Mittanavan ulosvetäjän suunnittelu

Abstract

Opinnäytetyössä käsitellään Skiddometer BV 11 -kitkanmittauslaitteen mittanavan ulosvetäjän suunnitteluprosessia. Työn tavoitteena oli korvata käytössä oleva ulosvetäjä merkittävästi kevyemmällä ja paremmin pakkautuvalla kokoonpanolla, joka olisi myös helposti huollettavissa sekä purettavissa. Opinnäytetyössä esitellään yksityiskohtaisesti ulosvetäjän suunnitteluprosessin eri vaiheet ja tehdyt suunnitteluratkaisut. Teoriaosuudessa käsitellään suunnitteluprosessin kulkua ja siihen liittyvien ongelmien ratkaisua sekä lujuuslaskennan kannalta ongelmallisia singulariteetteja.

Ulosvetäjästä koottiin useita konseptitason kokoonpanoja ja eri ratkaisujen vaikutuksia arvioitiin muun muassa valmistettavuuden, lujuuden, massan ja muiden ulosvetäjälle asetettujen vaatimusten näkökulmasta. Arvioinnin tueksi ulosvetäjän eri komponenteille ja kokoonpanoille suoritettiin FEA-laskelmia ja toiminnallisuuksia havainnollistettiin 3D-tulostetuilla prototyypeillä.

Ulosvetäjän lopullisen kokoonpanon massa aleni noin 64 % käytössä olevaan ulosvetäjään verrattuna. Lisäksi ulosvetäjän kaikki osat ovat vaihdettavissa ja jalat voidaan säätää kahdelle eri leveydelle useamman käyttökohteen mahdollistamiseksi. Ulosvetäjän purettava rakenne mahdollistaa kompaktin säilytyksen ja helpon kuljetuksen. Ulosvetäjän todettiin täyttävän kaikki sille asetetut vaatimukset ja valmistuksessa tarvittavat dokumentit laadittiin. Valmiin kokoonpanon toimivuus todennettiin vielä käytännön testeillä ja ulosvetäjä hyväksyttiin käyttöön.

The purpose of this thesis was to address the design process of the extractor tool for the measuring hub of a Skiddometer BV 11 friction measurement device. The goal of the work was to replace the current extractor tool with a significantly lighter and more compact assembly that is also easy to maintain and disassemble. This thesis detailed the various stages of the design process and decisions regarding these stages. The theoretical section adressed the design process and the related problem-solving, as well as the problematic singularities from the perspective of strength calculations.

Several conceptual assemblies of the extractor tool were created, and the impacts of the different design solutions were evaluated in terms of manufacturability, strength, weight, and other requirements set for the extractor tool. To support the evaluation, FEA calculations were performed on various components and assemblies of the extractor tool, and its functionalities were illustrated with 3D-printed prototypes.

The final assembly of the extractor tool achieved a weight reduction of approximately 64% compared to the current extractor tool. Additionally, all the parts are replaceable, and the legs can be adjusted to two different widths to allow for multiple applications. The assembly can be easily disassembled to facilitate compact storage and convenient transportation. The functionality of the final assembly was further verified through practical tests, and the extractor tool was approved for use.