Siltanosturin mallinnusmenetelmien kehittäminen

Työn tarkoituksena oli selvittää kaupallisen dynamiikan simulointiohjelmiston (Adams) soveltuvuus siltanosturin mallintamiseen. Työn kohteena oli kaksipalkkinen siltanosturi, joka sijaitsi KCI:n tiloissa Hyvinkäällä. Nosturin jänneväli oli noin 19.5 metriä ja nostokyky 16 tonnia. Mallintamisessa keskityttiin nosturin dynamiikkaan sekä ohjausvoimiin nosturin kantopyörissä. Simulointitulokset verifioitiin mittauksin. Koska mallista haluttiin mahdollisimman yksinkertainen, mallinnettiin ainoastaan pääkannattajat ja köydet joustavina. Muut osat mallinnettiin jäykkinä. Yksinkertaisuuteen pyrittiin sen vuoksi, että mallia oli tarkoitus käyttää perustana komponenttikirjaston luomiseksi myöhempää käyttöä varten. Tuloksista todettiin mallin soveltuvan hyvin nosturin dynamiikan mallintamiseen. Mallista saatavat tulokset vastasivat hyvin mitattuja liikkeitä. Ohjausvoimia ei kuitenkaan saatu verifioitua. Käytetty mittausmenetelmä osoittautui sopimattomaksi.

Disseny de les llantes en material compòsit de les rodes davanteres i roda posterior del vehicle de baix consum "Àguila"

Durant els últims dos anys un grup d’estudiants de l’Escola Politècnica Superior de laUniversitat de Girona han construït i evolucionat un prototip per competir en la Shell EcoMarathon, una cursa de caràcter internacional que es celebra cada any a Nogaro (França) ia on l’objectiu primordial és aconseguir el mínim consum. Equips de diferents països delmón recorren amb els seus prototips la mateixa distància i el guanyador és qui en finalitzarhagi fet servir menys quantitat de combustible. La intenció de l’equip és continuar competint en aquest cursa durant els propers anys, peraquest motiu cada any es plantegen noves modificacions a realitzar per tal d’aconseguir unprototip més competitiu. Una de les modificacions consisteix en substituir les actuals llantesd’alumini equipades en el vehicle per unes llantes lenticulars fabricades en fibra de carboni.Aquestes llantes en material compòsit representen una millora en prestacions respecte lesllantes convencionals en reduir la inèrcia.Escollir la fibra de carboni com el material a emprar no ha estat a l’atzar. Els avantatges quecomporta la fibra de carboni en referència als rati rigidesa/pes i resistència/pes sónindiscutibles. La resistència a la fatiga d’aquest tipus de material és més elevada que la del’alumini, material utilitzat en les actuals llantes, a més, la voluntat d’entendre millor elcomportament i els processos de fabricació d’aquest material per part dels membres del’equip posicionen a la fibra de carboni com el material més idoni.La solució final adoptada pel disseny de les llantes consta per la unió adhesiva de duespeces iguals fabricades en fibra de carboni. La facilitat de poder fabricar dos “plats” simètricsresulta el punt fort d’aquest disseny, el qual, amb un únic motllo s’arriben a construir latotalitat de les llantes

Tukkivannesahojen teräpyörien bombeerauslaitteen kehittäminen

Diplomityössä kehitettiin kannettava työstölaite, jolla voidaan bombeerata tukkivannesahojen suuret teräpyörät omilla laakereillaan paikoillaan sahalinjoissa. Teräpyörät kuluvat käytössä, jolloin ne joudutaan työstämään uudelleen muotoonsa useita kertoja vuodessa. Nykyisin pyörien kehäpinnat hiotaan haluttuun muotoon lähes sadan vuoden ikäiseen keksintöön perustuvalla menetelmällä. Menetelmän suurimpina ongelmina ovat saavutettavan bombeerausmuodon heikko tarkkuus, työstötapahtuman hitaus ja puutteellinen työturvallisuus. Kehitetyn bombeerauslaitteen ja -menetelmän avulla parannetaan kaikkia kolmea merkittävää puutetta. Työssä kartoitettiin kattavasti erilaisia mahdollisia työstömenetelmiä, joita voitaisiin käyttää teräpyörien bombeeraukseen. Parhaaksi vaihtoehdoksi osoittautui sorvaus, jonka avulla teräpyörien kehäpinnat saadaan työstettyä tarkasti, nopeasti ja varmasti käyttämällä tavallisia sorvin työkaluja ja uutta ehdotettua kannettavaa sorvia.

