Työkoneeseen liitettävän puskukauhan suunnittelu

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella Ovimec Steel Oy:lle uusi työkoneeseen liitettävä puskukauha osana yrityksen normaalia tuotekehitys- ja suunnittelutyötä. Tavoitteena oli kehittää aiempaa ratkaisua valmistettavuudeltaan, kustannuksiltaan ja rakenteeltaan parempi tuote. Lisäksi tavoitteena oli suunnitella yleismallinen vaihdettava sovite, jota voidaan hyödyntää myös yrityksen muissa tuotteissa. Työssä tarkasteltiin myös, kuinka käsinlaskentaa ja tietokoneavusteisia menetelmiä voidaan hyödyntää kustannustehokkaasti osana suunnitteluprosessia.

Työssä hyödynnettiin yleisiä tuotekehitysprosessin vaiheita lähtötietojen määrittelystä konseptointiin, systeemisuunnitteluun ja detaljisuunnitteluun. Suunnittelun tukena käytettiin käsinlaskentaa, 3D-mallinnusta sekä FEM-analyysiä. Lujuustarkasteluissa keskityttiin erityisesti ruuviliitoksen mitoitukseen, rakenteen kuormituksiin sekä väsymisilmiön vaikutuksiin. FEM-analyyseillä tarkasteltiin rakenteen kriittisiä kohtia, etenkin sovitelevyjen ja pystyrunkojen jännitysten osalta. Lisäksi työssä tarkasteltiin valmistettavuuden, käytettävyyden ja huollettavuuden vaikutusta rakenteen suunnitteluun.

Työn tuloksena saatiin suunniteltua uusi puskukauhamalli, jonka rakenne on aiempaa valmistusystävällisempi sekä helpommin eri kokoluokkiin skaalattava. Rakenteen kriittisille osille tehtyjen lujuustarkastelujen perusteella tuotetta voidaan pitää käyttökohteeseensa nähden riittävän kestävänä. FEM-analyysien perusteella rakenteen kriittiset kohdat pystyttiin tunnistamaan melko hyvin, vaikka tuloksiin liittyy epävarmuutta kuormitusten ja reunaehtojen arvioinnin vuoksi. Työssä havaittiin myös, että käsinlaskentaa ja tietokoneavusteisia menetelmiä voidaan hyödyntää tehokkaasti osana suunnittelutyötä, kun tarkastelut kohdistetaan vain rakenteen oleellisimpiin kohtiin. Työn tuloksia voidaan hyödyntää toimeksiantajan tulevissa suunnitteluprojekteissa ja muiden lisälaitteiden kehityksessä. Jatkossa rakenteen toimintaa ja analyysien luotettavuutta olisi mahdollista kehittää esimerkiksi käytännön testauksilla, venymäliuskamittauksilla sekä hydraulipaineiden seurannalla.