Kraven visar på att uppgiften så som den formulerades är genomförd. Det som eventuellt skulle kunna påverka utkomsten av C-ringen som framtida produkt är den friktionskoppling som sitter i bordets handtag. Det finns flera delar som kan påverka C- ringens förmåga att lösa sin uppgift, men eftersom den tänkta förmågan att lyfta 120 kg egentligen är 240 kg, bör friktionskopplingen designas om för att få ett mer balanserat resultat samt en produkt som stämmer överens med vad som påstås vara sant.
Efter att ha monterat in två C-ringar i benen på ett fungerande bord, kunde det dock konstateras att den rådande situationen med friktionskoppling inte är något stort problem för lösningen. Minimal deformation framkommer vid användning av stoppet. Även om examensarbetet anser att ett återvunnet plastmaterial är möjligt, bör detta undersökas mer. De antaganden som har tagits runt återvunnet material grundar sig endast på erfarenheter av simuleringar på produkter med liknande material. Materialen har liknande egenskaper vilket indikerar att användningen av ett återvunnet material, eller tillviss-grad återvunnet, kommer med största sannolikhet resultera i fullgott resultat.
Vidare är det bordet från ROL Ergo som ligger i fokus. Produktens funktionalitet skulle förbättras vid användning av C-Ring. Detta eftersom de funktioner som tillverkarna anser vara avgörande för att sälja produkten, skulle förbättras ytterligare. Den upplevda kvalitén skulle öka eftersom det med hjälp av C-ringen skulle begränsa möjligheterna till att skada bordets mekaniska komponenter vid användning.
Diskussion och slutsatser
Vidare arbete eller forskning
Efter gjorda tester och studier har resultatet pekat på att C-ringen kommer att fungera. Det som är kvar att bestämma är vilket material den ska tillverkas i. Genom att studera tester och simuleringar kan det konstateras att det kommer att fungera med ett material som har liknande eller bättre mekaniska egenskaper än PLA plast. Ett krav för utfört examensarbete är att konceptet eller produkten ska ha potential att tillverkas i återvunnen plast. Detta bör undersökas vidare men resultat av simuleringar och fysiska tester som presenteras i rapporten pekar på att val av material med bättre eller liknande mekaniska egenskaper håller för de påfrestningar som uppstår i bordet. Genom att studera materialdata från olika plaster kan antagande tas att det kommer fungera lika bra eller bättre till användning vid tillverkning av C-ringen.
För vidare produktion och implementering i faktiska produkter, är en studie kring användning av hand-vevat bord något som skulle vara intressant. Denna studie skulle undersöka hur många gånger stoppet är tänkt att användas under en livscykel för bordet. Detta för att bättre kunna dimensionera komponenterna.
I utvecklingsfasen utvecklades även Mutterglid parallellt med C-ring. Mutterglid övergavs eftersom C-ring visade på bra resultat i alla kategorier. Mutterglid har dock god potential att bli ett komplement till redan existerande bord. Mutterglid, som det var tänkt, är en lösning som skulle kunna eftermonteras på bord. Det som krävs är att dimensionera och bestämma en gängstång som ska sitta under bordet. Beroende på gängstångens dimensioner kommer kraften bli mindre eller större. Detta resulteras i att ett stort fysiskt avtryck är kopplat till en mindre kraft. Ett litet fysiskt avtryck resulteras i en stor kraft att stoppa. Detta samband behöver diskuteras med ROL Ergos utvecklingsavdelningen för att komma fram till det bästa sambandet för produkten. Vidare arbete på bordet bör innefatta utveckling av en ny friktionskoppling som har de specifikationer som bordet ska ha från början. Detta kan lösas genom att ändra den fjäder som sitter i den existerande friktionskopplingen eller utveckla, alternativt köpa en ny.
Diskussion och slutsatser Alternativ lösning
Idén med C-Ringen är att hindra gängorna på gängstången att fortsätta in i spindeln. Det skulle kunna lösas på flera andra vis. Eftersom Examensarbetet inte tar hänsyn till tillverknings-processer, kan det förekomma lösningar med samma princip som är mer lämpliga för tillverkning.
Med hjälp av svetsning skulle ett liknande stopp kunna utformas på gängstången. På så vis skulle inte en svarv behöva användas. C-ringen skulle inte heller behöva tillverkas. Tanken är att en svetsfog görs på ett sådant vis att den skapar samma profil som C- ringen på gängstången.
