Mélangeur de vélo CCAT 2015
Le mixeur pour vélo CCAT 2015 a été construit dans le cadre d'un projet de classe par les élèves du cours d'ingénierie 305 : Technologies appropriées de Cal Poly Humboldt. Il s'agit d'un modèle mécanique interchangeable qui peut être monté sur de nombreux vélos différents, plutôt que d'être fixé en permanence à un seul vélo stationnaire. Ce mixeur pour vélo utilise la rotation de la roue arrière du vélo pour actionner un arbre vertical qui entraîne les lames du mixeur. Il est très efficace pour la préparation de smoothies et sa construction est relativement simple.
Contexte
Français Les étudiants Bryce Goldstein Goldstein et Carley Bramhill ont conçu et construit un mixeur à vélo pour être utilisé et exposé au CCAT , situé à Cal Poly Humboldt à Arcata, en Californie, aux États-Unis. Le projet fait partie du cours ENGR 305 : Technologie appropriée de Lonny Grafman au semestre de printemps 2015 (janvier - mai). Le mixeur à vélo original du CCAT a été construit en 1997 par le consultant Bart Orlando et l'étudiante Saramie Williams, et il a été utilisé au CCAT et lors d'événements sur tout le campus. [ 1 ] Malheureusement, cette icône de la technologie appropriée a depuis été cassée et perdue. Le CCAT aimerait qu'un autre mixeur à vélo soit construit pour démontrer l'utilisation de la puissance du pédalage.
Énoncé du problème
L'objectif de ce projet est de concevoir un mixeur à vélo, destiné à être exposé et utilisé au Campus Center for Appropriate Technology ( CCAT ) de Cal Poly Humboldt à Arcata, en Californie, aux États-Unis. Cette itération sera de conception mécanique, transposant directement l'impulsion générée par le pédalage du vélo au fonctionnement du mixeur. L'objectif est de conserver une conception aussi simple que possible afin d'améliorer l'efficacité et de garantir que toute maintenance ultérieure puisse être effectuée par n'importe quel adulte, avec ou sans compétences mécaniques.
Critères d'évaluation des projets
Les critères suivants serviront à évaluer les projets potentiels et à choisir le plus adapté à ce projet. Ils ont été choisis sur la base des suggestions de Julian Quick, notre contact CCAT pour ce projet, ainsi que de Bart Orlando, qui nous assiste gracieusement en tant que conseiller externe. L'échelle (de 1 à 10) représente le poids de chaque critère (du plus faible au plus élevé).
| Critères | Contraintes | Poids (1-10) |
|---|---|---|
| Fonctionnalité et stabilité | Lorsqu'on pédale, le mixeur doit rester fermement en place, tout en mélangeant les fruits et la glace dans un laps de temps raisonnable. | 10 |
| Sécurité | Doit être sûr à utiliser, y compris les sections du mélangeur et du vélo. | 10 |
| Éducation | Doit démontrer l’utilisation de la puissance du pédalage. | 9 |
| Facilité d'utilisation | Peut être utilisé par une seule personne sans assistance. | 9 |
| Maintenabilité | Une personne ayant des compétences mécaniques faibles à moyennes devrait être capable de l'entretenir et de le réparer. | 8 |
| Coût | Doit coûter moins cher que le prix de détail pour les alternatives commerciales. | 6 |
| Reproductibilité | La conception doit être relativement simple, utilisant des composants faciles à acquérir. | 6 |
| Esthétique | Doit être suffisamment attrayant pour être exposé. | 4 |
Revue de la littérature
Ce qui suit est un bref aperçu de la littérature et des ressources Web disponibles concernant le CCAT Bike Blender 2015.
Notions de base sur Bike Blender
La puissance du pédalage est une technologie répandue dans la plupart des pays du monde. Elle est utilisée pour le transport et, dans certains cas, pour la production d'électricité ou le travail mécanique. [ 2 ] La puissance du pédalage est utile car les vélos sont conçus pour supporter un poids important et transformer l'énergie cinétique humaine en énergie mécanique à faible frottement. Selon la littérature analysée par une équipe de projet sur un ancien mixeur pour vélo, « une puissance de 71 watts peut être maintenue pendant 60 à 120 secondes à 90 tr/min » par un homme adulte non entraîné au pédalage. [ 3 ] L'un des objectifs d'un mixeur pour vélo est de remplacer un mixeur classique, énergivore, par une méthode plus durable de préparation de smoothies. Un mixeur pour vélo peut également être utilisé comme outil pédagogique, en plus d'être un appareil électroménager. Il permet de démontrer l'utilisation de la puissance du pédalage et d'intéresser les enfants à un mode de vie sain. [ 4 ] [ 5 ]
Préoccupations concernant le Bike Blender
Un mixeur à vélo peut paraître une idée saugrenue pour certains. Pourquoi investir de l'énergie et des ressources dans un appareil qui n'a qu'une seule fonction ? Nous construisons ce mixeur pour vélo afin de démontrer les utilisations alternatives des pièces de vélo et de l'énergie humaine, plutôt que de créer un produit accessible à tous. De plus, les mixeurs électriques fonctionnent à l'électricité du réseau, généralement produite à partir de sources non renouvelables comme le charbon ou le gaz naturel.
