Här skapas en diskussion kring de tester som utförts och den data som samlats in under faktainsamlingsfasen. Utöver detta görs även en presentation av de två slutgiltiga
koncepten som tagits fram med för och nackdelar för respektive koncept.
5.1 Diskussion
Tre olika tester har utförts för att visa vad som orsakar problemet med att
borstkonsolen lyfter. På grund av att problemet är multifaktoriellt krävs en analys av olika tester samt att vissa antaganden måste göras för att kunna koppla samman testerna. De två största faktorerna som tros ligga till grund till problemet är friktion samt det hydrodynamiska motståndet för borstarna. Ett av målen med testerna var att få en uppfattning om proportionerna mellan dessa två faktorer.
Ett antagande som gjordes innan testerna påbörjades var att lyftkraften som
genererades var av ungefär samma storlek som borstkonsolens nettovikt i vatten. Detta antagande grundade sig i att problemet är sporadiskt. Detta betyder alltså att lyftkraften ibland är större än nettovikten vilket då lyfter borsten och ibland mindre vilket leder till att borstkonsolen inte lyfter.
Ett ytterligare antagande gjordes att en viss strömökning för pålagd friktion genererar lika mycket lyftkraft som samma strömökning skapad av det hydrodynamiska
motståndet. Detta antagande gjordes då båda faktorerna är dynamiska motstånd kring samma axel och därför också kan antagas som vridmoment. Dessa två vridmoment påverkar kraften i remmen på samma sätt, vilket i sin tur medför en lika stor lyftkraft, oberoende vad grundorsaken till motståndet är.
Ett basvärde för hur mycket ström maskinen drar utan pålagd friktion eller hydrodynamiskt motstånd mättes upp till 86 mA. Strömmätningen för det
hydrodynamiska motståndet gav en ökning på ca 18 mA uppmätt med en borste.
Vid analys av dessa värden upptäcktes att enbart det hydrodynamiska motståndet med två borstar ger upphov till en beräknad strömåtgång på 122 mA, vilket är högre än strömåtgången för test T_2 som illustreras i tabell 3 nedan. Eftersom att lyftmomentet i detta test är högre än borstkonsolens egentyngd innebär detta enligt vår analys att enbart det hydrodynamiska motståndet ger upphov till att borsten lyfter.
Denna information innebär att antagandet kring att lyftkraften bör vara lika stor borstkonsolens nettovikt i vatten är helt felaktigt. PirTec kontaktades och blev informerade om upptäckten och ett kontrolltest gjordes för att undersöka om
borstkonsolen alltid lyfter utan undertryck från pumpen. Det visade sig att lyftkraften på borstkonsolen är mycket större än tidigare antaget och att borstkonsolen alltid lyfter om inte pumpen är på och skapar ett undertryck under sugplåten. Detta innebär att
proportionerna mellan det hydrodynamiska motståndet och friktionen inte längre kan beräknas.
Vi kan med den insamlade data uppskatta lyftkraften från det hydrodynamiska motståndet till cirka 0,39 Nm. Den mest relevanta data från testerna är sammanställd och redovisad i tabell 3 på föregående sida.
5.2 Resultat
Två funktionella prototyper har tagits fram och utvecklats utifrån de mål som tidigare satts upp tillsammans med PirTec. Det första målet som togs fram var: ”För att hålla nere vikten på slutprodukten skall viktpåslaget av lösningen inte överstiga 100 gram.”.
Konceptet med frihjulet approximeras med ett totalt viktpåslag på 80 gram och den fungerande prototypen för fjäderkonceptet väger 31 gram.
Nästa mål som specificerades i början av examensarbetet var: ”Borsmodulen skall inte vara beroende av undertrycket då detta kan variera. För att helt eliminera denna faktor skall borstkonsolen inte lyfta vid backning trots pumpen är avstängd.”. Frihjulet
eliminerar uppkomsten av lyftkraft vilket i sin tur medför att borstkonsolen inte kommer lyfta, oavsett om pumpen är på eller inte. Till skillnad från frihjulet så motverkar fjädern lyftkraften som uppstår, istället för att eliminera den. Även denna lösning är oberoende av undertrycket.
Det tredje och sista målet som togs fram var: ”Borstkonsolen skall gå att montera och demontera utan verktyg för att påverka enkelheten för slutanvändaren minimalt.”. Båda koncepten är framtagna och utvecklade så att slutanvändaren inte skall behöva använda sig utav verktyg. För montering och demontering av lösningarna på Pirayan krävs enklare verktyg, något som alltså inte är en del av de arbetsuppgifter som
slutanvändaren utför. Vid montering och demontering av en borste som använder sig utav frihjulslösningen så kommer inte slutanvändaren uppleva någon skillnad. När det kommer till fjäderlösningen så behöver slutanvändaren tänka på att fjäderns ben ligger
5.2.1 Frihjul
Den största och främsta fördelen med frihjulet är att den eliminerar den absoluta majoriteten av de faktorer som specificerats som grundorsaker till lyftkraften. Det hydrodynamiska motståndet minskar drastiskt då borstelementen inte längre roterar vid backning. Den enda friktion som uppstår är i frihjulets egna lagring vilket antages vara betydligt mindre än borstens glidlager. Massan på de roterande elementen vid backning minskar även enormt vilket i sin tur minimerar tröghetsmomentet.
Detta koncept löser problemet med en lyftande borstkonsol med liten påverkan på den övriga maskinen men den har även sina nackdelar som listas nedan:
• Frihjulet är ett finmekaniskt system som kan vara känsligt för de svåra miljöomständigheterna.
• Borsten kräver en ny delbar design för att kunna implementera konceptet, alternativt en omflyttning av remdriften
• Genomgående testning krävs för kontroll av inköpta frihjul.
• Avsevärt mycket dyrare än fjäderlösningen
• Tyngre än fjäderlösningen
5.2.2 Fjäder
Fördelarna med fjäderlösningarna är många och grundas till stor del på enkelheten. En lista på de positiva egenskaperna för lösningen listas nedan:
• Lättimplementerad lösning som kan monteras direkt på befintliga Pirayor utan modifikationer.
• Simpelt system med endast två komponenter.
• Låg kostnad i förhållande till frihjulslösningen.
• Låg vikt i förhållande till maximalt tillåtet viktpåslag.
• Lättservad.
Den största nackdelen med denna lösning är svårigheten att bestämma vilken kraft som fjädern skall trycka mot borsten. En för svag fjäder kommer inte lyckas motarbeta
lyftkraften och på så sätt inte fylla någon funktion. En för kraftfull fjäder riskerar att lyfta Pirayan från botten när den skall köra upp på ett sluttande plan eller köra över en
ojämnhet på botten.