Jousien suunnittelun ja mallinnuksen kehitys
Ranta, Rasmus (2025)
2025
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504308428
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504308428
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia ja kehittää ABB Oy:n pienjännitekytkimissä käytettävien puristusjousien suunnittelu- ja mallinnusprosessia. Toimeksiantajayritys tarvitsi jousivoimien tarkempaa määrittelyä ja laskentaa kytkimien luotettavuuden ja laadun varmistamiseksi. Nykyisessä laskentatyökalussa havaittiin puutteita, kuten simulointimahdollisuuksien puute. Tämän työn tavoitteena oli parantaa suunnitteluprosessia ja arvioida uuden laskentaohjelmiston soveltuvuutta korvaamaan nykyinen Excel-pohjainen työkalu.
Työn teoreettisessa osassa käsiteltiin puristusjousien toimintaperiaatteita, standardeja ja mallintamisen perusteita. Tutkimuksessa hyödynnettiin kirjallisuuskatsausta ja asiantuntijahaastatteluja. Jousen käyttäytymistä analysoitiin käyttämällä elementtimenetelmää (FEM) ja kokeellisia voimamittauksia. Lisäksi nykyistä jousien laskentatyökalua verrattiin kaupalliseen IST Spring Calculator Professional -ohjelmistoon. Kokeelliset voimamittaukset osoittivat jousien täyttävän suunnitteluvaatimukset voiman osalta, mutta toistuvissa kuormitustesteissä havaittiin jousien pituuden pysyvää lyhenemistä. Kokeellisten mittausten toistaminen FEM-menetelmällä ei kuitenkaan onnistunut; analyysi tuotti tuloksia, joissa oli huomattavia poikkeamia.
IST-laskentaohjelmisto arvioitiin kattavaksi, ja sen hankkimista suositeltiin. Lisäksi todettiin tarve parantaa mittausten aikaista jousen tukemista luotettavien mittaustulosten takaamiseksi. Työn sivutuotteena luotiin ohjeistus puristusjousen parametriseen mallintamiseen.
Työn teoreettisessa osassa käsiteltiin puristusjousien toimintaperiaatteita, standardeja ja mallintamisen perusteita. Tutkimuksessa hyödynnettiin kirjallisuuskatsausta ja asiantuntijahaastatteluja. Jousen käyttäytymistä analysoitiin käyttämällä elementtimenetelmää (FEM) ja kokeellisia voimamittauksia. Lisäksi nykyistä jousien laskentatyökalua verrattiin kaupalliseen IST Spring Calculator Professional -ohjelmistoon. Kokeelliset voimamittaukset osoittivat jousien täyttävän suunnitteluvaatimukset voiman osalta, mutta toistuvissa kuormitustesteissä havaittiin jousien pituuden pysyvää lyhenemistä. Kokeellisten mittausten toistaminen FEM-menetelmällä ei kuitenkaan onnistunut; analyysi tuotti tuloksia, joissa oli huomattavia poikkeamia.
IST-laskentaohjelmisto arvioitiin kattavaksi, ja sen hankkimista suositeltiin. Lisäksi todettiin tarve parantaa mittausten aikaista jousen tukemista luotettavien mittaustulosten takaamiseksi. Työn sivutuotteena luotiin ohjeistus puristusjousen parametriseen mallintamiseen.