Types de mixeurs pour vélo
Il existe plusieurs types de mixeurs pour vélo. Chacun présente des avantages et des inconvénients, comme décrit ci-dessous.
Mécanique
Les mixeurs mécaniques à vélo utilisent l'énergie mécanique pour fonctionner directement, contrairement à un moteur. Ils comportent généralement moins de pièces et sont plus faciles à entretenir sans connaissances avancées.
Électricité
Les mixeurs électriques pour vélos convertissent l’énergie mécanique en énergie électrique pour faire fonctionner le mixeur.
Mobile
Notre mixeur-vélo est mobile, ce qui signifie qu'il peut être utilisé comme un vélo normal si le support est retiré. Ce mixeur-vélo mobile s'adapte également à de nombreux vélos et est relativement facile à transporter. Notre conception s'inspirera de certaines idées et matériaux présentés dans la vidéo « Construisez votre propre mixeur-vélo » de Foodshare.net. [ 6 ]
Stationnaire
Certains mixeurs à vélo sont fixes, ce qui signifie que l'ensemble du système est intégré à un vélo d'appartement. Le nôtre étant destiné à l'exposition et à la formation, nous avons d'abord pensé qu'un vélo d'appartement serait plus facile à construire et plus robuste. Un autre avantage du mixeur à vélo d'appartement est la possibilité de fixer une table ou un plateau à l'avant du système pour que l'opérateur puisse y déposer les matériaux à mélanger. Cependant, nos clients ont estimé qu'un mixeur mobile répondrait mieux à leurs besoins, et c'est ce que nous avons conçu.
Conception de matériel d'interprétation
Le CCAT n'a demandé aucun matériel d'interprétation. D'après d'autres projets du CCAT, il pourrait être utile d'installer un panneau expliquant comment l'utiliser en toute sécurité et en quoi il est pertinent pour la technologie appropriée et l'objectif du CCAT. [ 7 ]
Calendrier proposé
Ce calendrier était destiné à nous guider afin que nous sachions sur quoi travailler à un moment précis du semestre. Il a également permis à notre client, CCAT, d'avoir un aperçu de la manière dont nous comptions atteindre les objectifs de notre projet dans les délais impartis.
| Semaine du semestre (date) | Tâche | Description |
|---|---|---|
| 1 (19 janvier 2015) | Options de projet présentées | Lonny nous a parlé des options de projets |
| 2 (26 janvier) | Sélection des projets, équipes constituées | Nous avons choisi le mixeur à vélo et sommes allés au CCAT pour commencer les recherches |
| 3 (2 février) | Explorer les options et le site du projet | Nous sommes allés au CCAT pour examiner leurs pièces de vélo et parler aux employés des critères et des spécifications. |
| 4 (9 février) | Recherches complémentaires | Nous sommes allés chez CCAT pour tester le fonctionnement de leurs pièces de vélo stationnaire. Nous avons également découvert où sont stockés leurs outils et leur matériel. |
| 5 (16 février) | Options de conception de terrain au client | Nous avons présenté les options - « bar à smoothies » stationnaire ou mixeur à pédale amovible et portable - à CCAT et ils ont choisi la seconde option. |
| 6 (23 février) | Recherche de mélangeurs mobiles | Effectuez des recherches plus approfondies, en vous concentrant sur la stabilité et la facilité de fixation aux différents modèles de vélos. Évaluez également les coûts et le budget. |
| 7 (2 mars) | Concevoir, rassembler les matériaux | Faites des plans et des conceptions. Faites vos courses, commandez, poursuivez vos recherches. |
| 8 (9 mars) | Commencer à construire | Continuez à acquérir des pièces et commencez à assembler les choses. |
| 9 (23 mars) | Construire et dépanner | À ce stade, nous devrions avoir commencé à assembler les pièces du puzzle et avoir une idée de ce qui ne fonctionnera pas. |
| 10 (30 mars) | Tests et dépannage | Continuez à construire, soyez frustré. |
| 11 (6 avril) | Concevoir des supports d'interprétation | Prévoyez la signalisation, les instructions, etc. |
| 12 (13 avril) | Travaux divers | Ajuster la conception du mélangeur, si nécessaire, concevoir et obtenir du matériel pour les supports d'interprétation. |
| 13 (20 avril) | Travaux divers | Construction de Blender, création de matériel d'interprétation. |
| 14 (27 avril) | Mélangeur complet | Le mixeur devrait être terminé à ce stade. Travaillez sur le matériel d'interprétation. |
| 15 (4 mai) | Matériel d'interprétation complet | Finitions du mixeur et du matériel d'interprétation. |
| 16 (11 mai) | Avoir tout terminé | Rendre les choses jolies et présentables |
Coûts
Voici notre budget pour le projet. Il inclut le coût des matériaux, calculé sur la base des prix payés, le coût supposé si un membre de l'équipe ne possédait pas déjà un matériau, et certains matériaux provenant de CCAT ou de sources de rebut. CCAT dispose d'un budget de 200 $ pour notre projet ; nous devions donc maintenir le coût total inférieur à ce montant. De plus, une version commerciale de cet appareil est actuellement vendue 250 $. Le coût de production optimal pour notre version a donc été déterminé comme étant bien inférieur à cette valeur.