Det som behöver undersökas är huruvida spindeln deformeras markant vid denna typ av lösning. Det är viktigt att funktionaliteten hos bordet kvarstår även efter använt stopp. Ursprungligen är det tänkt att friktionskopplingen är tänkt att lösa detta.
Ett alternativ skulle kunna vara att designa om friktionskopplingen samt lösa stoppet med någon sorts av svetsfog. På så vis skyddas spindeln av friktionskopplingen. En lösning med svetsfog istället för C-ring skulle resultera i att den svagast punkten i bordsbenen med stor sannolikhet skulle bli spindeln, vilket bör undersökas vidare om denna typ av lösning är önskvärd.
Referenser
7 Referenser
[1] Gerbert, G. (1993). Maskinelement del B. Kompendiet. Studentlitteratur, Lund, Sweden.
[2] Mägi, M., Melkersson, K., & Evertsson, M. (2017). Maskinelement, 1. uppl. Lund: Studentlitteratur AB.
[3] Rao, S. S. (2017). The finite element method in engineering. Butterworth- heinemann.
[4] Kurowski, P. (2013). Engineering Analysis with SolidWorks Simulation 2013. SDC publications.
[5] Björklund, S., Hågeryd, L., & Lenner, M. (2002). Modern produktionsteknik 2: a uppl. Stockholm: Liber.
[6] Ullman, D. G. (2010). The mechanical design process: Part 1 4: e uppl. McGraw-Hill.
[7] Johannesson, H., Persson, J. G., & Pettersson, D. (2013). Produktutveckling: Effektiva metoder för konstruktion och design, 2: a uppl., Stockholm: Liber AB.
[8] Dassault Systemes (u.å), Choosing Solidworks. Hämtad 2020-04-28, från
https://www.solidworks.com/choosing-solidworks.
[9] Marcus och Patrik, test team på ROL Ergo, intervju april 2020.
[10] MatWeb (u.å). Hämtad 2020-05-06, från
http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=3801a82d61974e15b 563d86e41de45e4&ckck=1
Referenser
[12] Newton, I. (1802). Mathematical principles of natural philosophy. A. Strahan.
[13] Brennan, K. (Ed.). (2009). A Guide to the Business Analysis Body of Knowledger. Iiba.
[14] The Mathworks inc (u.å). Math Graphics Programming. Hämtad 2020- 05-06, från
https://se.mathworks.com/products/matlab.html?s_tid=hp_products_m atlab
Bilagor
8 Bilagor
Bilaga 1 Intervjufrågor till ROL. Bilaga 2 Resultat av test 2. Bilaga 3 Resultat av test 1.
Bilaga 4 Ihop byggt bord med inmonterad C-ring. Bilaga 5 Befintlig stoppring monterad på bordet.
Bilagor
Bilaga 1 Intervjufrågor till ROL
- Varför testas bord?
Säkerhetsskäl, bordet ska inte skada kunden på något vis. Bordet ska tåla det som ROL påstår det ska tåla
Testas mot standarder som tillexempel EN i Europa.
Ska klara tester från en tredje part. Godkända från institut så som Catas (italienskt).
- Vilka egenskaper testas hos ett bord?
Hållbarhet.
Höj och sänk funktion
Hur och när bordet tippar eller ramlar vid olika höjder.
- Vem berörs av eventuelle problem med bordet?
Kunden berörs av problemen, om test inte har utförts på rätt vis.
- Hur vanliga är det att problem uppstår? (Reporter om en olyckshändelse)
Inte vanligt, oftast relaterat till dålig ihop skruvat eller produktion av produkten.
- Vilka delar av bordet är problemet?
Vid haveri är det antingen elmotorer eller plastdetaljer som blir utslitna eller gå sönder.
- Vilket samband finns det mellan de delar på bordet som orsakar problemet och de andra delarna?
De mekaniska delarna (Axlar, kugghjul och elmotor) är till för att se till så bordet höjs och sänks. Detta gör att det fysiska krafterna ändras beroende på vilken höjd bordet befinner sig i.
- Hur testas olika vikter på bord?
Med standard vikter eller standard sandsäckar på 10 kg. Sen körs olika testcykler som är tänkt att likna normal användning.
Bilagor
Olika krav kommer från olika delar av ROL som företag. Vissa krav kommer från kund som anser att en viss hållbarhet är tillräckligt i relation med ett pris. Andra krav bestäms på utvecklingsavdelningen som en spegling på marknaden och liknande bord i världen.
