Frullatore per bici CCAT 2015
Il frullatore per bici CCAT 2015 è stato realizzato come progetto scolastico dagli studenti del corso di Ingegneria 305: Tecnologia Appropriata della Cal Poly Humboldt. Si tratta di un progetto meccanico intercambiabile che può essere montato su diverse biciclette, anziché essere fissato in modo permanente a una sola cyclette. Questo frullatore per bici funziona sfruttando la rotazione della ruota posteriore della bicicletta per far girare un albero verticale che a sua volta aziona le lame. È molto efficace per preparare frullati ed è relativamente semplice da costruire.
Contesto
Gli studenti Bryce Goldstein Goldstein e Carley Bramhill hanno progettato e costruito un frullatore alimentato da bicicletta da utilizzare ed esporre al CCAT , situato presso la Cal Poly Humboldt di Arcata, California, Stati Uniti d'America. Il progetto fa parte del corso ENGR 305: Appropriate Technology di Lonny Grafman del semestre primaverile del 2015 (gennaio-maggio). Il frullatore per bicicletta originale del CCAT è stato costruito nel 1997 dal consulente Bart Orlando e dalla studentessa Saramie Williams, ed è stato utilizzato agli eventi del CCAT e di tutto il campus. [ 1 ] Sfortunatamente, questa icona della tecnologia appropriata è andata perduta. Il CCAT vorrebbe che venisse costruito un altro frullatore per bicicletta per dimostrare l'uso della potenza dei pedali.
Enunciato del problema
L'obiettivo di questo progetto è la progettazione di un frullatore azionato da bicicletta, da esporre e utilizzare presso il Campus Center for Appropriate Technology ( CCAT ) del Cal Poly Humboldt di Arcata, California, USA. Questa iterazione avrà un design meccanico, trasferendo la spinta generata dalla pedalata direttamente al funzionamento del frullatore. L'obiettivo è mantenere il design il più semplice possibile, al fine di migliorarne l'efficienza e garantire che qualsiasi futura manutenzione possa essere eseguita da qualsiasi adulto, con o senza competenze meccaniche.
Criteri di valutazione del progetto
I seguenti criteri saranno utilizzati per valutare i potenziali progetti e scegliere quello più appropriato per questo progetto. Questi criteri sono stati scelti sulla base dei suggerimenti del nostro referente CCAT per questo progetto, Julian Quick, e di Bart Orlando, che ci ha gentilmente assistito in qualità di consulente esterno. La scala (1-10) rappresenta il peso delle considerazioni (dal più basso al più alto) per ciascuno dei criteri elencati.
| Criteri | Vincoli | Peso (1-10) |
|---|---|---|
| Funzionalità e stabilità | Quando si pedala, il frullatore deve restare saldamente in posizione, frullando frutta e ghiaccio in un lasso di tempo ragionevole. | 10 |
| Sicurezza | Deve essere sicuro da usare, comprese le sezioni frullatore e bicicletta. | 10 |
| Istruzione | È necessario dimostrare di saper usare la potenza dei pedali. | 9 |
| Facilità d'uso | Può essere utilizzato da una sola persona senza assistenza. | 9 |
| Manutenibilità | Una persona con scarse competenze meccaniche dovrebbe essere in grado di ripararlo e mantenerlo in perfette condizioni. | 8 |
| Costo | Le alternative commerciali devono costare meno del prezzo al dettaglio. | 6 |
| Riproducibilità | La progettazione dovrebbe essere relativamente semplice e utilizzare componenti facilmente reperibili. | 6 |
| Estetica | Deve essere abbastanza accattivante da essere esposto. | 4 |
Rassegna della letteratura
Di seguito è riportata una breve panoramica della letteratura disponibile e delle risorse web pertinenti al CCAT Bike Blender 2015.
