EindrapportMeetbank 2

Meetbank groep #2

EindrapportMeetbank 2

Module (vakcode): Thema Serieprouct (THSP1)

Beroepsproduct: Eindrapport

Groep: WP11A/B (Meetbank#2)

Periode: Blok 1,2

Ingeleverd op: 18 januari 2013

Ingeleverd door: Meetbank groep #2

Tutor: F. van Steijn

Voorwoord

Dit Eindverslag is geschreven in het kader van onze Meetbank voor het project Klein Serie Product.

Hierin vindt u al de door ons verzamelde gegevens voor het maken en gebruiken van de meetbank.Ook zijn de verslagen uit eerdere deadlines hierin toegevoegd zodat u een totaalplaatje heeft.

Als eerstejaars werktuigbouwers vonden wij dit een heel interessant project, met name omdat we onze meetbank zelf in de werkplaats moesten maken.

Dit eindverslag is voor iedereen die iets meer over onze meetbank te weten wilt komen.Bijvoorbeeld over hoe het plan is gekomen om het op deze manier te bouwen.Of welke onderdelen welke maten nodig hebben om de meetbank te kunnen maken.

Ten slotte willen wij Koppert Machines en Zonen B.V. bedanken voor de gastvrijheid en de excursie door het bedrijf. Het was een interessant bedrijf in een voor ons nog vrijwel onbekende sector.

Delft, januari 2013

InhoudsopgaveSAMENVATTING..................................................................................................................................................................................... 5

INLEIDING................................................................................................................................................................................................ 6

PLAN VAN AANPAK............................................................................................................................................................................... 7DE ACHTERGRONDEN................................................................................................................................................................................................... 7DOELSTELLING EN PROBLEEMSTELLING....................................................................................................................................................................8DE PROJECTOPDRACHT................................................................................................................................................................................................. 9PROJECTACTIVITEITEN............................................................................................................................................................................................... 10PROJECTGRENZEN EN RANDVOORWAARDEN..........................................................................................................................................................12BEROEPSPRODUCTEN................................................................................................................................................................................................. 14KWALITEITSBEWAKING.............................................................................................................................................................................................. 15PROJECTORGANISATIE................................................................................................................................................................................................ 16DE PLANNING............................................................................................................................................................................................................... 17KOSTEN EN BATEN......................................................................................................................................................................................................18RISICOANALYSE........................................................................................................................................................................................................... 19BIJLAGE I: PLANNING................................................................................................................................................................................................. 20BIJLAGE II: PVE.......................................................................................................................................................................................................... 21

CONCEPTRAPPORT............................................................................................................................................................................ 22INLEIDING..................................................................................................................................................................................................................... 22FUNCTIEANALYSE........................................................................................................................................................................................................ 23PVE………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….24ALTERNATIEVEN......................................................................................................................................................................................................... 26

Alternatief 1............................................................................................................................................................................................................ 26Alternatief 2............................................................................................................................................................................................................ 27Alternatief 3............................................................................................................................................................................................................ 28Alternatief 4............................................................................................................................................................................................................ 29Alternatief 5............................................................................................................................................................................................................ 30

MORFOLOGISCH OVERZICHT......................................................................................................................................................................................31CONCEPTEN.................................................................................................................................................................................................................. 32

Concept 1.................................................................................................................................................................................................................. 32Concept 2.................................................................................................................................................................................................................. 33

KEUZEMATRIX.............................................................................................................................................................................................................. 34EINDCONCEPT.............................................................................................................................................................................................................. 35BIJLAGE I...................................................................................................................................................................................................................... 36BIJLAGE II..................................................................................................................................................................................................................... 37

TECHNISCH PRODUCT DOSSIER..................................................................................................................................................... 38EINDCONCEPT.............................................................................................................................................................................................................. 38MATERIAALKEUZE...................................................................................................................................................................................................... 39ONDERDELENLIJST...................................................................................................................................................................................................... 40VOORCALCULATIE KOSTEN EN BATEN.....................................................................................................................................................................41BEREKENINGEN........................................................................................................................................................................................................... 43CONCLUSIE................................................................................................................................................................................................................... 44

EINDCONCLUSIE.................................................................................................................................................................................. 45

AANBEVELINGEN................................................................................................................................................................................ 45

EXCURSIE KOPPERT MACHINES………………………………………………………………………………………………………………………46BIJLAGE I: BEWERKINGSBLADEN.............................................................................................................................................................. 47BIJLAGE II: AFBEELDINGEN.......................................................................................................................................................................50BIJLAGE III: INVENTOR TEKENINGEN...........................................................................................................................................................51

Samenvatting

Dit rapport wordt behandeld in project van blok 2 van het propedeuse jaar. Het is de opdracht om een meetbank te ontwerpen en te maken voor kleine motortjes. Hierbij wordt het koppel gemeten, het start koppel en het toerental. Het motortje moet makkelijk lost te koppelen zijn en de meetbank moet zo gemaakt zijn dat er verschillende motortjes op kunnen worden aangesloten.

