O CCAT Bike Blender 2015 foi construído como um projeto de aula por alunos da turma de Engenharia 305: Tecnologia Apropriada de Cal Poly Humboldt. É um design mecânico intercambiável que pode ser montado em muitas bicicletas diferentes, em vez de ficar permanentemente preso a uma bicicleta ergométrica. Este liquidificador de bicicleta funciona usando a rotação da roda traseira da bicicleta para girar um eixo vertical que gira as lâminas do liquidificador. Funciona muito bem para fazer smoothies e é relativamente simples de construir.
Conteúdo
Fundo
Os estudantes Bryce Goldstein Goldstein e Carley Bramhill projetaram e construíram um liquidificador movido a bicicleta para ser usado e exibido no CCAT , localizado na Cal Poly Humboldt em Arcata, Califórnia, Estados Unidos da América. O projeto faz parte da aula ENGR 305: Tecnologia Apropriada de Lonny Grafman no semestre da primavera de 2015 (janeiro a maio). O liquidificador de bicicleta original do CCAT foi construído em 1997 pelo consultor Bart Orlando e pela estudante Saramie Williams, e foi usado no CCAT e em eventos em todo o campus. [1] Infelizmente, este ícone de tecnologia apropriada foi quebrado e perdido. A CCAT gostaria de construir outro liquidificador de bicicleta para demonstrar o uso da força do pedal.
Declaração do problema
O objetivo deste projeto é projetar um liquidificador movido a bicicleta, para ser exibido e utilizado no Campus Center for Appropriate Technology ( CCAT ), na Cal Poly Humboldt em Arcata, Califórnia, EUA. Esta iteração terá um design mecânico, traduzindo o impulso gerado ao pedalar a bicicleta diretamente na operação do liquidificador. A intenção é manter o design o mais simplista possível, de forma a melhorar a eficiência, bem como garantir que qualquer manutenção futura possa ser realizada por qualquer adulto, com ou sem conhecimentos mecânicos.
Critérios de Avaliação de Projetos
Os critérios a seguir serão usados para avaliar projetos potenciais e escolher o mais adequado para este projeto. Esses critérios foram escolhidos com base nas sugestões de nosso contato do CCAT neste projeto, Julian Quick, bem como de Bart Orlando, que gentilmente auxilia como consultor externo. A escala (1-10) representa o peso da consideração (do menor para o maior) para cada um dos critérios listados.
| Critério | Restrições | Peso (1-10) |
|---|---|---|
| Funcionalidade e Estabilidade | Quando pedalado, o liquidificador deve permanecer firme no lugar, enquanto mistura frutas e gelo em um período de tempo razoável. | 10 |
| Segurança | Deve ser seguro para operar, incluindo as seções do liquidificador e da bicicleta. | 10 |
| Educação | Deve demonstrar o uso da força do pedal. | 9 |
| Fácil de usar | Pode ser operado por uma pessoa sem assistência. | 9 |
| Capacidade de manutenção | Uma pessoa com habilidades mecânicas médias baixas deve ser capaz de mantê-lo e repará-lo. | 8 |
| Custo | Deve custar menos do que o varejo para alternativas comerciais. | 6 |
| Reprodutibilidade | O projeto deve ser relativamente simples, utilizando componentes facilmente adquiridos. | 6 |
| Estética | Deve parecer atraente o suficiente para ser exibido. | 4 |
Revisão da literatura
A seguir está uma breve revisão da literatura disponível e dos recursos da web pertinentes ao CCAT Bike Blender 2015.
Noções básicas do liquidificador de bicicleta
A potência do pedal é uma tecnologia comum na maior parte do mundo. É utilizado para transporte e, em alguns casos, geração de eletricidade ou trabalho mecânico. [2] A potência do pedal é útil porque as bicicletas são projetadas para suportar uma grande quantidade de peso e transferir a energia cinética dos humanos em energia mecânica de baixo atrito. De acordo com a literatura revisada por uma equipe de projeto de liquidificador de bicicleta anterior, "uma produção de 71 watts pode ser sustentada por 60 a 120 segundos a 90 rpm" por um homem adulto não treinado pedalando. [3] Um dos objetivos de um liquidificador de bicicleta é substituir um liquidificador comum que consome muita energia por um método mais sustentável de fazer smoothies. Um liquidificador movido a bicicleta também pode ser usado como ferramenta educacional e também como eletrodoméstico. Ele pode demonstrar o uso da força do pedal e também fazer com que as crianças se interessem por uma vida saudável. [4] [5]
Preocupações com o liquidificador de bicicleta
Um liquidificador movido a bicicleta pode parecer uma ideia boba para alguns. Por que investiríamos energia e recursos em um eletrodoméstico que tem apenas uma função? Estamos construindo o liquidificador para bicicletas como uma forma de demonstrar os usos alternativos das peças das bicicletas e da força humana, em vez de fabricar um produto que seja desejável para todos. Além disso, os liquidificadores elétricos funcionam com eletricidade da rede, que normalmente é gerada a partir de fontes não renováveis, como carvão ou gás natural.
