Le mixeur pour vélo CCAT 2015 a été construit dans le cadre d'un projet de classe par des étudiants du cours d'ingénierie 305 : technologie appropriée de Cal Poly Humboldt. Il s'agit d'une conception mécanique interchangeable qui peut être montée sur de nombreux vélos différents, plutôt que d'être fixée en permanence sur un vélo stationnaire. Ce mixeur pour vélo fonctionne en utilisant la rotation de la roue arrière du vélo pour faire tourner un arbre vertical qui fait tourner les lames du mixeur. Il fonctionne très bien pour faire des smoothies et est relativement simple à construire.
Contenu
Arrière-plan
Les étudiants Bryce Goldstein Goldstein et Carley Bramhill ont conçu et construit un mixeur à vélo qui sera 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 cours du 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 brisée 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, qui sera exposé et utilisé au Campus Center for Appropriate Technology ( CCAT ), à Cal Poly Humboldt à Arcata, en Californie, aux États-Unis. Cette itération sera de conception mécanique, traduisant l'élan généré par le pédalage du vélo directement au fonctionnement du mixeur. L'intention est de garder la conception aussi simple que possible, afin d'améliorer l'efficacité, ainsi que de garantir que toute maintenance future puisse être effectuée par n'importe quel adulte, avec ou sans expertise mécanique.
Critères d'évaluation du projet
Les critères suivants seront utilisés pour évaluer les conceptions potentielles et choisir la plus appropriée pour ce projet. Ces critères ont été choisis sur la base des suggestions de notre contact CCAT sur ce projet, Julian Quick, ainsi que de Bart Orlando, qui nous assiste aimablement en tant que conseiller externe. L'échelle (de 1 à 10) représente le poids de la considération (du plus petit au plus grand) pour chacun des critères énumérés.
| Critères | Contraintes | Poids (1-10) |
|---|---|---|
| Fonctionnalité et stabilité | Une fois pédalé, le mixeur doit rester fermement en place, tout en mélangeant les fruits et la glace dans un laps de temps raisonnable. | 10 |
| Sécurité | Doit pouvoir fonctionner en toute sécurité, y compris les sections du mixeur 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 et utiliser des composants faciles à acquérir. | 6 |
| Esthétique | Doit être suffisamment attrayant pour être exposé. | 4 |
Revue de 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 le mixeur pour vélo
La puissance du pédalage est une technologie courante 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 une grande quantité de poids et pour transférer l'énergie cinétique des humains en énergie mécanique à faible frottement. Selon la littérature examinée par une équipe de projet de mixeur à vélo, « une puissance de 71 watts peut être maintenue pendant 60 à 120 secondes à 90 tr/min » par un homme adulte non entraîné qui pédale. [3] L'un des objectifs d'un mixeur à vélo est de remplacer un mixeur ordinaire à forte consommation d'énergie par une méthode plus durable de préparation de smoothies. Un mixeur à vélo peut également être utilisé comme outil pédagogique ainsi que comme appareil. Il peut démontrer l'utilisation de la puissance du pédalage et également intéresser les enfants à une vie saine. [4] [5]
Problèmes liés au mixeur pour vélo
Un mixeur à vélo peut paraître une idée ridicule pour certains. Pourquoi investir de l’énergie et des ressources dans un appareil qui n’a qu’une seule fonction ? Nous avons conçu ce mixeur pour vélo pour montrer les utilisations alternatives des pièces de vélo et de la force humaine, plutôt que de fabriquer un produit qui plairait à tout le monde. De plus, les mixeurs électriques fonctionnent à l’électricité du réseau, qui est généralement générée 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 pour vélo utilisent l'énergie mécanique pour faire fonctionner le mixeur directement, au lieu de faire fonctionner un moteur. Les mixeurs mécaniques pour vélo ont généralement moins de pièces et sont plus faciles à entretenir sans connaissances avancées.
Électrique
Les mixeurs électriques pour vélos convertissent l’énergie mécanique en énergie électrique pour faire fonctionner le mixeur.
Mobile
Notre mixeur à vélo est mobile, ce qui signifie que le vélo peut être utilisé comme un vélo normal si le support du mixeur est retiré. Le mixeur à vélo mobile peut également être adapté à de nombreux vélos différents et est relativement facile à transporter. Notre conception utilisera certaines des idées et des matériaux présentés dans la vidéo « Construisez votre propre mixeur à vélo » de Foodshare.net. [6]
Stationnaire
Certains mélangeurs à vélo sont stationnaires, ce qui signifie que l'ensemble du système est construit sur un vélo stationnaire. Comme le nôtre est destiné à l'exposition et à l'enseignement, nous avons d'abord décidé qu'un vélo stationnaire serait plus facile à construire et plus robuste. Un autre avantage du mélangeur à vélo stationnaire est que nous pouvons fixer une table ou un plateau à l'avant du système afin que l'opérateur puisse y déposer les matériaux à mélanger. Cependant, nos clients ont décidé qu'un mélangeur mobile répondrait mieux à leurs besoins, c'est donc ce que nous avons construit.