- De volgende hoofdstukken behandelen:- Het plan van aanpak- Het conceptrapport- Het Technisch product Dossier

Dit hebben we gedaan doormiddel van Autodesk Inventor 2012. Uiteindelijk hebben wij een werkend prototypen van ons ontwerp gemaakt.

5

Inleiding

De opdracht van dit project is het maken van een meetbank voor een hobbyist. Er zijn hobbyisten die hun eigen motortje maken. Hierbij willen ze dan het (start)koppel meten en het toerental. De opdracht is opgesteld door de Haagse Hoge School vestiging Delft.Het ontwerp komt tot stand door veel te overleggen met de projectgroep. Er worden verschillende concepten en aan de hand van een plan van eisen wordt er uitgezocht wat het beste concept is, die vervolgens dan verder uitgewerkt wordt.

6

Plan van aanpak

De Achtergronden

Het project serieproduct wordt uitgevoerd in opdracht van de Haagse Hogeschool Delft. De HHS Delft heeft het project bedacht als opdracht in blok twee van het eerste jaar van de studie werktuigbouwkunde. Het product moet zo uitgewerkt worden dat het daadwerkelijk gemaakt zou kunnen worden op de HHS Delft. Het is de bedoeling dat het product in kleine series wordt gemaakt. Het product moet zo ontworpen worden dat het in de werkplaats op de HHS Delft gemaakt kan worden. In de werkplaats zijn beperkt aantal productie technieken. Bij het ontwerpen moet dus opgelet worden hoe het product gemaakt kan worden. Dit project wordt al een aantal jaar gedaan door de studenten van het eerste jaar werktuigbouwkunde van de HHS Delft. Het project is in de jaren wel wat veranderd maar ziet zo veel dat het een heel ander product is geworden. Wel is er een ander project bij gemaakt. Bij dit project moet er een compressor gemaakt worden. dit project is er bij gevoegd om niet alle studenten het zelfde project te laten doen.

7

Doelstelling en probleemstelling

DoelstellingDe doelstelling is om een meetbank te ontwerpen voor de hobbyist die makkelijk in het gebruik is. Het product moet voorbereid worden voor een klein serie product van 120 stuks per jaar op de TISD. Het meetbankje moet zo universeel mogelijk gemaakt worden. Ook moet het een zeer nauwkeurig en compact meetbankje worden.

Probleemstelling Op dit moment is er op de markt nog geen meetbank om de kracht van een klein motortje te meten. Dat is jammer omdat hobbyisten wel een motortje kunnen maken, maar ze kunnen niet de kracht van zo’n motortje meten. Dit kan dus opgelost worden door dit project.

8

De projectopdracht

De opdracht is een meetbankje ontwerpen waarmee hobbyisten de kracht van hun motortje kunnen meten. Er moet dus duidelijk onderzocht worden hoe deze kracht gemeten kan worden. Ook moet het motortje meerdere keren te gebruiken zijn en mag het dus niet stuk gaan tijdens een meting. Hiervan moet een werkend prototype van gemaakt worden. De meetbank moet ook compact zijn namelijk maximaal (25cm x 20cm x 15cm) en het mag niet meer wegen dan 2kg. De toerental meting en kracht meting moeten nauwkeurig zijn tot +/- 5%.De opdracht word uitgevoerd in opdracht van Haagse Hogeschool Delft.De naam van het product zal zijn E.T.P. (Engine Test Platform)

9

ProjectactiviteitenWeek 1 PvA

Aanstellen projectleider en notulist Projectnaam bedenken Samenwerkingscontract opstellen PvA maken Voorlopig PvE PAP van de groep, bij PvA voegen Inleveren PvA Excursie adres zoeken

Week 2&3 Conceptrapport

Functie analyse meetbank Generen mogelijke oplossingen voor functies Duidelijke schets oplossingen Korte omschrijving, teken/voorbeeld per oplossing Samenvoegen in tabel Minimaal 2 mogelijke concepten Beoordelingscriteria concepten opstellen Tabel beoordelingscriteria concepten opstellen Inleveren conceptrapport

Week 4&5 TPD

Mondeling verslag aan tutor over voortgang PAP, inleveren PEERreview

Tekenpakket opstellen Materiaalkeuze onderbouwen Relevante berekeningen Bewerkingsbald voor minimaal 3 onderdelen opstellen Produceren prototype Inleveren TPD Onderdelen lijst

