Проектирование профессионального кондитерского шприца с насадками

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Институт искусств и художественного образования

Кафедра дизайна и технической графики

Специальность: «072500 - Дизайн»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

Проектирование профессионального кондитерского шприца с насадками

Содержание

Введение

1. Эргономические требования в проектировании

1.1 Антропометрические и физиологические требования к орудиям труда и рабочему месту

1.2 Анализ аналогов прибора

1.3 Материалы и конструктивные элементы кондитерских приспособлений

2. Этапы проектирования профессионального кондитерского шприца с насадками

2.1 Поиск концептуального решения и формообразование

2.2 Проработка конструктивных элементов и выбор используемых материалов

2.3 Создание макета, тестирование его эргономических свойств

Заключение

Список используемых источников

Введение

В настоящее время сложились высокие требования к эксплуатации различных приборов. Представители различных профессий, например, кондитер, пользуются множеством приспособлений, а именно кондитерским мешком или шприцем с насадками. С помощью них украшаются блюда и смешиваются ингредиенты. Поэтому, тема курсовой работы «Проектирование профессионального кондитерского шприца с насадками».

Объектом исследования являются приспособления специального назначения.

Предмет исследования - кулинарное приспособление.

Целью курсовой работы является создание эскизного проекта эргономичного профессионального кондитерского шприца с насадками.

Задачи: проанализировать аналоги уже существующих изделий; выявить конструктивные особенности, изучить эргономические требования к разрабатываемому изделию, предложить концепцию идеи, исследовать этапы проектирования, изготовить макет в натуральную величину.

1. Эргономические требования в проектировании

1.1 Антропометрические и физиологические требования к орудиям труда и рабочему месту

В процессе проектирования изделий следует учесть эргономические требования.

Эргономика (или человеческий фактор) - это научная дисциплина, занимающаяся изучением взаимодействия между людьми и другими элементами систем, и профессия, которая использует теорию, законы, данные и методы конструирования в целях обеспечения здоровья человека и оптимизации общего функционирования системы.

Внутри эргономики имеются направления, которые более глубоко изучают специфические особенности человека и характеристики его взаимодействия. Физическая эргономика рассматривает анатомические, антропометрические, физиологические и биомеханические характеристики и их влияние на физическую деятельность человека. К вопросам этого направления относятся рабочие позы, погрузочно-разгрузочные работы, монотонные движения, работа, чреватая мышечно-скелетными расстройствами, компоновка рабочего места, безопасность и здоровье.

Основной задачей эргономики как научной дисциплины стала разработка подходящей формы предметов, которые были бы по-настоящему удобными и безопасными для человека в пользовании. Эргономика призвана повысить трудовую эффективность человека путем улучшения условий труда.

Так как кулинарное изделие используется человеком и предназначается для руки, мы должны учитывать антропометрические данные и физиологические требования.

Антропометрия - один из основных методов антропологического исследования, который заключается в измерении тела человека и его частей с целью установления возрастных, половых, расовых и других особенностей физического строения, позволяющий дать количественную характеристику их изменчивости.

Потребность в антропометрических исследованиях обуславливается большой изменчивостью размеров тела человека. Пределы колебания размеров людей одной группы, как правило, заходят за пределы колебаний размеров людей другой группы. Это трансгрессивная изменчивость, которая обусловливает необходимость количественных определений. Бунак В.В. Антропометрия. Практический курс. -- М., 1941. - 89 с., С.11

Соответствие конструкции производственного оборудования организации рабочего места антропометрическим и физиологическим данным человека способствует рациональному взаимодействию между человеком и орудием труда и приводит к повышению работоспособности и эффективности трудовой деятельности.

Эргономические требования определяют необходимость оборудования рабочего места так, что бы оно могло обеспечивать возможность удобного выполнения работ, в положении сидя, стоя или сидя и стоя. Рабочая поза определяется условиями трудового процесса и конструкцией производственного оборудования с учетом физиологической тяжести работ, размеров рабочей зоны и необходимости передвижения в процессе выполнения работ. Так, медленные и Точные движения, требующие статических усилий мышц, целесообразно выполнять в положении сидя, а быстрые, со значительными траекториями -- в положении стоя.