Concevoir des supports d'interprétation
Le CCAT n'a pas demandé de matériel d'interprétation. Sur la base d'autres projets du CCAT, il pourrait être utile d'avoir un panneau expliquant comment l'utiliser en toute sécurité et pourquoi il est pertinent pour la technologie appropriée et l'objectif du CCAT. [7]
Calendrier proposé
Ce calendrier a été conçu comme un guide pour nous permettre de savoir sur quoi nous devrions travailler à un moment précis du semestre. Il a également permis à notre client, CCAT, d'avoir un aperçu de la manière dont nous prévoyions d'atteindre les objectifs de notre projet dans le délai imparti.
| 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, constitution des équipes | Nous avons choisi le mixeur à vélo et sommes allés au CCAT pour commencer les recherches |
| 3 (2 février) | Explorez 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 au CCAT pour tester la fonctionnalité de leurs pièces de vélo stationnaire. Nous avons également appris où sont conservés 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 – au 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 sur différents modèles de vélos. Déterminez également les coûts et le budget. |
| 7 (2 mars) | Concevoir, rassembler les matériaux | Faites des plans et des conceptions. Faites des achats, commandez des choses, continuez 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 mixeur, 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 moment-là. Travaillez sur les matériaux d'interprétation. |
| 15 (4 mai) | Documents d'interprétation complets | Touches finales au mixeur et matériaux d'interprétation. |
| 16 (11 mai) | Avoir tout terminé | Rendre les choses jolies et présentables |
Frais
Il s'agit de notre budget pour le projet. Il comprend les coûts des matériaux basés sur les prix que nous avons payés, le coût supposé si un membre de l'équipe n'avait pas déjà possédé un matériau, et certains matériaux qui étaient gratuits de CCAT ou de sources de rebut. CCAT a un budget de 200 $ pour notre projet, nous devions donc que le coût total soit inférieur à ce montant. De plus, une version commerciale de cet appareil se vend actuellement à 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 | 23.00 | 23.00 |
| 1 | mandrin de perçage | Vente au détail / ferraille | 10,00 | 10,00 |
| 1 | Support pour vélo d'entraînement | 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 mixeur à vélo en utilisant les matériaux énumérés ci-dessus. Le tableau suivant présente nos méthodes de construction.
Choisissez le type de vélo à construire. CCAT avait ces vieux vélos stationnaires qui traînaient dehors dans leur tas de ferraille, que nous avons reconnus comme les restes de projets passés. Nous n'avons finalement pas utilisé ces vélos, car nous avons fini par créer un modèle mobile. Au lieu de cela, nous avons acheté un support de rangement pour vélo et un support d'entraînement, qui se fixera sur un vélo de route ordinaire.
Facultatif : démontez la base d'origine de votre mixeur. Cela vous aidera à comprendre son fonctionnement et vous utiliserez certaines des pièces internes dans la construction de la nouvelle base.
Démontez cette pièce de l'intérieur de la base du mixeur. Un côté du support extérieur peut être vissé dans la base en bois pour maintenir l'arbre d'entraînement en place, comme indiqué à l'étape suivante.
Découpez la planche de bois pour qu'elle s'adapte au porte-vélo, puis découpez un trou rond dans la planche de bois de la taille de la roue du skateboard. Ce trou doit se trouver légèrement à gauche du milieu, d'environ un demi-pouce. Le nôtre a été percé au centre, ce qui était une erreur. La moitié des supports métalliques de l'étape précédente doit être vissée dans la planche de manière à ce qu'elle soit centrée sur ce trou. Commencez ensuite à assembler l'arbre de transmission à l'aide d'une tige métallique, d'un mandrin de perçage, d'un accouplement mélangeur et d'une pièce d'accouplement rectangulaire (illustrée tout en haut).
Assemblez le reste de l'arbre de transmission, avec le mandrin de perçage à une extrémité et le raccord du mélangeur à l'autre extrémité. Il n'est pas entièrement assemblé sur cette photo, car nous avons expérimenté la fixation de différentes pièces cylindriques à l'arbre de transmission. Le roulement central de la roue de skateboard est retiré afin que la tige puisse être placée à l'intérieur pour qu'elle tourne 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 sur la planche. Elle doit être centrée sur le support et la roue de manière à ce que l'arbre de transmission dépasse par le haut, là où le raccord du mixeur se fixe à la pièce de couplage rectangulaire, une pièce métallique non fixée qui 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 manière à ce que l'arbre de transmission passe à travers les barres.