Week 6&7 Eindverslag

PEERreview10

Opstellen productieplan Keuze productietechnieken Testen prototype Werkplaatsplan kleinserieproduct Voorcalcalatie kostprijs Opstellen managementsamenvatting Opstellen reflectieverslag Inleveren Eindverslag vrijdag voor 13:00 Voorbereiden presentatie week 9

Week 9 Presentatie

Max 15 min. Eindontwerp Productietechnieken Problemen en oplossingen Samenwerking

Aan het einde van het project staan alle agenda’s, notulen, SC, PAP, PvA, CR, TPD, EV op BB

11

Projectgrenzen en randvoorwaarden

ProjectgrenzenVoordat de groep aan het project meetbank gaat beginnen moet de groep grenzen opstellen tot hoeverre de groep het project uitdiept en waar de groep allemaal op let tijdens het project. Deze projectgrenzen hebben ook te maken met het pakket van eisen gegeven door de opdrachtgever. Hierdoor zult u gerefereerd worden en overeenkomsten met het pakket van eisen zien. Hieronder somt de groep onze grenzen op zodat u een beeld heeft tot waar de groep werkt aan het product.

Wij zorgen ervoor datHet koppel is zo precies mogelijk is, maar als dat niet kan heeft het een maximale uitwijking van 5%Eveneens geldt dit voor onze toerentalmeterOns toerenbereik gaat tot 12000 rpmHet koppelbereik is tot 150 NcmVoor de meting mag de motor maar 40 mm in diameter zijnDe afmeting van de meetbank l x b x h is maximaal 25 x 20 x 15 cmDe massa van de meetbank zonder motortje is maximaal 2 kgDe meetbank moet geproduceerd kunnen worden op TIS-DEr moeten minstens 120 meetbankjes per jaar geproduceerd kunnen worden, daarom moet de meetbak snel en eenvoudig in mekaar gezet kunnen wordenDe motoren die afgelezen kunnen worden bedragen de series RE25 t/m RE40 van de MAXON-serieBij de meting mag de motor niet warmer worden dan 125 ᵒCVoor het Pakket van eisen proberen wij zoveel mogelijk eisen en wensen van de werkgever te verkrijgenVoor het conceptrapport zullen wij alleen 2d-tekeningen makenVoor de detaillering zullen wij zowel 2d als 3d tekeningen maken

Wij zorgen niet voor:

De betaling van de fabricageonderdelenDe verkoopReparatie

12

Randvoorwaarden:

Start project : 19 november 2012Eind project : 1 februari 2013Budget : T.B.S.

Gedurende deze tijd 7 personen a 15 uur per weekHet project vordert van fase 0 t/m 6 met de deadlines opgesteld door de werkgever

13

BeroepsproductenHier staan in het kort de door ons te leveren producten.

Plan van aanpak.Hierin staat ons plan over de aanpak van dit project. Hierin staat de probleembeschrijving en hoe we het gaan verhelpen. Verder ook de planning, methode en de doelstellingen.

Pakket van eisen.Hierin staan de eisen en wensen van de opdrachtgever in een duidelijk schema, verdeeld in verschillende categorieën, denk hierbij aan afmetingen, veiligheid en gebruikseisen.

Conceptrapport (CR).Hierin komen onze concepten met een stuk uitleg over de werking, en in een keuzematrix geplaatst. Hiermee gaan we bepalen welk(e) concept(en) het beste is/zijn. Dit geeft een duidelijk beeld welke beter zou werken dan de ander. Verder maken we hier ook een conclusie van.

Technisch Product Dossier (TPD)Hierin komen al onze concepten, uitgewerkt met tekeningen en uitleg over de werking. Verder ook nog de materiaalkeuze en onderbouwing, en de eventuele berekeningen.

EindrapportHet rapport met daarin: Het PvA, de doelstellingen, het PvE, de methode van aanpak, eventuele deskresearch, eventuele patenten en NEN-normen, de concepten, tekeningen, berekeningen en onze conclusie over het project.

PrototypeEen fysiek, werkend apparaat wat de opdrachten voor het project kan uitvoeren.

PresentatieEen presentatie met uitleg over het project, en hoe het is verlopen. Verder ook de conclusie van het project.

14

15

Kwaliteitsbewaking

Tijdens dit project worden alle producten door iedereen van de groep nagekeken en besproken daardoor kan de groep er de fouten uit halen. Als de groep er binnen de groep niet uit komt kan de groep ook nog naar de studievereniging van werktuigbouw (impuls) gaan om het door hun na te laten kijken. Doordat de producten nagenoeg foutloos zijn maakt de groep een betere en sterkere indruk op onze opdracht gever, maar zo hoopt de groep ook om op een goed eindproduct te kunnen komen. De groep maken gebruik van schetsen en keuzematrixen. Maar ook van computerprogramma’s zoals: Word, Planner, Inventor en Dropbox. Hierdoor probeert de groep zo goed en efficiënt mogelijke producten te produceren. Met de snelheid en kwaliteit zorgen we er voor dat het nodige aanwezig is, en daarna gaat de groep pas aan de lay-out werken.