Трудовые движения в порядке возрастания их сложности, напряженности, возможной утомляемости подразделяются на пять групп:

· движения пальцев;

· движения пальцев и запястья;

· движения пальцев, запястья и предплечья;

· движения пальцев, запястья, предплечья и плеча;

· движения пальцев, запястья, предплечья, плеча и корпуса.

При конструировании оборудования и трудовых процессов выборе органов управления и их размещении в рабочей зоне следует стремиться к ограничению трудовых движений первый тремя группами и учитывать физиологические особенности двигательного аппарата человека:

· скорость движения рук больше при движении в направлении «к себе», меньше -- при движении «от себя»;

· скорость движения правой руки больше при движении слева направо, левой руки -- справа налево;

· линейная скорость вращательных движений рук больше скорости поступательных движений;

· скорость плавных криволинейных движений рук больше скорости прямолинейных движений рук с резким изменением направления;

· точность движения рук больше при работе в положении сидя, меньше -- при работе в положении стоя;

· точность движений рук больше при небольших (до 10 Н) нагрузках;

· точность движений, совершаемых пальцами рук, больше точности движений кистью;

· наибольшая точность движений, совершаемых пальцами рук, достигается в горизонтальной плоскости при положении рук, согнутых в локтевом суставе на 50...60° и плечевом суставе -- на 30...40°;

· усилие мышечных групп мужчин: большого пальца руки 119; запястья -- 234…279; предплечья -- 279; плеча -- 386; корпуса -- 1 231 Н;

· максимальное усилие, развиваемое правой (рабочей) рукой, на 10...15% больше максимального усилия, развиваемого левой рукой;

· усилия давления и тяги, развиваемые руками при движении их перед корпусом, больше, чем при движении рук стороны;

· максимальное усилие, развиваемое стопой ноги в положении сидя, достигается, если угол между голенью и бедром составляет 95.. 120°;

· максимальное усилие при движении ноги достигается в положении сидя при наличии упора для спины;

· скорость и частота движений, совершаемых стопой ноги, больше в положении сидя, чем в положении стоя. Оборудование производственное. Общие эргономические требования. ГОСТ 12.2.049-80

Рассмотрим данные, относящиеся к руке (рис. 1).

Рисунок 1. Эргономические схемы

Усилия, необходимые для осуществления управляющих действий устанавливаются с учетом способа перемещения органа управления (пальцами, кистью с предплечьем, всей рукой, стопой и так далее), частоты использования и в некоторых случаях с учетом продолжительности непрерывного воздействия на органы управления, скорости выполнения управляющего действия и положения человека в процессе управления.

1.2 Анализ аналогов прибора

Кондитеры, для украшения блюд, пользуются разными приспособлениями. Среди них ведущими являются кондитерский мешок и кондитерский шприц. Рассмотрим особенности конструкций названных приспособлений.

Кондитерские мешки имеют коническую форму. На узкую часть мешка закрепляется насадка для украшения блюда (рис.).

Кондитерские мешки бывают одноразовые и многоразовые.

Одноразовые кондитерские мешки, как правило, изготавливают из полиэтилена или бумаги.

Рисунок 2. Параметры кондитерского мешка

Их достоинство заключается в том, что их сразу утилизируют. Такие мешки удобны для использования в качестве рабочего материала взбитых сливок или шоколада. Главным недостатком одноразовых кондитерских мешков является наличие одной насадки без возможности замены (рис. 3).

Рисунок 3. Одноразовый кондитерский мешок

Многоразовые кондитерские мешки изготавливаются из винила или хлопка. Они имеют более прочную структуру. Наилучшим вариантом соединения конструкции мешка являются сварные швы. Очень удобны кондитерские мешки из хлопка с прорезиненным водоотталкивающим покрытием (рис. 4).