Le produit fini, vu du dessous. Sous la base du mixeur, vous pouvez voir le mandrin de la perceuse, qui appuie contre le pneu du vélo et fait tourner l'arbre d'entraînement du mixeur lorsque la roue tourne. Nous avons eu l'idée d'utiliser un mandrin de perceuse à partir de la vidéo de Foodshare.net [6]
Opération
Placez la roue arrière du vélo sur le support d’entraînement.
Fixez l'ensemble support/base au vélo à l'aide des vis contenues dans le sac étiqueté « pièces de rechange pour vélo ». L'arbre de transmission doit être placé fermement 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 monter sur le vélo et commencer à pédaler.
Profitez de votre smoothie !
Entretien
Le mixeur pour vélo devra être stocké dans un endroit où il ne rouillera pas et où toutes les pièces pourront être conservées ensemble et ne pas se perdre. De plus, le pichet doit être lavé après utilisation pour le garder propre et hygiénique. Les petites pièces, notamment les vis et la pièce d'accouplement, sont particulièrement importantes. Elles sont placées dans un sac en plastique étiqueté « Pièces du mixeur pour vélo ». La pièce d'accouplement peut être particulièrement facile à perdre si quelqu'un la laisse dans la base du mixeur pendant le transport.
Calendrier d'entretien
Nous n'avons pas développé de calendrier régulier de maintenance, car ce projet n'aura probablement besoin d'être entretenu que lorsqu'il sera utilisé.
Conclusion
Résultats des tests
Tout fonctionne !!! Il suffit de tourner une fois les pédales du vélo de Carley pour faire tourner les lames du mixeur très rapidement et bruyamment. Carley l'a testé avec une petite quantité de glace et il a réussi à écraser la glace et à produire un bon smoothie. Nous recommandons d'utiliser de la glace pilée pour les futurs smoothies afin de garantir qu'il n'y ait pas de grumeaux et de ne pas trop solliciter le mixeur.
Discussion
In the end, we created a very cool bike-powered blender that didn't cost very much money or take a lot of specialized experience or tools to construct. The hardest part was trying to find a cylindrical piece to transfer the rotation of the bike wheel to the rotating axis of the blender. The drill chuck worked very well for this purpose. Also, we tried to make our design a little bit different than all the previous bike blenders we found in our research, so we didn't have any specific instructions to rely on. This meant that the blender was sometimes hard to design, and because we used parts from scrap it could be difficult to replicate exactly.
Lessons learned
We learned a lot about bicycles and blenders. Neither of us had much experience with either thing, aside from the typical uses. When we took apart the blender we were fascinated by the inner workings. Also, we were surprised by how complicated it is to find pieces that would work for the project, as mentioned above.
Next steps
In the future, CCAT may wish to have interpretive materials to accompany the bike blender. A sheet describing instructions and maintenance would be especially beneficial. Hopefully CCAT will keep our emails in their files and will contact us if they need assistance with this. I also hope to see the bike blender used at future events!
Troubleshooting
| Problem | Solution |
|---|---|
| Pitcher does not attach to base | Use blender coupling piece. It is small and should be found stored with the other small parts (screws, etc.) in a bag. Don't lose this piece! We didn't attach it because we were advised that it would work better without being glued down. |
| How do I attach it to a bike? | See instructions. |
| Blades do not spin | Check to make sure drill chuck is firmly against bike tire. Also make sure the coupling piece is connecting the blades to the base. If those are in order, maybe there is something blocking the blades from spinning. |
| All else fails | Search the internet, or contact Bryce or Carley. |
Team
Spring 2015
References
- ↑ Projects with Bart
- ↑ McCullagh, James C. "Pedal Power in Work, Leisure, and Transportation"
- ↑ Bike Rodeo bicycle blender
- ↑ Public Health Bike Blender
- ↑ Arizona 4-H and UnitedHealthcare Expand "Eat 4-Health" Partnership; Use "Pedal Power" to Help Youth Tackle Obesity and Encourage Healthy Lifestyles. Hospital Law Weekly. 3. 2014.
- ↑ Pedal Power Binder at CCAT
Other Useful Sources of Information
- Hazeltine and Bull, "Field Guide to Appropriate Technology" pp. 612-614
- Congdon, R.J. 1977. "Introduction to Appropriate Technology - Toward a Simpler Lifestyle." Rodale Press.
- Paul, Terrance D. « Comment concevoir et construire un système électrique indépendant » 1981, Best Energy Systems for Tomorrow, Inc.
- Grose, Thomas. 2009. La puissance de la pédale. 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.