16

Projectorganisatie

Projectleider: Joost Notulist: FalkoContactpersoon: Danny van der Meer

Wij zijn allen voornamelijk fulltime beschikbaar voor ons project. Uitzonderingen zijn er natuurlijk altijd.

17

De planning

Hieronder staat de planning die wij als groep de komende 7 weken aanhouden zodat we het project op tijd af hebben.

18

Kosten en baten

KostenMensuren: Onder mensuren woorden verstaan de benodigde werktijd dat een of meerdere mensen aan het werk zijn tijdens het project. Het aantal uren moet dan weer vermenigvuldigd woorden met het uren tarief waarvoor de werknemers werken. Als deze berekening gedaan is kan de kostenpost mensuren worden ingevuld.Hulpmiddelen: Kosten voor hulpmiddelen zijn bijvoorbeeld het gebruiken van machines.Materialen: Om de kosten voor de materialen te berekenen moet er besloten worden welke materialen er gebruikt gaan worden.Onvoorziene uitgaven: Onvoorziene uitgaven zijn uitgaven die niet gepland zijn. Deze post wordt opgenomen in de kosten, omdat er altijd onvoorziene uitgaven kunnen zijn.

BatenVerkoop: Het eindproduct kan verkocht gaan worden en daar kan geld mee binnen gehaald worden.Kostenbesparing: Na het opstellen van een slimme productielijn kan er geld bespaard worden in de productie.

19

Risicoanalyse

Interne risico’s:- Het niet halen van de gestelde deadlines- Het (eventueel) opbrengen van slechte producten- Afwezigheid van projectleden door ongevallen etc.- Geen overeenkomstigheid tussen projectleden- Miscommunicatie

Externe risico’s:- Slechte begeleiding van de instelling- Beschadiging motor- Onderdelen voor fabricage niet (op tijd) geleverd- Missende data die de hobbyist nog wil

20

Bijlage I: Planning

21

Bijlage II: PvE

22

Conceptrapport

Inleiding

In dit concept rapport worden de concepten die wij bedacht hebben uitgelegd. Het pakket van eisen voor dit ontwerp met de keuze matrix. Voor de verschillende onderdelen zijn er ook meer mogelijkheden om iets te meten. Deze mogelijkheden worden uitgelegd. Ook staat er een morfologisch overzicht waar de verschillende onderdelen punten krijgen van het PVE. Ten slotte het gekozen concept.

23

Functieanalyse

Ons eindconcept moet de volgende functies bezitten:

- Toerental meten- Koppel meten- Temperatuur meten- Makkelijke Bevestiging- Motors RE25-RE40 kunnen op het meetbankje- Veiligheid- Product levensduur- Design- Nauwkeurigheid +/- 5%- Digitale aflezing- Enigste product voor meting- Massa < 2kg

CriteriaMakkelijke bevestiging : niet langer durend dan 60 secMotors RE25-RE40 : verstelbare bevestigingVeiligheid : geen losse onderdelenProduct levensduur : langer dan 1 jaarDesign : Ziet het product er verkoopbaar uitNauwkeurigheid : op 1/10 af te lezenDigitale aflezing : Heeft het meetbankje een digitale aflezingEnigste : Heb je nog meer apparatuur nodigMassa <2kg : is het meetbankje lichter dan 2 kg

24

PvE PvE nummerEis Wens PVE voor de Meetbank

Veiligheid1 x Het moet niet mogelijk zi jn om met je vingers tussen de

draaiende onderdelen te komen

2 x Het meetbankje mag geen scherpe onderdelen bevatten die je makkelijk kunt aanraken

3 x Het meetbankje mag niet te heet worden

Dimensies/Gewicht4 x Maximale afmeting meetbak LxBxH = 25cmx20cmx15cm5 x Maximale massa = 2kg6 x maximale diameter motor = 40mm

Gebruik7 x Bankje moet universeel zijn met meerde soorten motortjes

(Maxon RE25 t/m RE40)

8 x Motortje moet makkel ijk en snel te koppelen zi jn op het meetbankje9 x Motortje mag niet te heet worden/doorbranden

Materiaal10 x Er mogen geen giftige materialen in het meetbankje zitten.