Рисунок 4. Многоразовый кондитерский мешок

Кондитерский мешок удобен в использовании одной рукой. С его помощью выполняются элементы оформления в виде цветов, надписей, лент. Кондитерский мешок многоразового использования обычно имеет комплект насадок (до 30 шт.) (рис. 5).

Рисунок 5. Кондитерский мешок с насадками

Возможны различные варианты крепления насадок - наружное и внутреннее. Так же существуют кондитерские мешки без насадок, но это не всегда удобно с точки зрения эксплуатации. Следует обратить внимание на срез кончика насадки кондитерского мешка: ровный срез - для украшений надписями и орнаментами (рис. 6а), срез по косой - для украшений в виде каймы (рис. 6б), насадки типа «закрытая звезда», для украшений с глубоким рифлением (рис. 6в).

а б в

Рисунок 6. Варианты насадок для кондитерского мешка: а) ровный срез, б) срез по косой, в) насадки типа «закрытая звезда»

Кондитерский шприц - приспособление, имеющее цилиндрическую форму. Известно, что шприцы имеют различный объем - от 200 до 2000 смі (2 л). Конструкцию дополняет поршень с выходным отверстием, предназначенный для помещения и выдавливания различных кремов, в основном служащих для украшения кондитерских изделий. Отметим особенности кондитерского шприца - он имеет набор насадок, имеющих разное сечение и профиль и насаживаемых у входного отверстия, через которое крем поршнем выдавливается на поверхность кондитерских изделий. Маленькие шприцы крайне неудобны, так как их приходится часто наполнять, не только прерывая работу, но и прерывая равномерность толщины наносимого с помощью насадок рисунка на торте, что портит внешний вид изделия. Принцип работы кондитерского шприца схож с медицинским шприцем (рис. 7).

Рисунок 7. Медицинский шприц

В корпус загружается крем и, с помощью поршня, он выдавливается. Кондитерские шприцы изготавливаются из пластика, нержавеющей стали или силикона. Пластиковые кондитерские шприцы имеют легкий вес. Их главным недостатком является недолговечность (рис. 8).

Рисунок 8. Пластиковый кондитерский шприц

Кондитерские шприцы из нержавеющей стали более надежны и прослужат дольше. Большое преимущество - герметичность. Могут использоваться при работе с кремом любой густоты. Недостаток - требуют определенных усилий при эксплуатации (рис. 9).

Рисунок 9. Шприц из стали

антропометрический эргономический кондитерский шприц

Иногда используется комбинация пластика и нержавеющей стали.

Кондитерские шприцы из силикона - оптимальный вариант. Имеют ряд преимуществ: позволяют выполнять надпись или рисунок непрерывно, поскольку прозрачный корпус дает вам возможность контролировать количество выдавливаемого крема. Кроме того, силикон не боится перепадов температур и не впитывает запахи (рис. 10).

Рисунок 10. Силиконовый кондитерский шприц

Объем кондитерского шприца следует выбирать исходя из целей применения. Шприцы маленького объема прекрасно подойдут для украшения пирожных, печенья. Если же использовать их для больших тортов, то возникает неудобство в виде необходимости постоянной дозаправки. Для таких работ лучше использовать шприцы большого объема, но они не очень удобны в использовании из-за большого размера. Для средних по размеру тортов компромиссным вариантом будет шприц объемом 1 л.

Кондитерские шприцы имеют разную конструкцию и назначение.

Кондитерский шприц-пистолет - особый шприц-дозатор, который похож на пистолет, вместо «дула» у которого - прозрачный цилиндр (рис. 11).

Рисунок 11. Шприц-пистолет

Его главным достоинством является возможность пользоваться одной рукой. Принцип работы схож с пульверизатором (рис. 12)

Рисунок 12. Пульверизатор

Электрический кондитерский шприц - данную модель нужно включить в розетку и заправить кремом или тестом. Очень удобен для выпекания печенья или украшения мороженого (рис. 13)

Рисунок 13. Электрический кондитерский шприц

Кондитерский пресс-шприц - больше всего подходит для работы с тестом, чем с кремом. За счет разнообразных насадок кондитерского шприца для теста получаются аккуратные изделия и каждый раз одинаковой формы и размеров (рис. 15)

Рисунок 15. Кондитерский пресс-шприц

Шприц кондитерский профессиональный - изготавливается из комбинированных материалов с комплектом разнообразных насадок. Главное достоинство и отличие от других шприцев - долгий срок службы.