Tipos de liquidificadores para bicicletas
Existem vários tipos de liquidificadores de bicicleta. Existem vantagens e desvantagens em cada um, conforme descrito abaixo.
Mecânico
Os liquidificadores mecânicos para bicicletas usam energia mecânica para acionar o liquidificador diretamente, em vez de acionar um motor. Os liquidificadores mecânicos para bicicletas geralmente têm menos peças e são mais fáceis de manter sem conhecimento avançado.
Elétrico
Os liquidificadores elétricos para bicicletas convertem energia mecânica em energia elétrica para operar o liquidificador.
Móvel
Nosso liquidificador de bicicleta é móvel, o que significa que a bicicleta pode ser usada como uma bicicleta normal se o suporte do liquidificador for removido. O liquidificador móvel para bicicletas também pode ser instalado em muitas bicicletas diferentes e é relativamente fácil de transportar. Nosso design usará algumas das idéias e materiais apresentados no vídeo "Construa seu próprio liquidificador movido a bicicleta" do Foodshare.net. [6]
Estacionário
Alguns liquidificadores de bicicleta são estacionários, o que significa que todo o sistema é construído em uma bicicleta estacionária. Como a nossa é destinada à exibição e à educação, decidimos inicialmente que uma bicicleta ergométrica seria mais fácil de construir e mais resistente. Outra vantagem do liquidificador para bicicleta ergométrica é que podemos fixar uma mesa ou bandeja na frente do sistema para que o operador possa colocar os materiais que serão misturados. Porém, nossos clientes decidiram que um liquidificador móvel atenderia melhor às suas necessidades, e foi isso que construímos.
Projetando materiais interpretativos
O CCAT não solicitou nenhum material interpretativo. Com base em outros projetos do CCAT, poderia ser benéfico ter uma placa explicando como operá-lo com segurança e por que é relevante para a tecnologia apropriada e para o propósito do CCAT. [7]
Cronograma proposto
Este cronograma foi concebido como um guia para que soubéssemos no que deveríamos trabalhar em um determinado momento do semestre. Também permitiu ao nosso cliente, CCAT, ter uma ideia de como planejávamos atingir os objetivos do projeto dentro do prazo permitido.
| Semana do semestre (data) | Tarefa | Descrição |
|---|---|---|
| 1 (19 de janeiro de 2015) | Opções de projeto apresentadas | Lonny nos contou sobre as opções de projetos |
| 2 (26 de janeiro) | Seleção de projetos, equipes formadas | Escolhemos o bike blender e fomos ao CCAT iniciar a pesquisa |
| 3 (2 de fevereiro) | Explore as opções e o local do projeto | Fomos ao CCAT para ver as peças das bicicletas e conversar com os funcionários sobre critérios e especificações. |
| 4 (9 de fevereiro) | Mais pesquisa | Fomos ao CCAT para testar a funcionalidade de suas peças de bicicleta ergométrica. Também aprendemos onde suas ferramentas e materiais são guardados. |
| 5 (16 de fevereiro) | Apresentar opções de design para o cliente | Apresentamos as opções - "barra de smoothie" estacionária ou liquidificador de pedal removível e portátil - ao CCAT e eles escolheram a última. |
| 6 (23 de fevereiro) | Pesquise liquidificadores móveis | Faça pesquisas adicionais, concentrando-se na estabilidade e facilidade de fixação em vários modelos de bicicletas. Calcule também os custos e o orçamento. |
| 7 (2 de março) | Projete, reúna materiais | Faça planos e projetos. Vá às compras, peça coisas, continue pesquisando. |
| 8 (9 de março) | Comece a construir | Continue adquirindo peças e comece a montar as coisas. |
| 9 (23 de março) | Construir e solucionar problemas | A essa altura já deveríamos ter começado a juntar as peças e ter uma ideia do que não vai funcionar. |
| 10 (30 de março) | Teste e solução de problemas | Continue construindo, fique frustrado. |
| 11 (6 de abril) | Projetar materiais interpretativos | Faça planos para sinalização, instruções, etc. |
| 12 (13 de abril) | Vários trabalhos | Ajustando o design do liquidificador, se necessário, projetando e obtendo materiais para materiais interpretativos. |
| 13 (20 de abril) | Vários trabalhos | Construindo liquidificador, criando materiais interpretativos. |
| 14 (27 de abril) | Liquidificador completo | O liquidificador deve ser concluído neste momento. Trabalhar em materiais interpretativos. |
| 15 (4 de maio) | Materiais interpretativos completos | Últimos retoques no liquidificador e materiais interpretativos. |
| 16 (11 de maio) | Ter tudo concluído | Deixe as coisas bonitas e apresentáveis |
Custos
Este é o nosso orçamento para o projeto. Inclui custos de materiais com base nos preços que pagamos, custos presumidos se um membro da equipe ainda não possuísse um material e alguns materiais que estavam livres de CCAT ou de fontes de sucata. O CCAT tem um orçamento de US$ 200 para o nosso projeto, então precisávamos que o custo total fosse inferior a esse valor. Além disso, uma versão comercial deste dispositivo é vendida atualmente por US$ 250. Assim, o custo ideal de produção para a nossa versão foi determinado como estando bem abaixo desse valor.
