Leszek Kuczkowski | s1138943 | Technologische Basiswaardigheden PIE-Module M | 20.12.2018
Inleiding
Inleiding
Dit dossier bevat opdrachten ten behoeve van het scholingsonderdeel Technologische Basiswaardigheden, Professionaliseringstraject opleiding PIE- module Metaaltechniek.
Inhoudsopgave dossier
1. Plan van aanpak ontwerpopdracht
2. Samenstellingstekening met stuklijst
2.1. Assemblage van de "Eigenwijze ventilator"
3. Productie tekeningen
4. Morfologische kaart
5. Constructieberekeningen kracht en vorm
5.1. Aangepaaste Solid Works-tekeningen: as, steunen en wielen
6. Opdrachten kracht en vorm
1. Plan van aanpak
Deze Plan van Aanpak (bijlage 1) bevat een stappenplan van de uitvoering van een "Mackintosh Perpetual Wheel met een ventilator". Deze opdracht is bedacht en uitgevoerd door Gerard Mastenbroek en Leszek Kuczkowski.
2. Samenstellingstekening met stuklijst
2.1. Assemblage van de "Eigenwijze ventilator"
3. Productie tekeningen
4. Morfologische kaart
In de morfologische kaart (bijlage 4) zijn mogelijke oplossingen voor het ontwerp van de “Perpetuum mobile-Eigenwijze Ventilator” weergegeven voor verschillende soorten en vormen van materialen.
Omdat het hier om een relatief eenvoudig ontwerp gaat, hebben wij voor maar twee combinaties/lijnen gekozen: combinatie A (gele lijn) en combinatie B (rode lijn). Het gebruik maken van meerdere combinaties lijkte ons overdreven en overbodig.
Aan de hand van de Morfologische kaart zij er de volgende algemene keuzes gemaakt:
- Er is gekozen voor een staande frame. Dit omdat deze vorm voor onze doelgroep goed te reproduceren is zonder al te veel fouten en correcties te hoeven toepassen.
- De houten bodemplaat geeft voldoende steun aan de perpetuum en geeft ruimte om de magneet goed neer te kunnen leggen.
- Er is gekozen voor aluminium, omdat dit goed te bewerken is.
- De magneet is een ringmagneet geworden omdat deze voorhanden was.
- De kogel die het perpetuum aandrijft is verchroomd en heeft een diameter van 20mm, een kogel met een grotere diameter zou te zwaar zijn en met een kleinere kogel loop je risico dat deze kwijtraakt in het proces.
- Voor de ventilator is er in dit model gekozen voor kunststof, omdat deze aanwezig was op de afdeling. Ook zou er gekozen kunnen worden voor een aluminium fan blad, indien dit los te verkrijgen is.
5. Constructieberekeningen kracht en vorm
Dit zijn theoretische berekeningen van de zwaartekracht en de magneetkracht die gelijktijdige invloed op het draaiende wiel uitoefenen (bijlage 5a en 5b).
Er wordt door mij aangenomen dat de kogel wel gaat rollen op de binnenste baan van het wiel.
De eventuele verschillende (theoretische) verliezen van deze "Perpetuum mobile" zoals:
- het verliezen van de snelheid van de rollende kogel als gevolg van vervorming van de loopbaan onder het gewicht van de kogel;
- vermogensverlies door het glijden van de contactvlakken van de kogel en het wiel (wrijvingsverliezen);
- vermogensverlies van twee kogellagers geïnstalleerd op de as van het wiel;
worden door mij NIET in aanmerking genomen.
Gegevens:
- Rwiel = 0,58 m
- rkogel = 0,10 m
- Gewicht kogel ⇒ m= 0,38 kg
- Massa kogel ⇒ F= m · g ⇒ Fkogel = 0,38 · 9,81 = 3,728 N
- Kracht van de magneet (aanname) Fmagneet = 6,0 N
- Hoek θ ⇒ 30°
- cos θ / 30° = 0,866
- sin θ / 30° = 0,5
- \(cos( {π {} \over 2}-θ) = sin θ\)
- \(sin( {π {} \over 2 }-θ) = cos θ\)
Combinatie van de zwaartekracht en magnetische kracht zorgen dat de kogel rolt. De kogel wordt gedwongen te draaien en deze rotatie drijft het hoofdwiel aan door middel van rollende wrijvingskracht.
Als gevolg van de derde wet van Newton is er sprake van het creëren van overtollige positieve energie van de energie die geleverd wordt door de statische magnetische en gravitatievelden.
Statische energie wordt dus omgezet in kinetische energie door het wiel van de perpetuum mobile.
6. Opdrachten kracht en vorm
Bijlage 1: Plan van aanpak
Bijlage 5a: VLS
Bijlage 5b: berekeningen van krachten
Opgave 1.1
Opgave 1.2
Opgave 2
Opgave 3
Opgave 4
Opgave 5
Opgave 6
Opgave 7.1
Opgave 7.2