Productie11 x Het moet een serie productie worden van 120 stuks per jaar.12 x Het bankje moet gemaakt kunnen worden het de beschikbaren

materialen en productie technieken in TIS-D

Kosten13 x De kosten voor het produceren van de meetbank mogen niet meer

als 30% van de verkoopprijs zijn

Prestaties14 x Nauwkeurigheid koppel +/- 5%15 x Nauwkeurigheid toerental +/- 5%16 x Toerenbereik 12.000 rpm17 x Koppelbereik 200Ncm18 x Motortje mag door belasting niet warmer dan 125 graden C worden19 x Motor intact houden C.Q. niet beschadigen bij de meting20 x Meting Koppel-toeren kromme wordt automatisch uitgevoerd21 x Meting mechanisch rendement motor als functie van het koppel22 x Meting weerstand anker- en/of veldwikkelingen23 x Meting massa en massatraagheidsmoment24 x Meting thermische tijdconstante

25

24 x Meting thermische tijdconstante25 x Meting mechanische tijdconstante26 x Meting eindtemperatuur onder de nominale belasting

26

Alternatieven

Hieronder leest u de door ons bedachte alternatieven om de voorgekomen problemen bij de verschillende functies op te lossen.

Alternatief 1Het motortje wordt gefixeerd aan de plank met klemmen en gekoppeld aan de as (met tandwielen of een ander koppelsysteem).

De as wordt geremd door een arm met een remblokje die op de as gedrukt door een instelbare drukveer, om de druk van de drukveer te meten komt er ook een trekkrachtmeter aan dezelfde arm te zitten. Je kunt het geheel ijken door met bekende koppels op bepaalde toeren en een bepaalde kracht in een tabel te zetten, zo kun je er achter komen hoeveel weerstand de rem levert met een bepaalde waarde op de trekkrachtmeter.

Voordelen- Geen losse onderdelen om het koppel te meten.

Nadelen- Veer wordt slap.

- Niet heel nauwkeurig af te lezen.

- Remblokje slijt.

27

Alternatief 2

Koppelmeting met water rem

De as van het motortje draait een schoepenrad aan in een bakje met water. Het water in het bakje wordt door de draaiing verwarmt, dit kan je omrekenen naar het aantal Newton dat de motor produceert. De lengte van de schoep is dan de arm, dus dit wordt gerekend als de m in Nm.Om dan het effectieve vermogen van het motortje te meten zit er nog een extra arm aan het eind van de as. Om dan het effectief vermogen te weten gebruikt men de formule F*l*2π/60. Hierbij is F de kracht die bij de water rem wordt gemeten. l is de lengte van de arm. 2π omdat de arm ronddraait en dus een cirkel vormt. 60 omdat het per tijdseenheid gaat.

VoordelenEr is een duidelijke formule om het koppel te meten.

NadelenWater bij de motor kan voor problemen zorgen/ ook moet het water er steeds uit voor opslag.Temperatuurverschil is zo klein dat het bijna niet te meten is

28

Alternatief 3De rotor word afgeremd door een remblokje die vast zit aan de arm, doordat de rotor word afgeremd is het koppel te bereken. Er word kracht op het remblokje gezet door bovenop de arm massa’s toe te voegen.

De arm zit vast aan de arm steun door middel van een fixatie pin.

VoordelenNauwkeurig, d.m.v. formule.Makkelijk te maken.

NadelenVeel losse onderdelen.Remblokje slijt

29

Alternatief 4

Koppelmeten d.m.v. luchtweerstand.Dit principe kan gebruikt worden om een motor weerstand te geven en er dus het koppel mee uit te rekenen. Dit kan door op de as van de motor een schoep te laten draaien. Die schoep werkt dan als een soort ventilator. Wanneer je met de hand de inlaat van de ventilator een beetje dicht doet is er meer weerstand voor de motor. Het koppel is uit te rekenen door middel van de lucht weerstand en de lucht verplaatsing.

VoordelenDe ventilator kan als koeling dienen voor de motor waardoor die een constant vermogen kan leveren. De weerstand is makkelijk met de hand te regelen.

NadelenDoor het koppel te gaan bereken met dit principe is er een grote kans om rekenfouten te maken. Het is ook mogelijk dat er niet nauwkeurig gemeten kan worden omdat de lucht weerstand nooit precies te meten is met de apparaten die beschikbaar zijn.