| Quantidade | Material | Fonte | Custo ($) | Total ($) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Liquidificador | Brechós | 6h00 | 6h00 |
| 1 | Rack de armazenamento de bicicletas | Varejo | 23h00 | 23h00 |
| 1 | mandril de perfuração | Varejo/sucata | 10h00 | 10h00 |
| 1 | Suporte para instrutor de bicicleta | eBay | 50,98 | 50,98 |
| sortido | porcas/parafusos/etc | Loja de ferragens | 10h00 | 10h00 |
| 1 | Tábua de madeira de sucata | livre | 0,00 | 0,00 |
| 1 | Roda de skate | livre | 0,00 | 0,00 |
| Custo total | US$ 99,98 | |||
Construção
Construímos o liquidificador para bicicletas usando os materiais listados acima. A tabela a seguir mostra nossos métodos de construção.
Escolha que tipo de liquidificador de bicicleta construir. O CCAT tinha essas velhas bicicletas ergométricas do lado de fora, em sua pilha de sucata, que reconhecemos como restos de projetos anteriores. Acabamos não usando essas bicicletas, pois acabamos fazendo um design mobile. Em vez disso, compramos um suporte para armazenamento de bicicletas e um suporte para treinamento, que pode ser acoplado a uma bicicleta de rua comum.
Corte a tábua de madeira para caber no bicicletário e, em seguida, faça um furo redondo na tábua de madeira do tamanho da roda do skate. Esse buraco deve ficar ligeiramente à esquerda do meio, cerca de meia polegada. O nosso foi perfurado no centro, o que foi um erro. Metade dos suportes de metal da etapa anterior deve ser parafusada na placa de forma que fique centralizada sobre o orifício. Em seguida, comece a montar o eixo de transmissão usando uma haste de metal, mandril de perfuração, acoplamento do liquidificador e peça de acoplamento retangular (foto no topo).
Monte o restante do eixo de transmissão, com o mandril em uma extremidade e o acoplamento do liquidificador na outra extremidade. Não está totalmente montado nesta foto, pois estávamos experimentando fixar diferentes peças cilíndricas ao eixo de transmissão. O rolamento central da roda do skate é removido para que a haste possa ser colocada dentro dela e gire livremente. A roda é então colada no buraco da placa.
A base do jarro (usamos uma base de aço) é então aparafusada à placa. Ele deve ser centralizado sobre o suporte e a roda de modo que o eixo de transmissão fique para cima, onde o acoplamento do liquidificador se prende à peça de acoplamento retangular, uma peça de metal solta que deve ser mantida na bolsa de armazenamento de peças quando não estiver em uso. A placa é então colada ou aparafusada no bicicletário para que o eixo de transmissão passe pelas barras.
O produto acabado, mostrado na parte inferior. Debaixo da base do liquidificador você pode ver o mandril, que pressiona o pneu da bicicleta e gira o eixo de transmissão do liquidificador quando a roda gira. Tivemos a ideia de usar um mandril de perfuração no vídeo do Foodshare.net [6]
Operação
Coloque os ingredientes na jarra do liquidificador e recoloque a tampa. Agora você pode subir na bicicleta e começar a pedalar.
Aproveite o seu smoothie!
