Harvesterikouran mittapyörän rungon muutostyö : Hitsatusta teräsrakenteesta valuosaksi

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Kesla Oyj:n tuotekehitysosastolle. Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää aiemmin hitsattuna kokoonpanona valmistettu Kesla 25RH -harvesterikouran mittapyörän runko valmistettavaksi yhtenäisenä valuosana, optimoida sen rakenne mahdollisimman kevyeksi ja lujaksi sekä tutustua harves- terikourien tekniikkaan ja erityisesti valutekniikkaan.

Teoria-aineistona käytettiin muun muassa alan kirjallisuutta, opinnäytetöitä, internetlähteitä sekä materiaalistandardeja. Tärkeimmät teoria-aineistot olivat Valuatlaksen verkkosivuilla julkaistut valutekniikasta kertovat oppaat ja oppimateriaalit sekä lujuusopista ja käytetyn valumateriaalin teknisistä ominaisuuksista kertovat lähteet. Valutekniikan teoriaosuutta rajattiin siten, että siinä kerrotaan tarkemmin valusuunnittelun kannalta oleellisia asioita ja muista asioista pintapuolisemmin.

Suurin haaste työssä oli löytää riittävästi austemperoidun pallografiittivaluraudan väsymislujuuteen liittyvää tietoa. Sen takia lujuuslaskuihin sovellettiin rakenneterästen teoriaa väsymislujuudesta, sillä tiedettiin, että austemperoidun pallografiit- tivaluraudan tekniset ominaisuudet ovat hyvin samantapaiset tai jopa paremmat.

Tämän raportin lisäksi opinnäytetyön tulokseksi saatiin valurungon 3D-malli, valmistus- ja koneistuspiirustukset sekä useita FEM-analyysejä. Lujuuslaskujen ja FEM-analyysien numeeriset arvot sekä valmistus- ja koneistuspiirustukset ovat luottamuksellisia, eikä niitä sen takia ole julkaistu opinnäytetyössä tai sen liitteissä.

Mittapyörän rungon 3D-mallin ja FEM-analyysien perusteella todettiin, että valuosana valmistettu runko on ainakin 29 % alkuperäistä kevyempi ja materiaalin teknisten ominaisuuksien ansiosta vähintäänkin yhtä luja.

This thesis was made for product development department of the Kesla corporation. The aim of the thesis was to develop the previously as a welded assembly produced frame of measurement wheel of Kesla 25RH harvester head to be manufactured as a uniform cast, to optimize its structure as light and robust as possible and to familiarize with the technology of harvester heads and casting technology.

The theoretical material consists of inter alia literature, theses, internet resources and material standards. The most important theoretical materials were the pub- lished guide books and teaching materials published on the Valuatlas website, and the sources of used casting material and strength of material. The theoretical part of the casting technique was limited so that it deals more closely with facts relevant to casting design and other points are dealt with more superficially.

The major problems encountered in the work were to find adequate information of the fatigue strength of austempered ductile cast iron. Therefore, in the strength calculation the fatigue strength theory of structural steels was applied, because it is known that the technical characteristics of austempered ductile iron are very similar or even better.

In addition to this report, the results of the thesis were the 3D model, the manufacturing and machining drawings of the frame and several FEM analyses. The numerical values of the strength calculations and FEM analyses as well as the manufacturing and machining drawings are confidential and are therefore not published in the thesis or in the appendices.

Based on the 3D model of the frame of the measuring wheel, it was found that the cast frame is at least 29% lighter and because of the technical characteristics of the material at least as strong.