| Quantité | Matériel | Source | Coût ($) | Total ($) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Mixer | Friperie | 6,00 | 6,00 |
| 1 | Support de rangement pour vélos | Vente au détail | 23h00 | 23h00 |
| 1 | mandrin de perçage | Vente au détail / ferraille | 10.00 | 10.00 |
| 1 | Support d'entraînement pour vélo | eBay | 50,98 | 50,98 |
| assorti | écrous/boulons/etc. | Quincaillerie | 10.00 | 10.00 |
| 1 | Planche de bois de récupération | gratuit | 0,00 | 0,00 |
| 1 | Roue de skateboard | gratuit | 0,00 | 0,00 |
| Coût total | 99,98 $ | |||
Construction
Nous avons construit le vélo mixeur avec les matériaux listés ci-dessus. Le tableau suivant présente nos méthodes de construction.
Choisir le type de vélo à assembler. CCAT avait ces vieux vélos stationnaires dans sa réserve, que nous avons reconnus comme des vestiges de projets antérieurs. Nous ne les avons finalement pas utilisés, préférant un modèle mobile. À la place, nous avons acheté un support de rangement pour vélo et un support d'entraînement, qui se fixent sur un vélo de route classique.
Facultatif : Démontez la base d'origine de votre blender. Cela vous permettra de comprendre son fonctionnement et d'utiliser certaines pièces internes pour construire la nouvelle base.
Démontez cette pièce de l'intérieur du socle du mixeur. Un côté du support extérieur peut être vissé dans le socle en bois pour maintenir l'arbre d'entraînement en place, comme illustré à l'étape suivante.
Découpez la planche de bois à la taille du porte-vélos, puis découpez un trou rond de la taille de la roue du skateboard. Ce trou doit être légèrement décalé vers la gauche, d'environ 1,25 cm. Le nôtre a été percé au centre, ce qui était une erreur. Vissez la moitié des supports métalliques de l'étape précédente dans la planche afin qu'ils soient centrés sur ce trou. Assemblez ensuite l'arbre de transmission à l'aide d'une tige métallique, d'un mandrin, d'un accouplement à visser et d'un accouplement rectangulaire (photo ci-dessus).
Assemblez le reste de l'arbre de transmission, avec le mandrin de perçage à une extrémité et le raccord du mélangeur à l'autre. Il n'est pas entièrement assemblé sur cette photo, car nous avons essayé de fixer différentes pièces cylindriques à l'arbre de transmission. Le roulement central de la roue du skateboard est retiré afin de pouvoir y placer la tige et la faire tourner librement. La roue est ensuite collée dans le trou de la planche.
La base du pichet (nous avons utilisé une base en acier) est ensuite vissée à la planche. Elle doit être centrée sur le support et la roue, de sorte que l'arbre de transmission dépasse par le haut, là où le raccord du mixeur se fixe à la pièce d'accouplement rectangulaire. Cette pièce métallique non fixée doit être conservée dans le sac de rangement des pièces lorsqu'elle n'est pas utilisée. La planche est ensuite collée ou vissée sur le porte-vélos, de sorte que l'arbre de transmission passe à travers les barres.
Le produit fini, vu du dessous. Sous la base du blender, on peut voir le mandrin de perçage, qui appuie sur le pneu du vélo et fait tourner l'arbre d'entraînement du blender lorsque la roue tourne. L'idée d'utiliser un mandrin de perçage nous est venue d'une vidéo de Foodshare.net [ 6 ].
Opération
Placez la roue arrière du vélo sur le support d'entraînement.
Fixez l'ensemble porte-bagages/base au vélo à l'aide des vis fournies dans le sachet « Pièces pour vélo ». L'arbre de transmission doit être fermement placé contre le côté gauche du pneu.
Placez cette pièce d'accouplement dans le trou en haut de la base et placez le pichet du mixeur dessus.
Placez les ingrédients dans le bol du mixeur et remettez le couvercle. Vous pouvez maintenant enfourcher votre vélo et commencer à pédaler.