Manutenção
O liquidificador de bicicleta deverá ser guardado em um local onde não enferruje e onde todas as peças possam ser mantidas juntas e não se percam. Além disso, o componente do jarro deve ser lavado após o uso para mantê-lo limpo e higiênico. De especial preocupação são as peças pequenas, incluindo os parafusos e a peça de acoplamento. Eles estão em um saco plástico com a etiqueta "Peças do liquidificador de bicicleta". A peça de acoplamento pode ser especialmente fácil de perder se alguém a deixar na base do liquidificador durante o transporte.
Cronograma de Manutenção
Não desenvolvemos um cronograma regular de manutenção, pois este projeto provavelmente só precisará ser mantido sempre que for utilizado.
Conclusão
Resultados dos testes
Tudo funciona!!! Apenas girar os pedais da bicicleta de Carley uma vez fez as lâminas do liquidificador girarem muito rápida e ruidosamente. Carley testou-o com uma pequena quantidade de gelo e conseguiu triturar o gelo e produzir um bom smoothie. Recomendamos o uso de gelo picado em futuros smoothies para garantir que não haja grumos e que você não force muito o liquidificador.
Discussão
No final, criamos um liquidificador movido a bicicleta muito legal que não custou muito dinheiro nem exigiu muita experiência especializada ou ferramentas para ser construído. O mais difícil foi tentar encontrar uma peça cilíndrica para transferir a rotação da roda da bicicleta para o eixo de rotação do liquidificador. O mandril funcionou muito bem para esse propósito. Além disso, tentamos tornar nosso design um pouco diferente de todos os liquidificadores de bicicleta anteriores que encontramos em nossa pesquisa, por isso não tínhamos instruções específicas nas quais confiar. Isso significava que o liquidificador às vezes era difícil de projetar e, como usávamos peças de sucata, poderia ser difícil replicá-lo com exatidão.
Lições aprendidas
Aprendemos muito sobre bicicletas e liquidificadores. Nenhum de nós tinha muita experiência com nenhuma das coisas, além dos usos típicos. Quando desmontamos o liquidificador ficamos fascinados pelo funcionamento interno. Além disso, ficamos surpresos com o quão complicado é encontrar peças que funcionem para o projeto, conforme mencionado acima.
Próximos passos
No futuro, o CCAT poderá desejar ter materiais interpretativos para acompanhar o liquidificador de bicicleta. Uma folha descrevendo instruções e manutenção seria especialmente benéfica. Esperamos que o CCAT mantenha nossos e-mails em seus arquivos e entre em contato conosco se precisar de ajuda com isso. Também espero ver o liquidificador de bicicleta usado em eventos futuros!
Solução de problemas
| Problema | Solução |
|---|---|
| O jarro não fixa na base | Use peça de acoplamento do liquidificador. É pequeno e deve ser encontrado guardado com as demais peças pequenas (parafusos, etc.) em um saco. Não perca esta peça! Não o fixamos porque fomos informados de que funcionaria melhor sem ser colado. |
| Como faço para prendê-lo a uma bicicleta? | Veja as instruções. |
| As lâminas não giram | Verifique se o mandril está firmemente encostado no pneu da bicicleta. Certifique-se também de que a peça de acoplamento esteja conectando as lâminas à base. Se tudo estiver em ordem, talvez haja algo impedindo a rotação das lâminas. |
| Todo o resto falha | Pesquise na internet ou entre em contato com Bryce ou Carley . |
Equipe
Primavera de 2015
Referências
- ↑ Projetos com Bart
- ^ McCullagh, James C. "Pedal Power no Trabalho, Lazer e Transporte"
- ↑ Liquidificador de bicicleta Bike Rodeo
- ↑ Liquidificador de bicicletas para saúde pública
- ^ Arizona 4-H e UnitedHealthcare expandem parceria "Eat 4-Health"; Use o "poder do pedal" para ajudar os jovens a combater a obesidade e incentivar estilos de vida saudáveis. Semanal de Direito Hospitalar. 3. 2014.
- ^ Pedal Power Binder no CCAT
Outras fontes úteis de informação
- Hazeltine e Bull, "Guia de campo para tecnologia apropriada" pp.
- Congdon, RJ 1977. "Introdução à tecnologia apropriada - rumo a um estilo de vida mais simples." Imprensa Rodale.
- Paul, Terrance D. "Como projetar e construir um sistema de energia independente" 1981, Melhores sistemas de energia para amanhã, Inc.
- Grose, Thomas. 2009. Potência do pedal. Prisma ASEE. 18, não. 8: 16.
- 2007. Liquidificador de bicicleta significa um passeio rápido para tomar uma bebida: 2ª edição. O Correio Nelson. 15-14.