Hitaus- ja vääntömomentin tutkimuslaitteisto

Abstract

Työssä suunniteltiin ja valmistettiin Oulun ammattikorkeakoulu Oy:lle opetusvälineeksi fysiikan laboratorioon sähkömoottorilla varustettu hitaus- ja vääntömomentin tutkimuslaitteisto. Laitteisto tuli opetuskäyttöön, ja opiskelijat opiskelevat laitteiston avulla muun muassa hitaus- ja vääntömomentin perusteita. Aiemmin laboratoriossa ei ole ollut laitetta moottorin vääntömomentin tutkimiseen käytännössä. Työ aloitettiin tilaajan kanssa palaverilla, jossa käytiin läpi laitteen vaatimukset, tavoitteet ja toiveet. Tärkeimpiä vaatimuksina olivat laitteen kompakti koko, sekä laitteen tuli olla helposti purettavissa ja tarvittaessa helposti muokattavissa. Lisäksi laitetta tuli pystyä käyttämään käsin punnuksella ja tämän vuoksi moottorin tuli olla vaivattomasti kytkettävissä irti akselista.

Suunnittelussa käytettiin Inventor Professional 2017 -ohjelmaa, jolla laite mallinnettiin. Suunnittelu aloitettiin valitsemalla materiaalit ja kiinnitystapa. Laitteen runkomateriaaliksi valittiin 10 mm:n paksuinen alumiinilevy ja liitokset ruuviliitoksilla. Laite suunniteltiin niin, että valmistaminen olisi mahdollisimman yksinkertaista. Vaikeimpana asiana oli saada kaikki laitteen vaatimukset järkevästi ja yksinkertaisesti toteutettua. Suunnittelun aikana tilaajalle lähetettiin kaksi kertaa 3D-luonnokset, joihin hän ehdotti muun muassa rakenteellisia muutoksia ja toiveen ulkoisen moottorin kytkentä mahdollisuudesta. Kaikki muutostoiveet saatiin toteutettua, ja suunnittelun tuloksena oli lopullinen 3D-malli valmiina valmistukseen.

Laite valmistettiin Oulun ammattikorkeakoulun laboratorioissa henkilökunnan avustuksella. Osien valmistuksessa käytettiin vesileikkuria, sorvia, otsajyrsintä ja 3D-tulostinta. Osien valmistus oli nopeaa eikä suuria ongelmia syntynyt. Kokoonpano eteni nopeasti, kun oli mittatarkat osat ja laite hyvin suunniteltu. Laitteen toimivuus testattiin tilaajan kanssa yhdessä laitteen tulevalla käyttöpaikalla. Laite toimi hyvin ja laitteistolle asetettuihin tavoitteisiin päästiin. Opinnäytetyön tuloksena oli käyttövalmis tutkimuslaitteisto opetuskäyttöön, CAD-malli ja kokoonpanokuva. Kokonaisuutena opinnäytetyöprojekti onnistui hyvin.