Nozioni di base su Bike Blender
L'energia dei pedali è una tecnologia diffusa nella maggior parte del mondo. Viene utilizzata per il trasporto e, in alcuni casi, per la produzione di elettricità o per il lavoro meccanico. [ 2 ] L'energia dei pedali è utile perché le biciclette sono progettate per sostenere un peso elevato e trasformare l'energia cinetica umana in energia meccanica a basso attrito. Secondo la letteratura esaminata da un precedente team di progetto per frullatori per biciclette, "una potenza di 71 watt può essere mantenuta per 60-120 secondi a 90 giri al minuto" da un maschio adulto non allenato che pedala. [ 3 ] Uno degli scopi di un frullatore per biciclette è quello di sostituire un frullatore tradizionale ad alto consumo energetico con un metodo più sostenibile per preparare frullati. Un frullatore per biciclette può anche essere utilizzato come strumento didattico oltre che come elettrodomestico. Può dimostrare l'uso dell'energia dei pedali e anche interessare i bambini a uno stile di vita sano. [ 4 ] [ 5 ]
Preoccupazioni per il frullatore per bici
Un frullatore alimentato da bicicletta potrebbe sembrare un'idea assurda ad alcuni. Perché dovremmo investire energia e risorse in un elettrodomestico che ha una sola funzione? Stiamo realizzando il frullatore per bicicletta per dimostrare gli usi alternativi dei componenti della bicicletta e dell'energia umana, piuttosto che per realizzare un prodotto che sarebbe desiderabile per tutti. Inoltre, i frullatori elettrici funzionano con l'elettricità di rete, che in genere è generata da fonti non rinnovabili come il carbone o il gas naturale.
Tipi di frullatori per bici
Esistono diversi tipi di frullatori per bici. Ognuno presenta vantaggi e svantaggi, come descritto di seguito.
Meccanico
I frullatori meccanici per bici utilizzano l'energia meccanica per azionare direttamente il frullatore, anziché utilizzare un motore. Generalmente, i frullatori meccanici per bici hanno meno componenti e sono più facili da manutenere, anche senza conoscenze approfondite.
Elettrico
I frullatori per biciclette elettriche convertono l'energia meccanica in energia elettrica per far funzionare il frullatore.
Mobile
Il nostro frullatore per bicicletta è mobile, il che significa che la bicicletta può essere utilizzata come una normale bicicletta rimuovendo il supporto. Il frullatore mobile può anche essere montato su diverse biciclette ed è relativamente facile da trasportare. Il nostro progetto utilizzerà alcune delle idee e dei materiali presentati nel video "Costruisci il tuo frullatore alimentato da bicicletta" di Foodshare.net. [ 6 ]
Stazionario
Alcuni frullatori per bici sono fissi, il che significa che l'intero sistema è montato su una cyclette. Poiché il nostro è destinato all'esposizione e alla didattica, inizialmente abbiamo pensato che una cyclette sarebbe stata più facile da costruire e più robusta. Un altro vantaggio del frullatore per bici fissa è la possibilità di fissare un tavolo o un vassoio alla parte anteriore del sistema in modo che l'operatore possa appoggiare i materiali da frullare. Tuttavia, i nostri clienti hanno ritenuto che un frullatore mobile sarebbe stato più adatto alle loro esigenze, quindi lo abbiamo realizzato.
Progettazione di materiali interpretativi
Il CCAT non ha richiesto alcun materiale interpretativo. Sulla base di altri progetti del CCAT, potrebbe essere utile disporre di un cartello che spieghi come utilizzarlo in sicurezza e perché è rilevante per la tecnologia appropriata e per lo scopo del CCAT. [ 7 ]
Cronologia proposta
Questa timeline era intesa come guida, in modo che sapessimo su cosa avremmo dovuto lavorare in un determinato momento del semestre. Ha anche permesso al nostro cliente, CCAT, di avere un'idea di come intendevamo raggiungere gli obiettivi del nostro progetto entro i tempi previsti.