30

Alternatief 5

Een onderdeel van de meetbank is de startkoppelmeter. Hiermee bereken je het koppel, oftewel de effectieve kracht die de elektromotor overbrengt in newtonmeter.Dit gaan we berekenen met de formule M=r*F, waarin M het koppel is, r de afstand tussen de as en de plaats van overbrenging (zie de afbeelding) en F het aantal kracht dat wordt overgebracht. Dit gaan we uitzoeken door een newtonmeter of een weegschaal op punt B te plaatsen. Als dit een weegschaal is dan moet je het aantal kilogrammen delen door 9,81 (de gravitatieconstante op aarde). Op punt A staat een vliegwiel om een afstand te kunnen creëren tussen de as en de newtonmeter/weegschaal, zodat er een effectieve straal kan worden gecreëerd om het koppel te berekenen. Doordat het vliegwiel draait D, zal er een neerwaartse kracht komen bij C, en die kracht gaan we aflezen. Wij gaan de maximale uitwijking meten van de newtonmeter/weegschaal , en daarmee berekenen we het koppel. Het koppel wordt aangegeven de eenheid Newtonmeter (Nm).

VoordelenHet is goedkoop, het enige wat jenodig hebt zijn een klein vliegwielen een newtonmeter/weegschaal.Verder is het ook makkelijk uit tewerken doordat het geen moeilijkeonderdelen vereist.

NadelenHet is niet heel precies, het gaat om kleine getallen en het kan dus eenbeetje afwijken. Verder zit er ook nog wrijving bij deze apparaten endit wordt nog niet meegenomenin de aflezing.

31

Morfologisch overzicht

Concept 1 door de nummers:2,1,2,1,1

Concept 2 door nummers: 5,2,5,1,2

32

Concepten

Concept 1

Concept 1 werkt met behulp van een licht sluis die de toeren meet dit wordt digitaal aangegeven op punt 4. Een lucht weerstand die de motor weerstand geeft. Punt 1 is een lucht snelheid meter dit wordt analoog aangegeven.

33

Concept 2

Concept 2 meet de toeren door middel van een licht sluis die meet wanneer er licht door een gat van het vliegwiel komt. En het koppel wordt berekent van het invullen van een formule op een folmule blad. In deze formule vul je de toeren in en het gewicht dat er op toegevoegt is. Voor het berekenen is ook de wrijvings coeficient deze wordt er bijgeleverd.

34

Keuzematrix

Hieronder onze keuzematrix, met de criteria waar het eindconcept volgens de groep aan moet voldoen.Hieruit blijkt duidelijk dat concept 2 een betere optie is en dit zat dan ook ons eindconcept worden.

35

Eindconcept

36

Bijlage I

37

Bijlage II

38

Technisch Product Dossier

Eindconcept

Als eerste wordt het asje van de motor in het koppelstuk die de as met de meetbank verbind geschoven. Vervolgens wordt de draaibank goed aangedraaid zodat het motortje vast zit in het midden. Hierna wordt het schroefje van het koppelstuk aangedraaid zodat de as van de motor stevig verbonden is met de motor.

Zodra de motor aangezet wordt gaan er 2 wielen draaien. Het kleinste wiel dient voor de meting van het toerental. Omdat er 2 openingen in het wiel zitten gaat het licht van de zender van de lichtsluis naar de ontvanger van de lichtsluis. Zo wordt het toerental automatisch geteld.

Om het koppel te meten komt een arm met een aluminium remblokje op de as gedrukt door middel van de kracht van een veerunster. Vervolgens wordt die veerunster steeds strakker aangespannen tot het punt dat de as niet meer draait. Dan is een waarde van de veerunster af te lezen en daarmee kan door middel van de wrijvingscoëfficiënt het Koppel worden berekend. De formule die er voor gebruikt wordt is: T= 1,4 x (de afgelezen kracht in kg x 9,81) x 10mm = koppel in mN.m

Het grote wiel dient voor het meten van de startkoppel. Er wordt een veerunster in een gat van het wiel gespannen en vervolgens zet je de motor aan. De motor gaat dan draaien tot een kracht waarbij die stopt met draaien omdat de veerunster voor teveel weerstand zorgt. Door die waarde af te lezen kun je het startkoppel berekenen.

39

Materiaalkeuze

Bij het fabriceren van de verschillende onderdelen zijn verschillende eisen meegenomen bij het maken van de uiteindelijke keuze. Zo is voor het grootste gedeelte alles uit aluminium gefabriceerd. Omdat dat goedkoop is en makkelijk is om te bewerken. Daarnaast is rubber gebruikt voor het afremmen van de motor. Dit materiaal is gekozen omdat het een hoge wrijvingscoëfficiënt heeft, waardoor het minder kracht kost om de motor af te remmen.Hout is gekozen voor de basisplaat omdat hout mooi afwerkt en omdat het sterk en licht is. Aluminium:

- Vliegwielen- As- As koppeling- Rem arm- Rem staander- Lagerhouders - Lichtsluis staander

Rubber:- Remblokje

Hout:- Houten basisplaat

40

Onderdelenlijstnummer beschrijving aantal

Samenstelling 1 'de klem'1.1x bodemplaat klem 11.2 L vormige bek geleider 21.3 schroefdraad m8 21.4 klem bek 21.5 handdraaibus met inwendig draad 41.6 geleider pin 5mm 41.7 palletje 41.8 imbus bout m6 12mm 4