В настоящее время выбор кондитерских приспособлений очень велик. Все зависит от целей и частоты использования.

1.3 Материалы и конструктивные элементы кондитерских приспособлений

Так как форма изделия во многом зависит от используемых материалов, из которых она состоит. Рассмотрим их подробно.

Приспособления для пищевой промышленности требуют повышенных мер безопасности. Необходимо использовать материалы и элементы, которые не смогут нанести вред здоровью человека. Для изготовления кулинарных приспособлений в настоящее время, как правило, используют ПЭТ (рис. 16).

Рисунок 16. Изделия из ПЭТ

ПЭТ (или ПЭТФ, полиэтилентерефталат) - это термопластичный полимер, являющийся самым распространенным среди полиэфиров. ПЭТ материал обладает прозрачностью, высокой прочностью, хорошей пластичностью (и в нагретом и в холодном состоянии), химической стойкостью. ПЭТ материал имеет высокую химическую стойкость к бензину, маслам, жирам, спиртам, разбавленным кислотам и щелочам. Он не растворим в воде и многих органических растворителях. ПЭТ неустойчив к сильным кислотам и щелочам. Имеет повышенную устойчивость к действию водяного пара. ПЭТ находит разнообразные применения благодаря широкому спектру свойств, а также возможности управлять его кристалличностью. Основное применение связано с изготовлением ПЭТ-тары, в частности бутылок для газированных напитков, так как ПЭТ обладает замечательными барьерными свойствами. Примером изделий из ПЭТ могут служить: детали кузова автомобиля; корпуса швейных машин; ручки электрических и газовых плит; детали электротехнического назначения; изделия медицинского назначения; упаковка из ПЭТ; ПЭТ-преформы и многое другое (рис. 17).

Рисунок 17. Упаковка из ПЭТ

ПЭТ-сырье так же можно легко переработать. Вторичный ПЭТ-материал хорошего качества можно использовать без ограничений, в том числе, для упаковки продуктов. Многие производители ПЭТ - преформ с успехом используют вторсырье в своем производстве. Недостатком ПЭТ, влияющим на его качество, является тенденция к самопроизвольной кристаллизации с течением времени, то есть «старение». Это приводит к изменению свойств материала, что может вызвать изменение размеров изделия (усадку и коробление).

В кондитерском шприце основным конструктивным элементом является поршень. Это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот -- возвратно-поступательного движения в изменение давления. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.

В разрабатываемом изделии мы предусмотрели поршень с телескопическим сложением. Оно обуславливается входом 5 цилиндров, постепенно уменьшающегося диаметра, друг в друга, создавая эффект «матрешки». Движение поршня осуществляет электродвигатель (рис. 18).

Рисунок 18. Электродвигатель

Это электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом при этом является выделение тепла. В основу работы любой электрической машины положен принцип электромагнитной индукции.

Электрическая машина состоит из неподвижной части -- статора или индуктора и подвижной части -- ротора или якоря. В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты. Якорь -- это подвижная часть двигателя или генератора или же работающего по этому же принципу универсального двигателя (который используется в электроинструменте). Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов. -- 3-е изд., испр. -- М.: Издательский центр «Академия», 2007. -- 575 с., С. 211 -- (Высшее профессиональное образование). --1000 экз. -- ISBN 978-5-7695-4497-2.

Работу электродвигателя обеспечивают батарейки - источник электричества для автономного питания разнообразных устройств. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения или ёмкости. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузменко Н.Е., Лунин В.В. Основы физической химии. Теория и задачи: учебное пособие для вузов - 477 с., С.174 Оптимальный размер батарейки для разрабатываемого изделия - 44,5 Ч 10,5. Количество -2.