| Settimana del semestre (data) | Compito | Descrizione |
|---|---|---|
| 1 (19 gennaio 2015) | Opzioni di progetto presentate | Lonny ci ha parlato delle opzioni per i progetti |
| 2 (26 gennaio) | Selezione del progetto, team formati | Abbiamo scelto il frullatore per bici e siamo andati al CCAT per iniziare la ricerca |
| 3 (2 febbraio) | Esplora le opzioni e il sito del progetto | Ci siamo recati al CCAT per visionare i loro pezzi di ricambio per bici e parlare con i dipendenti dei criteri e delle specifiche. |
| 4 (9 febbraio) | Ulteriori ricerche | Siamo andati al CCAT per testare la funzionalità dei componenti delle loro cyclette. Abbiamo anche scoperto dove sono conservati i loro attrezzi e materiali. |
| 5 (16 febbraio) | Presentare le opzioni di progettazione al cliente | Abbiamo presentato alla CCAT le due opzioni: un frullatore fisso a "frullato" o un frullatore a pedale portatile e staccabile, e hanno scelto la seconda opzione. |
| 6 (23 febbraio) | Ricerca frullatori mobili | Fai ulteriori ricerche, concentrandoti sulla stabilità e sulla facilità di montaggio su diversi modelli di bici. Calcola anche costi e budget. |
| 7 (2 marzo) | Progettare, raccogliere materiali | Fai progetti e progetti. Fai shopping, ordina cose, continua a fare ricerche. |
| 8 (9 marzo) | Inizia a costruire | Continua ad acquistare i pezzi e inizia a montare il tutto. |
| 9 (23 marzo) | Costruire e risolvere i problemi | A questo punto dovremmo aver iniziato a mettere insieme i pezzi e avere un'idea di cosa non funzionerà. |
| 10 (30 marzo) | Test e risoluzione dei problemi | Continua a costruire, sarai frustrato. |
| 11 (6 aprile) | Progettare materiali interpretativi | Pianificare la segnaletica, le istruzioni, ecc. |
| 12 (13 aprile) | Vari lavori | Se necessario, modificare il design di Blender, progettare e ottenere materiali per materiali interpretativi. |
| 13 (20 aprile) | Vari lavori | Creazione di Blender e materiali interpretativi. |
| 14 (27 aprile) | Frullatore completo | Il frullatore dovrebbe essere completato a questo punto. Lavorate sui materiali interpretativi. |
| 15 (4 maggio) | Materiali interpretativi completi | Ultimi ritocchi al frullatore e ai materiali interpretativi. |
| 16 (11 maggio) | Completare tutto | Rendi le cose belle e presentabili |
Costi
Questo è il nostro budget per il progetto. Include i costi dei materiali in base ai prezzi che abbiamo pagato, il costo stimato se un membro del team non ne possedeva già uno, e alcuni materiali non provenienti da CCAT o da fonti di scarto. CCAT ha un budget di 200 dollari per il nostro progetto, quindi dovevamo che il costo totale fosse inferiore a questo importo. Inoltre, una versione commerciale di questo dispositivo viene attualmente venduta al dettaglio a 250 dollari. Pertanto, il costo di produzione ottimale per la nostra versione è stato determinato ben al di sotto di tale valore.
| Quantità | Materiale | Fonte | Costo ($) | Totale ($) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Miscelatore | Negozio dell'usato | 6.00 | 6.00 |
| 1 | Portabiciclette | Vedere al dettaglio | 23.00 | 23.00 |
| 1 | mandrino per trapano | Vendita al dettaglio / rottami | 10.00 | 10.00 |
| 1 | Supporto per rullo da bici | Ebay | 50,98 | 50,98 |
| assortiti | dadi/bulloni/ecc. | Negozio di ferramenta | 10.00 | 10.00 |
| 1 | Tavola di legno di scarto | gratuito | 0,00 | 0,00 |
| 1 | Ruota da skateboard | gratuito | 0,00 | 0,00 |
| Costo totale | $99,98 | |||
Costruzione
Abbiamo costruito il frullatore per bici utilizzando i materiali sopra elencati. La tabella seguente mostra i nostri metodi di costruzione.