Samenstelling 2 'toerenteller'2.1 plastic vlieg wiel met uitkepingen 12.2 lichtsluis 12.3 voet lichtsluis 1

Samenstelling 3 'koppel meter'3.1 staander met uitkeping en gat 13.2 arm 13.3 remblokje 13.4 pin 13.5 veerunster  13.6 wiel 13.7 wiel as 13.8 Moer m3 13.9 wielhouder 1

Samenstelling 4 'start koppel meter'

4.1aluminium vliegwiel met een aantal gaten

1

4.2 veerunster 1

Samenstelling 5 'as en bevestiging'5.1 staander met gat 25.2 as 5mm 15.3 kogellager 2

5.4as - motor koppeling (verschillende maten)

3

5.5 imbus boutje m3 10mm 25.6 Bodemplaat 1

41

5.7 bout M3 16mm 12

Voorcalculatie kosten en baten

KostenProductiekosten ~207,61 +Materiaalkosten. ~€207,61

Samenstelling 1 'de klem' ~€35,-

bodemplaat klemL vormige bek geleider schroefdraad m8 klem bekhanddraaibus met inwendig draadgeleider pin 5mmpalletjeimbus bout m6 12mm

Samenstelling 2 'toerenteller' €1,72

plastic vlieg wiel met uitkepingen €0,10* 1lichtsluis €1,62* 1

Samenstelling 3 'koppel meter' €118,15 * 1

staander met uitkeping en gat €0,57* 1arm €0.40* 1remblokje €0.13* 1pin €0,05* 1veerunster (2 veerunsters) €117,-* 1

Samenstelling 4 'start koppel meter' €0,74

aluminium vliegwiel met een aantal gaten €0,74* 1

Samenstelling 5 'as en bevestiging' ~€12,-

42

staander met gat as 5mm €1,70* 1kogellager €2,09* 2as - motor koppeling (verschillende maten)inbus boutje m3 10mm €5,- * 1

Productiekosten.Gemiddelde draaier kost 2500-3000 euro per maand op een 38 uur durende werkweek. De kosten per uur liggen dus rond de 30,- Het aantal uren is onbekend.

Overige kosten.Ongeveer €40,- Dit zijn voornamelijk nog bouten, en extra aluminium.

43

Berekeningen

We hebben de volgende formules:T=FxR Fw= Ux Fn

Hieruit volgt:T= UxFnxR

De kinetische wrijvingscoëfficiënt (U) is 1,4 van allumium op allumium.

De normaalkracht(Fn) is de kracht die af te lezen is van de kracht meter x 9,81 + het gewicht van het armpje met de remblok in de houder op het punt waar de remblok op de as druk. Dit is pas te bepalen als we het prototype af hebben.

R is de straat van het asje op het punt dat geremd wordt. Dat wordt in ons geval 10mm

De functie om het koppel van het motortje te berekenen:T= 1,4 x (de afgelezen kracht in kg x 9,81 + gewicht van het armpje) x 10mm = koppel in mNm

44

T= KoppelU= wrijvingscoëfficiëntFn= Normaalkracht R= straal van het asje Fw= wrijvingsweerstand

Conclusie

Door dit Technisch Product Dossier in te zien wordt bekend gemaakt wat ons eindconcept precies inhoud, hoe het werkt, hoe alle onderdelen eruit zien en welke onderdelen nodig zijn voor fabricage. Door de materiaalkeuze en berekeningen wordt bekend gemaakt wat het maximum van de motor is. In de bijlagen zijn de bewerkingsbladen, deze leggen uit welke bewerkingen nog aan het meetbankje gedaan moeten worden.

Wij streven naar een klein-serieproductie van ongeveer 120 meetbankjes per jaar.

45

Eindconclusie

De Meetbank is een mooie manier geworden om het (start)koppel en toerental te meten. Tijdens het project hebben we opzich weinig problemen gehad. We hebben alleen wat moeite gehad met de berekeningen omdat we nog niet veel over wrijving geleerd hadden. Aan het eind van dit blok kwam het onderwerp wrijving alsnog bij mechanica dus dit hebben we in de praktijk kunnen toepassen. Ook was het moeilijk om een goede keuze te maken uit onze concepten. Er blijkt dat er bij ieder concept voor en nadelen zijn te vinden . Het is ook belangrijk om niet meteen uit te gaan van het PVE om een concept keuze te maken. Maar ook zeker kijken of het wel haalbaar is. Dit hebben dan ook gedaan en daardoor is er een goed eindproduct uitgekomen.