Таким образом, рассмотренные материалы позволяют сделать вывод о необходимости дальнейшего совершенствования кулинарного приспособления, для более эффективной работы представителей названной профессии.

2. Этапы проектирования кондитерского шприца с насадками

2.1 Поиск концептуального решения и формообразование

Основной целью нашей курсовой работы является выполнение эскизного проекта и создание конструкции профессионального кондитерского шприца с насадками.

В связи с проектированием кондитерского шприца следует рассмотреть основные эргономические свойства изделий:

а) управляемость -- распределение функций человеко-машинных систем в соответствии с психофизиологической структурой деятельности человека, уменьшение напряженности человека при большой эффективности управления, соответствие ритмов трудовых процессов;

б) обслуживаемость -- соответствие устройства изделия наилучшей психофизической структуре человека во время использования, обслуживания и ремонта;

в) освояемость -- способность быстрого приобретения навыков по управлению изделием.

Создание эргономичного по форме кондитерского шприца потребовало тщательного обзора аналогов с выявлением положительных и отрицательных свойств каждого из них, с последующим совмещением всех эргономических и эстетических свойств в своём изделии. Изначально была задумана несколько иная форма ручки.

Данный кондитерский шприц был бы удобен при профессиональных работах, где требовалась бы точность. Однако непрактичная форма контейнера и неудобная ручка, создавали бы неудобство владельцу, и крем использовался бы не экономично, оставалось бы много отходов. Для более тщательного выдавливания крема из контейнера предлагается конструкция поршня, которая в выдвинутом состоянии плотно соприкасается со стенками корпуса, максимально выдавливает крем. Этому будет способствовать прорезиненная насадка на конце поршня. Так же, одним из требований является конструирование эргономичной кнопки, позволяющей контролировать скорость выдавливания крема. Она будет достаточно удобна и не потребуется прилагать больших усилий для управления процессом (минимум усталости кисти).

Исходя из описанных выше отрицательных качеств такого шприца, было принято решение модернизировать форму, сделав ее более лаконичной и эргономичной. Она позволяет экономить энергетические затраты кондитера. Им легко управлять. С учетом требований эстетики кнопка должна быть сдвинута к центру, для того, чтобы её можно использовать как большим, так и указательным пальцем. На боковых сторонах ручки должны быть прорезиненные поверхности, для предотвращения скольжения руки в ходе процесса работы. Удобное крепление насадки необходимо, что бы быстро заменять их по необходимости.

Легкая конструкция и небольшие габариты являются положительным качеством для кондитерского оборудования, которое требуется для работы на маленькой площади и позволяющая делать работу более точной и совершенной, ведь шприц должен быть максимально простым и удобным.

2.2 Проработка конструктивных элементов и выбор используемых материалов

В процессе разработки макета состояла задача максимально проработать конструктивные элементы кондитерского шприца.

Кнопка, полностью контролирующая работу шприца, располагается посередине, для удобства использования как большим, так и указательным пальцем.

Ручка кондитерского шприца за счет плавных форм и прорезиненного корпуса удобно лежит в руке, без возможности скольжения.

Форма контейнера для крема у шприца на начальном этапе работы была цилиндрической, но это способствовало неполному расходованию крема в процессе выдавливания, поэтому, решено было заменить цилиндрическую форму контейнера для крема на коническую.

Полный выход крема из контейнера обеспечивает поршень с резиновым наконечником. Сам поршень имеет функцию телескопического сложения, что позволяет автоматически выдавливать крем, а затем, вернуть поршень в исходное положение за счет электродвигателя и батареек, обеспечивающих его работу.

Съемная крышка, находящаяся на верхней части ручки, позволяет беспрепятственно извлечь батарейки или поместить их в шприц для его дальнейшей эксплуатации.

Материалы, использованные для проектирования кондитерского шприца экологически чистые и так же используются в пищевой промышленности. Это ПЭТ пластик (для контейнера и корпуса) и жидкая экологически безопасная резина (прорезиненные покрытия и кнопка управления).