Vaihtelun vähentäminen kehäpyörien kovasorvauksen vaiheajoissa

Tämän työn tarkoituksena oli selvittää miksi kohdeyrityksen erään avainkomponentin, kehäpyörän, kovasorvauksen vaiheajoissa on niin paljon vaihtelua ja kuinka sitä saataisiin vähennettyä. Samalla pyrittiin lyhentämään keskimääräisiä vaiheaikoja. Tutkimus aloitettiin tuotannon nykytilan kartoituksella, jossa selvitettiin yrityksen toimintatapoja ja tuotannon tehokkuutta heikentäviä ongelmia. Tämän jälkeen aloitettiin varsinainen kehitysprojekti, joka perustui Lean-ajatteluun. Lean-ajattelu on tuotannon kehittämiseen tähtäävä filosofia, jossa pyritään tekemään enemmän vähemmällä, poistamalla tuotannosta kaikki ylimääräinen arvoa lisäämätön toiminta. Tuotantoon pyritään saamaan aikaiseksi tuotteiden jatkuva virtaus tuotantoa tahdistamalla. Erinomaisuutta tavoitellaan jatkuvalla parantamisella. Kohdeyrityksen tuotannon ongelmien tarkemmaksi selvittämiseksi toteutettiin erilaisia seurantoja, niin paikan päällä tuotannossa, kuin automaattista tiedonkeruuohjelmistoa hyväksi käyttäen. Seurantojen tuloksena selvisi, että pääsyyt tuotannon vaiheaikojen vaihteluun löytyvät teknisen järjestelmän sijaan ihmisten asenteista ja osaamisesta. Kun kehitystyön tuloksena toteutetaan muutoksia, kohdataan usein muutosvastarintaa. Tällöin tarvitaan tehokasta muutosjohtamista. Muutostyössä on tärkeä hallita tietoa sen jakamisen lisäksi myös sen keräämisessä. Muutoksiin johtavan tiedon tulee olla aina relevanttia ja faktapohjaista. Muutosjohtamisen tavoitteena on saada aikaiseksi tietoa luova organisaatio, joka kestää itsekritiikkiä ja jolla on poisoppimisen taito. Työsuoritusten parantamiseksi toteutettiin pilottihanke, jossa testattiin tässä työssä kehitettyä palautejärjestelmää. Palaute perustui automaattisen tiedonkeruuohjelmiston keräämään dataan. Samalla selvitettiin työtä hidastaneita ongelmia yhteistyössä työntekijöiden kanssa. Pilottihankkeen tulokset ovat lupaavia, sillä seurannassa olleen kehäpyörämallin viikoittaisten vaiheaikojen keskiarvo laski 32,6 % ja kehäpyörän puolikkaiden kovasorvauksen vaiheaikojen vaihtelut vähenivät 18,1 ja 26,8 %. Tämän tutkimuksen tulosten perusteella päivittäisten työmäärien tarkempaa seurantaa kannattaa jatkaa ja palautejärjestelmää kehittää edelleen.

Alteração do campo visual em função do uso de cabinas em tratores agrícolas

Com o objetivo de avaliar a alteração do campo visual de um trator, ocasionada pela instalação de uma cabina, foram determinadas as áreas de visibilidade nula em função da presença ou não da mesma, para cada campo visual. Os procedimentos adotados basearam-se na norma ISO 5721-1981 - Agricultural tractors - Operator's field of vision. A cabina aumentou em 34,42% a área de visibilidade nula. A relação área de projeção do trator/área total sombreada foi de 0,075 para o trator sem cabina, e 0,057 para o trator com cabina, indicando as melhores condições de visibilidade do primeiro em relação ao segundo. No que se refere aos campos visuais, a maior redução ocorreu no campo visual dos olhos e no obtido com o movimento da cabeça, em função dos suportes da cabina e da estrutura de proteção contra o capotamento. A cabina diminui o campo de visão do operador, e adequações no projeto da estrutura avaliada são necessárias para melhorar as condições de visibilidade.

Energetic efficiency of an agricultural tractor in function of tire inflation pressure

The tire inflation pressure, among other factors, determines the efficiency in which a tractor can exert traction. It was studied the effect of using two tire inflation pressures, 110.4 kPa in the front and rear wheels, 124.2 kPa in the front wheel and 138 kPa in the rear wheels, the energetic efficiency of an agricultural tractor of 147 kW of engine power, in the displacement speed of 6.0 km.h-1, on track with firm surface, with the tractor engine speed of 2000 rpm. For each condition of the tire pressure, the tested tractor was subjected to constant forces in the drawbar of 45 kN and 50 kN, covering 30 meters. It was used a randomized complete block with a 2x2 factorial arrangement (tire pressure and drawbar power) with four replications, totaling 16 experimental units. Data were subjected to analysis of variance, using the Tukey test at 5% probability for comparison averages. The lowest hourly and specific fuel consumption, the lowest slippage of the wheelsets and the highest efficiency in the drawbar was obtained with the tire inflation pressure of 110.4 kPa in the front and rear tires of the tractor, highlighting that lower pressures improve energetic and operational performance of the tractor.

