6 WP16 Stef Muller

7 6= moertjes en boutjes Hiermee worden de verschillende onderdelen aan elkaar vast gemaakt. En wordt ook de elektronica mee geregeld. 7= machine voor aandrijving ventilator De machine zorgt door middel van elektromagnetisme dat de vinnen gaan draaien. pag. 7 WP16 Stef Muller

8 Functieboom Koele lucht blazen Vinnen gaan draaien As gaat draaien Spoel creëert elektromagnetisch veld Ventilator draait heen en weer Stroom loopt naar spoel 3 draden lopen naar spoel Schakelaar zorgt voor de juiste draad 3 draden lopen naar de schakelaar Netsnoer wordt opgedeeld in 3 draden Stroom komt uit de muur via netsnoer pag. 8 WP16 Stef Muller

9 Programma van eisen Nummer Eis Eenheid Bron Datum Groep 1 Productie 1.1 De massa van het product moet tussen de 3-5kg liggen. Kg Hoofd werkplaats Het product moet met moertjes, boutjes en kliksystemen vast worden gemaakt. n.v.t Opdrachtgever Het product moet een hoogte hebben van 30-40cm cm Klantwens Groep 2 Duurzaamheid 2.1 Levensduur moet minimaal 10 jaar zijn jaren Opdrachtgever Het product moet bij het huisvuil geplaatst kunnen worden wanneer hij stuk gaat. n.v.t Klantwens Groep 3 Energie 3.1 Het product moet een gemiddeld verbruik hebben van tussen de 9kWh en de 11kwh per jaar. kwh/annum Hoofd werkplaats Het product moet een rendement hebben tussen de 10-20% % Opdrachtgever Groep 4 Overbrengingen 4.1 Het product moet met mechanische en elektrische overbrengingen werken. Groep 5 Verbindingen n.v.t Opdrachtgever Het product moet met kracht- en vorm opsluitingen aan elkaar vast worden gemaakt. n.v.t Hoofd werkplaats pag. 9 WP16 Stef Muller

10 5.2 Het product mag geen materiaalversmeltingen hebben als verbindingstechniek. Groep 6 Productietechnieken 6.1 Het product moet in massaproductie gemaakt kunnen worden. Groep 7 Materialen 7.1 Het product mag niet kapot gaan wanneer je het in de regen laat staan. 7.2 De materialen die gebruikt worden moeten zo licht mogelijk zijn n.v.t Klantwens n.v.t Opdrachtgever n.v.t klantwens Kg Opdrachtgever pag. 10 WP16 Stef Muller

11 2D Tekening van de schakelaar pag. 11 WP16 Stef Muller

12 Vooraanzicht van de schakelaar Zijaanzicht van de schakelaar pag. 12 WP16 Stef Muller

13 Materie Activeren apparaat Functieblokschema As gaat draaien Vinnen gaan draaien Stoppen apparaat Energie Netsnoer in het stopcontact Toevoeren van stroom Stroom omzetten in elektromagnetisme Stoppen energie toevoeren pag. 13 WP16 Stef Muller

14 Functie Ventilat or draait heen en weer Morfologisch overzicht Voorbeelden Tandwieloverbrengingen Aparte elektromotor Mankracht Vinnen van ventilat or draaien Verbrandingsmotor Elektromotor Mankracht De ventilat or laten staan Voet Pootjes Ophangen Voeding Accu Netstroom Generator Zonnepanel en Ventilat or bediene n Schakelaar Afstandsbediening Software op je computer pag. 14 WP16 Stef Muller