2.3 Создание макета, его эргономические свойства на основе концептуального решения

При изготовлении макета использовались различные материалы, такие как папье-маше и пластик.

Изначально была взята монолитная форма из пластилина, затем мы проводили коррекцию формы и размеров.

Далее, ручка была выполнена в технике папье-маше и покрыта акрилом и лаком для создания наглядности.

Контейнер для крема был изготовлен из пластика, в него был помещен поршень с резиновым наконечником. Оптимальным объем контейнера - 300 мл.

Для придания большей реалистичности на контейнер была прикреплена насадка для крема, так же выполненная из пластика.

Рассмотрим положительные характеристики, которые были учтены при проектировании кондитерского шприца:

а) Эргономичность. Плавные формы и прорезиненные вставки предотвращают скольжение и обеспечивают удобное положение в руке.

б) Легкость в использовании. Шприц прост в эксплуатации, за счет простого механизма и одной функциональной кнопки. Отпадает необходимость пользования обеими руками. Кнопка для управления поршнем может использоваться и большим и указательным пальцем, что позволяет более точно контролировать процесс.

г) Компактность. Шприц не занимает много место и будет удобен для транспортировки и выполнения работ на маленьких площадях.

д) Универсальность. Крепление для насадок универсально, и подходит для использования насадок различных фирм.

е) Точность при создании украшений. Постепенная подача крема обеспечивает его ровное нанесение, что в свою очередь улучшает результат работы.

ж) Чистота материалов. При изготовлении кондитерского шприца следует использовать материалы, не наносящие вреда окружающей среде.

З) Беспроводной механизм. Отсутствие необходимости в проводе обеспечивает простор для работы и удобство в использовании.

Заключение

Нами проведен глубокий теоретический анализ литературы по выбранной теме, из которого были выявлены требования к форме, эргономические требования, требования к технике безопасности, эксплуатации, материалы и конструктивные элементы. Так же, были рассмотрены аналоги и разработана концептуальная идея кондитерского шприца.

Из положительных характеристик полученного изделия можно выделить эргономичность, компактность, универсальность, простота в эксплуатации, точность и совершенность работы, беспроводной механизм и экологически чистые материалы, использованные при изготовлении.

Таким образом, цель курсовой работы была достигнута, так как был выполнен эскизный проект кондитерского шприца с учетом эргономических требований и решены поставленные задачи. При рассмотрении аналогов были изучены все положительные характеристики, что помогло в создании профессионального кондитерского шприца с насадками; были выявлены их конструктивные особенности. Нами изучены эргономические особенности проектирования бытовых приборов и разработан макет в масштабе 1:1. Материал курсовой работы требует дальнейшей разработки и может быть использован в процессе дипломного проектирования.

Список использованных источников

1. ГОСТ 12.2.049-80

2. Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов. -- 3-е изд., испр. -- М.: Издательский центр «Академия», 2007. -- 575 с., С. 211 -- (Высшее профессиональное образование). -- 1000 экз. -- ISBN 978-5-7695-4497-2.

3. Бунак В.В. Антропометрия. Практический курс. -- М., 1941. - 89 с., С.11

4. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузменко Н.Е., Лунин В.В. Основы физической химии. Теория и задачи: учебное пособие для вузов - 477 с., С.174

5. Что такое эргономика? [электронный ресурс]

6. Эргономика и дизайн [электронный ресурс]

7. Антропометрические параметры [электронный ресурс]

8. Рабочее место и принципы его организации [электронный ресурс]

9. Охрана труда в России [электронный ресурс]

10. Большая энциклопедия кулинарного искусства. Шприц кондитерский [электронный ресурс]

11. Кондитерский шприц [электронный ресурс]

12. Полиэтилентерефталат (ПЭТ), свойства материала и применение [электронный ресурс]

13. Все о пластиках и полимерах [электронный ресурс]

14. Поршень [электронный ресурс]

Размещено на Allbest.ru

...