Scegli il tipo di bike blender da costruire. Il CCAT aveva queste vecchie cyclette abbandonate all'esterno, tra i rottami, che abbiamo riconosciuto come resti di progetti passati. Alla fine non le abbiamo usate, perché abbiamo optato per un modello mobile. Abbiamo invece acquistato un portabici e un supporto per rulli, che si aggancia a una normale bici da strada.
Facoltativo: smonta la base originale del tuo frullatore. Questo ti aiuterà a capirne il funzionamento e ti permetterà di utilizzare alcune delle parti interne per costruire la nuova base.
Smonta questo pezzo dall'interno della base del frullatore. Un lato della staffa esterna può essere avvitato alla base in legno per tenere fermo l'albero motore, come mostrato nel passaggio successivo.
Tagliate la tavola di legno per adattarla al portabici, quindi praticate un foro rotondo nella tavola, della dimensione della ruota dello skateboard. Questo foro dovrebbe trovarsi leggermente a sinistra del centro, di circa mezzo pollice. Il nostro era forato al centro, il che è stato un errore. Una metà delle staffe metalliche del passaggio precedente dovrebbe essere avvitata alla tavola in modo che sia centrata rispetto a questo foro. Quindi iniziate ad assemblare l'albero motore utilizzando un'asta di metallo, un mandrino per trapano, un giunto per frullatore e un giunto rettangolare (nella foto in alto).
Assemblare il resto dell'albero motore, con il mandrino del trapano a un'estremità e il giunto del frullatore all'altra. In questa foto non è completamente assemblato, poiché stavamo sperimentando il fissaggio di diversi pezzi cilindrici all'albero motore. Il cuscinetto centrale della ruota dello skateboard viene rimosso in modo da poter inserire l'asta al suo interno e consentirne la rotazione libera. La ruota viene quindi incollata nel foro della tavola.
La base della brocca (noi abbiamo usato una base in acciaio) viene quindi avvitata alla tavola. Deve essere centrata rispetto alla staffa e alla ruota in modo che l'albero motore sporga dalla parte superiore, dove il giunto del frullatore si collega al pezzo di raccordo rettangolare, un pezzo di metallo non attaccato che dovrebbe essere conservato nella borsa portaoggetti quando non viene utilizzato. La tavola viene quindi incollata o avvitata al portabici in modo che l'albero motore passi attraverso le barre.
Il prodotto finito, mostrato dal basso. Sotto la base del frullatore si può vedere il mandrino del trapano, che preme contro la ruota della bicicletta e fa ruotare l'albero motore del frullatore quando la ruota gira. L'idea di utilizzare un mandrino per trapano ci è venuta dal video di Foodshare.net [ 6 ].
Operazione
Posizionare la ruota posteriore della bicicletta sul supporto del trainer.
Fissare il gruppo portapacchi/base alla bici utilizzando le viti presenti nel sacchetto con l'etichetta "Bike Blender Parts". L'albero motore deve essere posizionato saldamente contro il lato sinistro del pneumatico.
Inserire questo pezzo di collegamento nel foro situato nella parte superiore della base e appoggiarvi sopra la caraffa del frullatore.
Metti gli ingredienti nella caraffa del frullatore e rimetti il coperchio. Ora puoi salire in bici e iniziare a pedalare.
Buon appetito!
Manutenzione
Il frullatore per bici dovrà essere conservato in un luogo dove non arrugginisca e dove tutti i pezzi possano essere tenuti insieme e non vadano persi. Inoltre, il contenitore della caraffa deve essere lavato dopo l'uso per mantenerlo pulito e igienico. Di particolare importanza sono le piccole parti, tra cui le viti e il raccordo. Sono contenute in un sacchetto di plastica con l'etichetta "Ricambi per frullatore per bici". Il raccordo potrebbe essere particolarmente facile da perdere se qualcuno lo lascia nella base del frullatore durante il trasporto.
Programma di manutenzione
Non abbiamo elaborato un programma di manutenzione regolare, poiché molto probabilmente questo progetto necessiterà di manutenzione solo quando verrà utilizzato.
