Kilpa-ajoneuvon jousitusjärjestelmän ja rungon välisen absorboivan elementin esisuunnittelu
Kupsala, Juho (2018)
Kupsala, Juho
Oulun ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018122122701
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018122122701
Tiivistelmä
Työssä tarkasteltiin kilpa-ajoneuvon jousitusjärjestelmän ja rungon välistä rakennetta ja kehitettiin väliin elementti, joka ehkäisee runkovaurioita heilahduksenvaimentimen pohjaustilanteissa. Tavoitteena oli tutkia kilpa-ajoneuvon jousitusjärjestelmän läpi tulevia voimia ja määrittää tutkimukseen perustuen normaalin kilpa-ajotilanteen maksimivoimat heilahduksenvaimentimen yläpään kiinnityspisteessä. Voimien määrityksen pohjalta tavoitteena oli suunnitella energiaa absorboiva elementti, joka toimii runkoon kohdistuvien normaalin kilpa-ajotilanteen maksimivoimien ylittävällä alueella.
Absorboiva elementti suunniteltiin absorboimaan ääritilanteissa syntyvien rungon lujuuden ylittävien voimien energiat. Elementin absorboiva materiaali suunniteltiin vaihdettavaksi nopeasti kilpailutilanteiden jälkeisissä huolloissa. Absorboivaksi materiaaliksi valittiin alumiinivaahto, jolla on erittäin hyvä energian absorbointikyky. Työssä perehdyttiin alumiinivaahtojen rakennelajeihin, solurakenteisiin ja valmistustapoihin. Työssä laskettiin avoimen ja suljetun solun alumiinivaahtojen tasaantumisjännitykset ja energian absorbointikyvyt suunnitellussa absorboivassa elementissä. Työssä myös suoritettiin lujuustarkastelua elementin rungolle sekä avoimen ja suljetun solun alumiinivaahdoille.
Lopputuloksena saatiin monipuolinen peruskäsitys alumiinivaahtojen käyttäytymisestä kynnysvoimalla aktivoituvana materiaalina ja niiden soveltamisesta energiaa absorboivaan elementtiin. Alumiinivaahtojen energian absorbointikyvyt todettiin käyttötarkoitukseen riittäviksi etenkin Alporas-vaahdolla ja myös avoimen solun alumiinivaahdolla, mikäli käytetään 6061-T6-alumiinia raaka-aineena. Toteutettavissa oleva absorboiva elementti suunniteltiin, mutta absorbointimateriaalin vaikean saatavuuden vuoksi fyysistä mallia ei valmistettu. Absorboivan elementin jatkokehitykselle ja tuotteistamiselle tämä työ toimii hyvänä pohjana. Työn teoriapohjaa alumiinivaahdoista voidaan myös pitää hyvänä lähtöaineistona mahdollisiin syventäviin tutkimuksiin ja perustana uusien innovaatioiden syntymiselle.
Absorboiva elementti suunniteltiin absorboimaan ääritilanteissa syntyvien rungon lujuuden ylittävien voimien energiat. Elementin absorboiva materiaali suunniteltiin vaihdettavaksi nopeasti kilpailutilanteiden jälkeisissä huolloissa. Absorboivaksi materiaaliksi valittiin alumiinivaahto, jolla on erittäin hyvä energian absorbointikyky. Työssä perehdyttiin alumiinivaahtojen rakennelajeihin, solurakenteisiin ja valmistustapoihin. Työssä laskettiin avoimen ja suljetun solun alumiinivaahtojen tasaantumisjännitykset ja energian absorbointikyvyt suunnitellussa absorboivassa elementissä. Työssä myös suoritettiin lujuustarkastelua elementin rungolle sekä avoimen ja suljetun solun alumiinivaahdoille.
Lopputuloksena saatiin monipuolinen peruskäsitys alumiinivaahtojen käyttäytymisestä kynnysvoimalla aktivoituvana materiaalina ja niiden soveltamisesta energiaa absorboivaan elementtiin. Alumiinivaahtojen energian absorbointikyvyt todettiin käyttötarkoitukseen riittäviksi etenkin Alporas-vaahdolla ja myös avoimen solun alumiinivaahdolla, mikäli käytetään 6061-T6-alumiinia raaka-aineena. Toteutettavissa oleva absorboiva elementti suunniteltiin, mutta absorbointimateriaalin vaikean saatavuuden vuoksi fyysistä mallia ei valmistettu. Absorboivan elementin jatkokehitykselle ja tuotteistamiselle tämä työ toimii hyvänä pohjana. Työn teoriapohjaa alumiinivaahdoista voidaan myös pitää hyvänä lähtöaineistona mahdollisiin syventäviin tutkimuksiin ja perustana uusien innovaatioiden syntymiselle.