Savourez votre smoothie !
Maintenance
Le mixeur pour vélo devra être rangé dans un endroit où il ne rouillera pas et où toutes les pièces pourront être rangées pour éviter de les perdre. De plus, le pichet doit être lavé après utilisation pour le maintenir propre et hygiénique. Les petites pièces, comme les vis et le raccord, sont particulièrement importantes. Elles sont emballées dans un sac plastique étiqueté « Pièces du mixeur pour vélo ». Le raccord peut être particulièrement facile à perdre si quelqu'un l'oublie dans le socle du mixeur pendant le transport.
Calendrier d'entretien
Nous n’avons pas élaboré de calendrier régulier de maintenance, car ce projet n’aura probablement besoin d’être entretenu qu’à chaque fois qu’il sera utilisé.
Conclusion
Résultats des tests
Tout fonctionne ! Un simple coup de pédale sur le vélo de Carley a fait tourner les lames du blender très vite et bruyamment. Carley l'a testé avec une petite quantité de glace, et le blender a réussi à piler la glace et à produire un excellent smoothie. Nous recommandons d'utiliser de la glace pilée pour vos futurs smoothies afin d'éviter les grumeaux et de ne pas trop solliciter le blender.
Discussion
Au final, nous avons créé un mixeur à vélo vraiment sympa, peu coûteux et peu exigeant en termes d'expérience et d'outillage. Le plus difficile a été de trouver une pièce cylindrique pour transférer la rotation de la roue du vélo à l'axe de rotation du mixeur. Le mandrin de perçage a parfaitement fonctionné. De plus, nous avons cherché à créer un modèle légèrement différent de tous les mixeurs à vélo rencontrés lors de nos recherches, sans instructions spécifiques. Par conséquent, la conception du mixeur était parfois complexe, et comme nous utilisions des pièces de récupération, il était parfois difficile de le reproduire à l'identique.
Leçons apprises
Nous avons beaucoup appris sur les vélos et les mixeurs. Aucun de nous n'avait beaucoup d'expérience avec ces deux appareils, hormis leurs utilisations habituelles. En démontant le mixeur, nous avons été fascinés par son fonctionnement interne. Nous avons également été surpris de la complexité de trouver des pièces adaptées à ce projet, comme mentionné précédemment.
Prochaines étapes
À l'avenir, le CCAT souhaitera peut-être disposer de supports d'interprétation pour accompagner le mixeur à vélo. Une fiche d'instructions et d'entretien serait particulièrement utile. Nous espérons que le CCAT conservera nos courriels dans ses archives et nous contactera en cas de besoin. J'espère également que le mixeur à vélo sera utilisé lors de futurs événements !
Dépannage
| Problème | Solution |
|---|---|
| Le pichet ne se fixe pas à la base | Utilisez le raccord du mixeur. Il est petit et doit être rangé avec les autres petites pièces (vis, etc.) dans un sac. Ne le perdez pas ! Nous ne l'avons pas fixé, car on nous a conseillé de le conserver plus longtemps sans le coller. |
| Comment l'attacher à un vélo ? | Voir les instructions. |
| Les lames ne tournent pas | Vérifiez que le mandrin de la perceuse est bien calé contre le pneu du vélo. Assurez-vous également que la pièce d'accouplement relie les lames à la base. Si tout est en ordre, il se peut que quelque chose bloque la rotation des lames. |
| Tout le reste échoue | Recherchez sur Internet ou contactez Bryce ou Carley . |
Équipe
Printemps 2015
- Bryce Goldstein
- Carley Bramhill
Références
- ↑ Projets avec Bart
- ↑ McCullagh, James C. « La puissance du pédalage au travail, dans les loisirs et dans les transports »
- ↑ Mélangeur de vélo Bike Rodeo
- ↑ Mixeur à vélo de santé publique
- ↑ Arizona 4-H et UnitedHealthcare élargissent leur partenariat « Eat 4-Health » ; utilisent la « puissance du vélo » pour aider les jeunes à lutter contre l'obésité et encourager un mode de vie sain. Hospital Law Weekly. 3. 2014.
- ↑ Pedal Power Binder au CCAT
Autres sources d'information utiles
- Hazeltine et Bull, « Guide pratique des technologies appropriées », pp. 612-614
- Congdon, RJ 1977. « Introduction aux technologies appropriées – Vers un mode de vie plus simple », Rodale Press.
- Paul, Terrance D. « Comment concevoir et construire un système électrique indépendant » 1981, Best Energy Systems for Tomorrow, Inc.
- Grose, Thomas. 2009. Pedal Power. ASEE Prism. 18, n° 8 : 16.
- 2007. Un mixeur à vélo pour un petit tour rapide pour boire un verre : 2e édition. The Nelson Mail. 15-14.