Conclusione
Risultati dei test
Funziona tutto!!! Bastava girare i pedali della bici di Carley una volta e le lame del frullatore giravano velocissime e rumorose. Carley l'ha provato con una piccola quantità di ghiaccio, ed è riuscito a tritarlo e a ottenere un buon frullato. Consigliamo di usare ghiaccio tritato per i frullati futuri, per evitare grumi e non sovraccaricare eccessivamente il frullatore.
Discussione
Alla fine, abbiamo creato un frullatore a bicicletta davvero fantastico, la cui costruzione non è costata molto e non ha richiesto molta esperienza o attrezzi particolari. La parte più difficile è stata trovare un pezzo cilindrico per trasferire la rotazione della ruota della bicicletta all'asse di rotazione del frullatore. Il mandrino del trapano si è rivelato molto efficace a questo scopo. Inoltre, abbiamo cercato di rendere il nostro progetto un po' diverso da tutti i precedenti frullatori a bicicletta che abbiamo trovato durante le nostre ricerche, quindi non avevamo istruzioni specifiche su cui basarci. Questo ha reso il frullatore a volte difficile da progettare e, poiché utilizzavamo parti di scarto, poteva essere difficile replicarlo esattamente.
Lezioni apprese
Abbiamo imparato molto su biciclette e frullatori. Nessuno di noi aveva molta esperienza con nessuno dei due, a parte gli usi tipici. Quando abbiamo smontato il frullatore, siamo rimasti affascinati dal suo funzionamento interno. Inoltre, siamo rimasti sorpresi da quanto sia complicato trovare i pezzi adatti al progetto, come accennato sopra.
Prossimi passi
In futuro, il CCAT potrebbe voler fornire materiale informativo da abbinare al bike blender. Un foglio con istruzioni e manutenzione sarebbe particolarmente utile. Speriamo che il CCAT conservi le nostre email nei suoi archivi e ci contatti se necessario. Spero anche che il bike blender venga utilizzato in occasione di eventi futuri!
Risoluzione dei problemi
| Problema | Soluzione |
|---|---|
| La brocca non si attacca alla base | Usate il raccordo per frullatore. È piccolo e dovrebbe essere conservato insieme agli altri piccoli pezzi (viti, ecc.) in un sacchetto. Non perdetelo! Non l'abbiamo attaccato perché ci hanno detto che avrebbe funzionato meglio senza essere incollato. |
| Come posso fissarlo alla bici? | Vedi istruzioni. |
| Le lame non girano | Controlla che il mandrino del trapano sia ben saldo contro il pneumatico della bici. Assicurati anche che il giunto di collegamento colleghi le lame alla base. Se sono in ordine, forse c'è qualcosa che impedisce alle lame di girare. |
| Tutto il resto fallisce | Cerca su Internet oppure contatta Bryce o Carley . |
Squadra
Primavera 2015
- Bryce Goldstein
- Carley Bramhill
Riferimenti
- ↑ Progetti con Bart
- ↑ McCullagh, James C. "Pedal Power nel lavoro, nel tempo libero e nei trasporti"
- ↑ Frullatore per biciclette Bike Rodeo
- ↑ Frullatore per bici per la salute pubblica
- ↑ Arizona 4-H e UnitedHealthcare ampliano la partnership "Eat 4-Health"; usa "Pedal Power" per aiutare i giovani a combattere l'obesità e promuovere stili di vita sani. Hospital Law Weekly. 3. 2014.
- ↑ Pedal Power Binder al CCAT
Altre fonti utili di informazioni
- Hazeltine e Bull, "Guida pratica alla tecnologia appropriata" pp. 612-614
- Congdon, RJ 1977. "Introduzione alla tecnologia appropriata - Verso uno stile di vita più semplice". Rodale Press.
- Paul, Terrance D. "Come progettare e costruire un sistema energetico indipendente" 1981, Best Energy Systems for Tomorrow, Inc.
- Grose, Thomas. 2009. Pedal Power. ASEE Prism. 18, n. 8: 16.
- 2007. Bicycle Blender significa un giro veloce per un drink: 2a edizione. The Nelson Mail. 15-14.