Raepuhallusajoneuvon runkorakenne ja voimansiirto

Abstract

Opinnäytetyön tilaajana on raepuhallusrobotteihin erikoistunut Blastman Robotics Ltd. Yrityksen toimialana ovat automatisoidut raepuhallusrobotit ja kokonaiset pintakäsittelylinjat. Tässä opinnäytetyössä luodaan uuden ajoneuvon voimansiirto ja runkorakenne. Ajoneuvo on tarkoitettu telakkateollisuuteen pintakäsittelyn esipuhdistuksen suorittamiseen. Työn tavoitteena on tuottaa voimansiirrosta ja runkorakenteesta valmistuspiirustukset, jotka tarvitaan ajoneuvon valmistuk-sessa. Työn aihe on syntynyt asiakastarpeesta.

Runkorakenteen ja voimansiirron suunnittelu rajattiin konseptisuunnitteluun. Konseptisuunnittelussa määritettiin laitevalinnat ja suunniteltiin runkorakenne. Työ aloitettiin määrittämällä vaatimukset, joiden pohjalta kartoitettiin vaihtoehdot. Merkittävin määritys kauppasopimuksessa oli liukuohjaus, mutta sen käyttökelpoisuus täytyi varmistaa laskemalla. Voimansiirron vaihtoehtoja olivat valmiit ajo-neuvoakselit tai ajomoottorit joka renkaalle. Ajoneuvon kääntöön vaihtoehtoina olivat liukuohjaus, runko-ohjaus ja nelipyöräohjaus. Vaihtoehtoja vertailtiin keskenään ja niistä valittiin parhaiten sopivat ratkaisut. Voimansiirroksi valikoitui ajoneuvoakselit ja kääntötavaksi nelipyöräohjaus. Valintojen jälkeen suunniteltiin ajoneuvoon tarvittava mekaniikka ja runkorakenne, joka sitoo kokonaisuuden yhteen. Suunnitteluun haasteita toi kuluttava toimintaympäristö ja vaatimus, että ajoneuvosta tulee täysin sähkökäyttöinen.

Työssä merkittävimpänä saavutuksena voidaan pitää voimansiirron suunnittelua. Ajoneuvoakseleita käyttämällä ratkaistiin monta ongelmaa, joita tuli liukuohjauksen käyttökelpoisuutta laskettaessa. Voimansiirrossa tehdyt valinnat ja ratkaisut parantavat laitteen käytettävyyttä ja valmistuksen kustannustehokkuutta. Työn tuloksena saatiin tuotteen valmistuksen edellyttämä tuotedokumentaatio. Onnistuneen projektin myötä yritys aikoo lisätä ajoneuvon tuoteperheeseensä ja jatko-kehittää sitä myös toisenlaisiin käyttökohteisiin soveltuvaksi.

This thesis was commissioned by Blastman Robotics Ltd., a company specialised in robotic abrasive blast-cleaning systems and complete surface treatment lines. The purpose of the thesis was to create a transmission and frame struc-ture for a new vehicle, to be used for abrasive pre-treatment of surfaces in shipbuilding industry. The thesis aimed at producing manufacturing drawings for the vehicle’s transmission and frame structure. The topic was born out of the client’s needs.

It was decided that the thesis should focus on the conceptual design of the vehicle’s frame structure and transmission. The conceptual design involved choosing the equipment and designing the frame structure. The work started with a definition of the demands and with a subsequent study of alternative solutions. The feasibility of the most significant determinant in the sales contract, skid steering, needed to be calculated. For transmission, the choice was between ready-made axles and drive motors for all wheels. The alternatives for the steering system included skid, frame and four-wheel steering. The comparison between the alternatives resulted in the choice of axles and four-wheel steering. Following this, mechanical details were planned, and a frame structure designed to produce a comprehensive vehicle. The planning process was made more challenging because of the heavy duty operating environment and the demand that the entire vehicle should be electrically driven.

The planning of transmission can be considered the most remarkable achievement in this thesis. The decision to use axles solved multiple problems that had emerged when assessing the feasibility of skid steering. The choice and solutions related to transmission improve the feasibility of the vehicle and the costeffectiveness of the production. The required product documentation was one out-come of this thesis. As a result of the successful development project, the company is planning to add the vehicle into their product family and to develop it further for similar uses.