Aanbevelingen

Door tijd gebrek hebben we een aantal dingen niet kunnen doen. We kunnen met ons ontwerp niet het “koppel-toeren curve” automatisch laten bepalen. Dit zou alleen handmatig kunnen door de druk op de veer iets te vergroten en vervolgens naar de toeren en het koppel te kijken en al deze waardes invoeren in een grafiek. Ook hebben we niet aan de optionele doelen van het project kunnen voldoen maar deze waren dan ook optioneel.

46

Excursie Koppert Machines

Op woensdag 16 Februari zijn we naar het bedrijf Koppert machines gegaan. Dit bedrijf maakt zaai-, oogst-, en verwerkings machines voor de land en tuinbouw. Zij maken deze machines op bestelling en hebben daarom geen voorraad. Het grootste gedeelte van de machines word geëxporteerd naar het buitenland, namelijk 80%.

Bij dit bedrijf hebben we eerst een instructie video bekeken, en het Westland vanuit een observatie ruimte vanaf boven bekeken.Daarna hebben we een snelle blik geworpen in het kantoor van de productie voorbereiding waar ontworpen word en waar ook bouwtekeningen worden gemaakt.

Toen zijn we doorgegaan naar de werkplaats waar ongeveer 10/15 man aan het werken waren aan allemaal verschillende machines en apparaten. we hebben de nieuwste innovaties en de slimste oplossingen ,zoals de oogstmachine voor veldsla en de zaairobot voor radijs, van het bedrijf mogen bekijken.

Toen hebben we de ruimte gekregen om nog wat vragen te stellen en een foto te mogen maken voor de nieuwste oogstmachine. Toen was de excursie afgelopen.

47

48

Bijlage I: BewerkingsbladenBewerkingsblad

Naam onderdeel: onderbrekingswiel lichtsluis

Datum: 19-12-12 Bladnr:9

Behorende bij tekening:9 Gemaakt door: Paul Vink

Onderdeelnr.: 2.1Aantal: 1 per stuk

Materiaal: aluminium

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: 10 cm diameter

Bewerkingsvolgorde:

Bewerking gereedschap machine Instelgrootheden Opmerkingen

Afmeten diameter

Passer/

schuifmaat10 cm diameter

‘’afknippen’’ hoeken

hoekschaarAfknippen van randen tot er ongeveer een cirkel overblijft.

Bijvijlen randen

vijl

Ponsen lichtdoorgang.

ponsmachine 7mm

Ponsen as ponsmachine 5mmMoet precies in midden van cirkel.

49

50

Bewerkingsblad

Naam onderdeel: Koppelstuk Motor met Meetbank as

Datum: 20-12-12 Bladnr. 21-23

Behorende bij tekening: 21-23 Gemaakt door: Danny van der Meer

Onderdeelnr.:5.4Aantal: 1 per stuk

Materiaal: aluminium

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: cilinder met 5 cm diameter en lengte van 10 cm

Bewerkingsvolgorde:

Bewerking gereedschap machine Instelgrootheden Opmerkingen

Draaien Beitel Draaibank Lengte 40mm

Draaien Beitel Draaibank Diameter 20mm

Boren Boor DraaibankDiameter 5mm, 15mm diep

BorenBinnenboor

Draaibank 1mmGat van 5mm verbreden naar 5.1mm

Boren Boor DraaibankDiameter 3mm 15mm diep

Aan de andere kant van waar het gat van 5mm geboord is

BorenBinnenboor

Draaibank 1mmGat van 3mm verbreden naar 3.1mm

borenBankschroef

Kolomboor-machine

5 mm vanaf beide zijkanten met een diameter van 3mm en een diepte van 10mm

Recht boren is hier heel belangrijk

TappenDraadtap, bankschroef

3mmDe 2 gaten van 3 mm tappen

51

Bewerkingsblad 3

Naam onderdeel: as van de meetbank

Datum: 20-12-12 Bladnr. 20

Behorende bij tekening:20 Gemaakt door: Danny van der Meer

Onderdeelnr.:5.2Aantal: 1 per stuk

Materiaal: aluminium

Hoofdafmeting uitgangsmateriaal: cilinder met 2 cm diameter en lengte van 20 cm

Bewerkingsvolgorde:

Bewerking gereedschap machine Instelgrootheden Opmerkingen

Draaien Beitel Draaibank Lengte 150mm

Draaien Beitel Draaibank Diameter 5mm

Frezen -Frees-machine

1mm diep 10mm breed

aan de rechterkant van de as alleen de bovenkant. Bij de linkerkant van de as zowel de boven als de onderkant

Bijlage II: Afbeeldingen

52

Bijlage III: Inventor tekeningen

In deze bijlage staan alle inventor tekeningen van alle onderdelen die speciaal gemaakt moeten worden.

53