Changes in water availability in the soil due to tractor traffic

Frequent traffic of tractors in agricultural soils, promotes soil compaction and affects the flow and water availability. The aim of this research was to study the effect of compaction induced by tractor traffic on water availability in the soil under different traffic intensities on the same path (0, 1, 3, 6 and 10 passages), to two tractors with 3.3 and 2.6 ton of weights, over three different surface conditions. The study was conducted in an Andisol, representative soil of the study area. It was determined the behavior of the water retention curve, obtaining the gravitational water, available water and hygroscopic water, to 10 and 30 cm of depth. The hygroscopic water is the most prevalent with values ​​of up to 80% of the total water present in the soil. The water retention curves showed increases in the values ​​of field capacity and wilting point and behaviors "flattened" indicating a high sensitivity to the applied treatments, representative of compacted soils, which give the surfaces studied characteristics do not suitable for normal crop development.

Curving simulation and stability of a creep-controlled wheelset for high speed rail-vehicles

Higher travel speeds of rail vehicles will be possible by developing sophisticated top performance bogies having creep-controlled wheelsets. In this case the torque transmission between the right and the left wheel is realized by an actively controlled creep coupling. To investigate hunting stability and curving capability the linear equations of motion are written in state space notation. Simulation results are obtained with realistic system parameters from industry and various controller gains. The advantage of the „creep-controlled wheelset" is discussed by comparison the simulation results with the dynamic behaviour of the special cases „solid-axle wheelset" and „loose wheelset" (independent rotation of the wheels). The stability is also investigated with a root-locus analysis.

Advanced ceramics: evaluation of the mechanism of stock removal and ground surface quality

The aim of this work is to evaluate the mechanism of stock removal and the ground surface quality of advanced ceramics machined by a surface grinding process using diamond grinding wheels. The analysis of the grinding performance was done regarding the cutting surface wear behavior of the grinding wheel for ceramic workpieces. The ground surface was evaluated using Scanning Electron Microscopy (SEM). As a result it can be said that the mechanism of material removal in the grinding of ceramic is largely one of brittle fracture. The increase of the h max can reduce the tangential force required by the process. Although, it results in an increase in the surface damage, reducing the mechanical properties of the ground component.

Speed Control of an Autonomous Mobile Robot: Comparison between a PID Control and a Control Using Fuzzy Logic

An Autonomous Mobile Robot battery driven, with two traction wheels and a steering wheel is being developed. This Robot central control is regulated by an IPC, which controls every function of security, steering, positioning localization and driving. Each traction wheel is operated by a DC motor with independent control system. This system is made up of a chopper, an encoder and a microcomputer. The IPC transmits the velocity values and acceleration ramp references to the PIC microcontrollers. As each traction wheel control is independent, it's possible to obtain different speed values for each wheel. This process facilities the direction and drive changes. Two different strategies for speed velocity control were implemented; one works with PID, and the other with fuzzy logic. There were no changes in circuits and feedback control, except for the PIC microcontroller software. Comparing the two different speed control strategies the results were equivalent. However, in relation to the development and implementation of these strategies, the difficulties were bigger to implement the PID control.

Renkaiden ja tienpinnan välisen kitkakertoimen mittausjärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Teiden liukkauden mittaaminen on herättänyt kiinnostusta viime vuosina. Liikenneturvallisuutta pystyttäisiin parantamaan ja teiden talvikunnossapitoa tehostamaan, mikäli kitkakerroin voitaisiin mitata tiestöä käyttävissä ajoneuvoissa. Tässä työssä suunnitellaan ja toteutetaan ajoneuvon pituussuuntaiseen dynamiikkaan perustuva kitkakertoimen mittausjärjestelmä. Pyörien luisto ja ajoneuvon nopeus, sekä pyöriin ja ajoneuvoon kohdistuvat voimat selvitetään CAN – väylästä luettavien ajoneuvon antureiden ja IMU:n avulla. Järjestelmää simuloidaan käyttämällä Matlab:ia ja testataan käytännössä VW Transporter pakettiautossa. Testitulokset osoittavat järjestelmän toimivan tarkasti ja että ajoneuvon dynamiikkaan perustuvan kitkakertoimen mittauksen on käyttökelpoinen ja kustannustehokas tapa teiden liukkauden valvomiseen.

