Olosuhdekaapin kehittäminen kuormituskehälle

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Jyväskylän ammattikorkeakoululle kesällä 2012. Tavoitteena oli olosuhdekaapin prototyypin suunnittelu, rakentaminen ja testaus kuormituskehän yhteydessä käytettäväksi. Kuormituskehä on dynaamisia rakenneanalyysejä varten kehitetty testauslaitteisto, jonka testausympäristöä haluttiin kehittää enemmän testattavien kappaleiden käyttöolosuhteita vastaavammaksi. Opinnäytetyöprojektissa kehitetyn olosuhdekaapin prototyypin vaatimuksena oli -40 °C pakkasta. Erityistä painoarvoa sai jäähdytysjärjestelmän valinta sekä opinnäytetyöprojektin aikataulussa pysyminen. Jäähdytysjärjestelmien selvitystyössä tukeuduttiin kylmätekniikan ammattilaisten sekä kryogeenisten kaasujen, kuten nestemäisen typen, toimittajien tietotaitoon. Opinnäytetyön projektinhallinnassa käytettiin Pahlin ja Beitzin teoksessa kuvailtua tuotekehitysprosessia. Ratkaisuna kuormituskehälle valjastettiin laboratoriopakastin, jota muokattiin testikäyttöä varten. Kansi vaihdettiin eristelevyihin ja pohjaan tehtiin läpivienti, jotta testattava kappale saatiin kiinnitettyä kuormituskehään. Lopputuloksena saatiin kustannustehokas ja lämpötilaltaan stabiili prototyyppikaappi, jonka avulla testit saatiin suoritettua. Tärkeimpänä tuloksena voidaan pitää selvitystyötä, minkä mukaan jatkokehitys kannattaa keskittää mekaaniseen jäähdytykseen.

The thesis was implemented for Jyväskylä University of Applied Sciences in the summer of 2012. Goal was to develop, construct and test a prototype of an environmental chamber to be used in a loading frame. Loading frame is testing equipment which is developed for dynamic structural analysis. Its’ testing environment wanted to be developed further to be more similar to the environment that the tested structures are used. The requirement for the environmental chamber’s prototype was - 40 ° C. The development was focused on finding the optimal cooling method and big weight in the project was to keep up with the schedule. When solving the best cooling method, the knowhow of professionals from refrigeration technology and the suppliers of cryogenic gases like liquid nitrogen were essential. Project management was supported by Mr. Pahl’s and Mr. Beitz’s product development process. As a result modified laboratory refrigeration was harnessed to the loading frame. The lid was replaced with insulation plates and an aperture was made to the bottom so the fastening of the tested structure to the loading frame was possible. This way a cost-effective prototype was able to be used in the testing. One of the most important results was the information that in the further development the focus should be on mechanical cooling.