15 10N 20cm VLS 4Nm 20cm 10N Het plaatje hierboven laat zien hoe het moment op de vinnen van de ventilator werken. Het moment dat op de vinnen werkt is als volgt berekend. Er werken twee gelijke momenten op de vinnen en die verdeel ik onder M 1 en M 2 waarbij M 1=M 2. Een moment is uit te rekenen door de kracht te vermenigvuldigen met de arm. M=r*F waarbij r=arm in (m) en F=kracht in (N). Het totale moment dat op de ventilator werkt is M totaal=m 1+M 2. M 1=r*F, M 1=0,2*10, M 1=2Nm. M 1 is gelijk aan M 2. Dus M totaal=2+2=4nm. Er werkt dus een moment van 4Nm op de vinnen van de ventilator Overbrengingen In een ventilator zitten verschillende overbrengingen zoals elektrische en mechanische. Overbrengingen zijn handig omdat je van een beweging en ander soort beweging kan maken. In mijn ventilator zijn er 2 mechanische overbrengingen. De tandwieloverbrenging en de wormwieloverbrenging. Deze overbrengingen zijn nodig om de ventilator heen en weer te laten bewegen. De elektrische overbrenging is dat je stroom door een spoel laat lopen en dat daardoor een magnetisch veld ontstaat waardoor de as waaraan de vinnen vast zitten gaat draaien waardoor de vinnen dus lucht gaat blazen. (2) Verbindingen Verbindingen zijn nodig om 2 onderdelen aan elkaar vast te maken. Dit is onder te verdelen in 3 categorieën: krachtopsluiting, vormopsluiting en materiaalversmelting. In mijn ventilator is 1 soort krachtopsluiting namelijk in de vorm van schroeven. In mijn ventilator verbinden ze de kap om de elektromotor heen. Er zijn 2 soorten vormopsluitingen in mijn ventilator namelijk in de vorm van moeren & bouten en als tandwielen. Via moeren & bouten verbind te voet zich aan de kap van de elektromotor en via tandwielen om de ventilator heen en weer te laten bewegen. En in mijn product zijn er geen materiaalversmeltingen als verbinding. (2) pag. 15 WP16 Stef Muller

16 Productietechnieken Weekijzerenkern: De weekijzerenkern die gebruikt wordt in de elektromotor wordt gevormd door spuitgieten. Ze hebben voor spuitgieten gekozen, omdat er veel weekijzerenkernen nodig zijn dus kunnen ze dit in massaproductie maken. Hierdoor kunnen ze het product goedkoper aanbieden voor de klant. (1) Spoel: De spoel in de elektromotor wordt waarschijnlijk gemaakt met de productietechniek vlechten. Het onderdeel waarop het koperdraad gevlecht moet worden, wordt vastgezet op een ronddraaiende mal. Waardoor als het ware het koperdraad wordt meegenomen en erop wordt gevlecht. (8) Kap waar de machine op zit & de voet van de ventilator: Deze onderdelen worden allebei gevormd door de productietechniek spuitgieten. Ze hebben voor spuitgieten gekozen omdat ze dit in massaproductie kunnen maken. Hierdoor wordt het product uiteindelijk goedkoper. Alleen spuitgieten werkt alleen als je meer als 5000 stuks moet maken. Wanneer je kleinere bestellingen hebt zou ik voor zandgieten of coquillegieten gaan. (1) IJzeren bescherming voor de vinnen: Omdat dit waarschijnlijk ook in massaproductie moet gemaakt worden is spuitgieten de handigste optie. Maar wanneer het niet in massaproductie hoeft zou ik voor zandgieten kiezen omdat het nog een redelijk complex onderdeel is. (1) Bord waar elektronica opzit: Dit onderdeel wordt gevormd door de productietechniek stansen. Ze hebben voor stansen gekozen omdat het snel en goedkoop kan. Daarnaast is het uitgestansde product ook nog van zeer goede kwaliteit met weinig tot geen nabewerking. (1) Moeren: Moeren kunnen op verschillende manieren gemaakt worden. Een productietechniek om dit te maken is om een hele lange staaf te extruderen. En de staaf uiteindelijk in stukjes te knippen zodat je de moeren verkrijgt. (1) Bouten: Bouten kunnen op verschillende manier gemaakt worden. Het meest gebruikte productietechniek is trekken met meervoudige matrijzen. De meervoudige matrijzen zijn ervoor om de kop van een bout bijvoorbeeld te maken. De meervoudige matrijzen zijn ook bedoeld om verschillende bouten te maken. (1) Wat mij opvalt aan de productietechniek die eventueel gebruikt kunnen zijn bij het maken van de ventilator, is dat de keuze van de productietechniek ook ligt aan de aantallen. Bij hoge aantallen is spuitgieten het handigst wat dat kan in massa productie. Maar bij kleine aantallen zijn er andere productietechniek nodig omdat die productietechniek dan het goedkoopst is. pag. 16 WP16 Stef Muller