Development of Generic Simulation Model for Mobile Working Machines

This master’s thesis has been done for Drive! –project in which a new electric motor solution for mobile working machines is developed. Generic simulation model will be used as marketing and development tool. It can be used to model a wide variety of different vehicles with and without electric motor and to show customer the difference between traditionally build vehicles and those with new electric motor solution. Customers can also use simulation model to research different solutions for their own vehicles. At the start of the project it was decided that MeVEA software would be used as main simulation program and Simulink will only be used to simulate the operation of electrical components. Development of the generic model started with the research of these two software applications, simulation models which are made with them and how these simulation models can be build faster. Best results were used for building of generic simulation model. Finished generic model can be used to produce new tractor models for real-time simulations in short notice. All information about model is collected to one datasheet which can be easily filled by the user. After datasheet is filled a script will automatically build new simulation model in seconds. At the moment generic model is capable of building simulation models for wide variety of different tractors but it can be easily altered for other vehicle types too which would also benefit greatly from electric drive solution. Those could be for example wheel loaders and harvesters.

Vibration analysis of a power take-off line

Gear rattle is a phenomenon that occurs when idling or lightly loaded gears collide due to engine’s torque fluctuations. This behaviour is related to vibration behaviour of the transmission system. Aim of this master’s thesis is to evaluate Adams and Adams/Machinery as a simulation tools for modelling the rattle e ect in a transmission system. A case study of tractor’s power take-o driveline, suspected to be prone to rattle, is performed in this work. Modelling methods used by Adams in this type of study are presented in the theory section while simulation model build with the software during this work is presented in the results. The Machinery toolbox is used to create gears and bearings while other model components are created with standard Adams tool set. Geometries and excitations are exported from other softwares. Results were obtained from multiple variations of a base model. These result sets and literature review suggest that Adams/Machinery may not be the most suitable tool for rattle analysis. While the system behaviour was partially captured, for accurate modelling user-written routines must be used which may be more easily performed with other tools. Further research about this topic is required.

3D-tulostettu tuuliturbiinin vaihteen pienoismalli

Työn aiheena on vaihteen pienoismallin suunnittelu ja toteutus 3d-tulostusta hyväksi käyttäen. Pienoismalli tehdään Moventas Gears Oy:n suunnittelemasta tuuliturbiinin vaihteesta. Vaihteen pienentämisestä johtuen malliin on suunniteltava uudet laakeripesät ja hammaspyörät. 3D-tulostuksen ja pienoismallin pienen koon ansiosta vaihdetta voidaan yksinkertaistaa suuresti ja näin vähentää tulostettavien osien määrää. Lisäksi työssä selvitetään, mitä ongelmia 3D-tulostus tuo valmistukseen ja suunnitteluun. Työn kirjallisessa osassa selvennetään planeettavaihteen toimintaa yleisesti sekä esitellään Exceed Series 3+ vaihdetta. Lisäksi kerrotaan 3D-tulostuksesta, sen periaatteesta, erilaisista tulostusmenetelmistä, tulostinlaitteesta ja mahdollisista ongelmista tulostuksessa. Kokeellinen osa koostuu pienoismallin suunnittelusta ja valmistuksesta. Valmistuksessa olleiden virheiden takia muutama osa jouduttiin tulostamaan uudelleen. Muutamia osia jouduttiin myös hieman jälkikäsittelemään tulostuksen jälkeen, jotta malli saatiin kasattua. Ongelmakohdaksi muodostui tulostimen ohjelmisto ja tulostustiedostot. Tulostusprosessi sujui kuitenkin hyvin. Lopputuloksena saatiin toimiva pienoismalli. 3D-tulostus toimii hyvin monimutkaisten kappaleiden tulostuksessa. Tulostuksen hinta nousi kuitenkin varsin korkeaksi. Tulostuslaitteistosta riippuen tulostuksen voisi mahdollisesti suorittaa myös halvemmallakin.

Design of traction transmission and suspension systems for an omni-directional mobile robot

This project aims to design and manufacture a mobile robot with two Universal Robot UR10 mainly used indoors. In order to obtain omni-directional maneuverability, the mobile robot is constructed with Mecanum wheels. The Mecanum wheel can move in any direction with a series of rollers attached to itself. These rollers are angled at 45º about the hub’s circumference. This type of wheels can be used in both driving and steering with their any-direction property. This paper is focused on the design of traction system and suspension system, and the velocity control of Mecanum wheels in the close-loop control system. The mechanical design includes selection of bearing housing, couplers which are act as connection between shafts, motor parts, and other needed components. The 3D design software SolidWorks is utilized to assemble all the components in order to get correct tolerance. The driving shaft is designed based on assembled structure via the software as well. The design of suspension system is to compensate the assembly error of Mecanum wheels to guarantee the stability of the robot. The control system of motor drivers is realized through the Robot Operating System (ROS) on Ubuntu Linux. The purpose of inverse kinematics is to obtain the relationship among the movements of all Mecanum wheels. Via programming and interacting with the computer, the robot could move with required speed and direction.