17 Materialen Weekijzeren kern: Het materiaal dat bij de weekijzeren kern is gebruikt is weekijzer. Weekijzer is ijzer dat gemakkelijk magnetiseerbaar is door een magneet. Maar ook snel zijn magnetisatie kwijtraakt als de magneet weggehaald wordt. Dit maakt het materiaal ideaal voor een weekijzeren kern. (9) Spoel: Voor de spoel is het materiaal koper gebruikt. Koper is gebruikt omdat het een goede geleider is en daarmee uitstekend geschikt is voor de spoel.(6) Kap waar de machine op zit & de voet van de ventilator: Deze onderdelen zijn gemaakt met het materiaal ABS Plastic. ABS Plastic is gebruikt omdat dit slecht warmte geleid, makkelijk te vervormen is, redelijk sterk is en als klap op de vuurpijl is het ook nog redelijk goedkoop. IJzeren bescherming voor de vinnen: Het materiaal dat hiervoor gebruikt is is ijzer. Ze hebben voor ijzer gekozen omdat dit moeilijk te vervormen is. Hierdoor zijn de vinnen beschermt tegen eventuele schade en beschermt ook ter voorkoming van letsel. Bord waar elektronica opzit: Het bord is van ABS Plastic gemaakt. Ze hebben hiervoor gekozen omdat het makkelijk te vervormen is en het in allerlei vormen gemaakt kan worden. Dit maakt het ideaal voor zo n bord. Moeren en Bouten: Moeren en bouten zijn van ijzer gemaakt. Ze hebben hiervoor gekozen omdat ze erg stevig moeten zijn maar ook weer niet al te duur. IJzer is hier een goede oplossing voor. ABS Plastic: Hierboven ziet u dat ABS Plastic een goede warmtegeleider is en het redelijk goedkoop is. (6) Koper: Hierboven ziet u dat koper goed elektriciteit geleidt. (6) pag. 17 WP16 Stef Muller

18 Ijzer: Hierboven ziet u dat ijzer redelijk goedkoop is. En dat het een hoge hardheid heeft (dus moeilijk vervormbaar). (6) pag. 18 WP16 Stef Muller

19 Conclusie Onze probleemstelling was dat we een product moesten gaan ontwerpen dat koele lucht moest gaan blazen en daarnaast ook nog compact is en er goed uit ziet. Koele lucht blazen hebben we gedaan door vinnen die aan een as vast zitten te laten draaien. De as gaat draaien door middel van elektromagnetisme. Het compact maken van de ventilator hebben wij gedaan om de motor en de elektronica van elkaar te scheiden. Zo hebben we de elektronica in de voet verwerkt van de ventilator en de motor op de voet verwerkt. Daarnaast is er een kap op de ventilator geplaatst die de motor beschermt tegen eventuele schade of te voorkoming van letsel. Doordat er een kap om de elektromotor heen zit en de elektronica in de voet verwerkt is geeft het een goed uiterlijk. Er gaat een netsnoer via de onderkant in de voet en aan de bovenkant draaien de vinnen. Dus je ziet geen enkele bedrading of andere dingen die je eigenlijk niet hoort te zien. Kortom we hebben een hoop elementen in een compact apparaat gestopt dat er ook nog is goed uit ziet en als allerbelangrijkst blaast het koele lucht. Bronnen (1) Industriële productie boek 5 e druk Prof. Dr. Ir. H.J.J. Kals, Ir. Cs. Buiting-Csikós, Ir. C.A. van Luttervelt Ir. K.A.Moulijn, Ir. J.M. Ponsen en Ir. A.H. Streppel. (2) (3) (4) Materiaalkunde boek 9 e editie Kenneth G. Budinski en Michael K. Budinski. Nederlandse bewerking William Wei. (5) Rapport over rapporteren boek 7 e druk Wim Hoogland, Roel Dik en Ingrid Brand. (6) CES Edupack programma (7) Ontwerpen van technische innovaties boek 2 e druk Inge Oskam, Paul Souren, Inge Berg, Kevin Cowan, Lukien Hoiting. (8) (9) pag. 19 WP16 Stef Muller