Bilagor
Bilaga 2: Resultat av test 1.
Figur 1. Resultat av test 1, prov 1, 6 Nm.
Figur 2. Resultat av test 1, prov 2, 7 Nm.
Bilagor
Figur 4. Resultat av test 1, prov 4, 9 Nm.
Bilagor
Bilaga 3: Resultat av test 2.
Figur 6. Resultat av test 2, prov 1.
Figur 7. Resultat av test 2, prov 2.
Figur 8. Resultat av test 2, prov 3.
Bilagor
Bilagor
Bilaga 4: Ihop byggt bord med inmonterad C-ring.
Figur 1. Ihop byggt vev-bord på ROL Ergo. En liten bordsskiva är monterad på stativet för att visa rörande komponenter i stativet.
Bilagor
Bilaga 5. Befintlig stoppring monterad på bordet
Bilagor
Bilaga 6. MATLAB beräkningar.
Första steget. Uträkning av momentet på mittenstången efter växeln där momentet från veven appliceras.
clear; close all;
Steg 1 - Beräkning utav utgånedemoment från snäckväxel med utväxling 1:3
syms M2 my Vgrad1(my) Vgrad2(my) Svink1 Fvink(my) w1 w2
% M2 = Utgående moment % My = friktionstal % Vgrad = Verkningsgrad % Svink1 = Stigningsvinkel % Fvink = Friktionsvinkel
% w1, w2 = vinkelhastighet för snäcka respektive hjul % Kända variabler:
M1 = 4300; % Ingående momentet. Vridmomentstpärrens
maxvärde. i = 3; % Utväxling (w1/w2) == i; % Utväxling D1 = 25; % Ytterdiameter skruv D2 = 25.5; % Ytterdiameter hjul d1 = 22; % Delninsdiameter skruv d2 = 22.5; % Delningsdiameter hjul
alphaox = 39.993/2; % Pressvinkeln snäcka
Denna uträkning kommer att hantera Friktionstalet my som okänd utmed beräkningen eftersom detta värde är ännu ej kännt.
M2 kan tas fram med hjälp av funktionen för verkningsgrad:
Men för att få M2 behöver vi värdet på verkningsgraden. För detta kan vi använda en annan funktion för verkningsgrad:
(där 1 = Stigningsvinkeln och = Friktionsvinkeln
Vgrad1= (M2/M1)*(1/i);
Vgrad2(my) = tand(Svink1) / tand(Svink1+Fvink)
Bilagor
Därför behöver vi nu räkna ut Stigningsvinkeln och Friktionsvinkeln. Stigningsvinkeln 1 kan räknas ut med hjälp av utväxlingsfunktionen:
==>
Svink1 = atand(d2 / (d1*i))
Svink1 = 18.8247
Friktionsvinkel beräknas med friktionstalet och pressvinkeln.
alphaan = atand(tand(alphaox) * cosd(Svink1)); Fvink(my) = atand(my / (cosd(alphaan)));
Efter att ha tagit fram alla nödvändiga variabler kan M2 brytas ut:
vgrad2(my) = subs(Vgrad2);
:
Vgrad(my) = Vgrad1 == vgrad2;
Och M2 kan brytas ut:
m2(my) = solve(Vgrad,M2); % Värde i Nmm för att alla mått
är i mm.
M2(my) = vpa(m2)
M2(my) =
M2 är nu en funktion där Momentet förändras beroende på friktionstalet. Därför plottas funktionen för att visualisera funktionen.
fplot(M2,[0,1],'Linewidth',2)
title('Utgående moment M_{2} beroende på friktionstal \mu')
xlabel('\mu')
Bilagor
Steg 2:
Nu kommer beräkningar göras för att räkna ut momentet i skruvstången som sitter i benen. Vid denna växel används en konisk växel med rak-kugg.
syms dm Ft T2(my)
Z1 = 15; % Antal kugg lilla kugghjulet
Z2 = 30; % Antal kugg stora kugghjulet
i2 = Z2/Z1; % Utväxling
T1(my) = M2/2; % Ingående moment baseras på föregående
uträkningar, divideras med 2 då vi beräknar på ett ben
Re1 = 25.47; % Konlängd lilla kugg
Re2 = 25.015; % Konlängd stora kugg
B1 = 9.08; % kuggbredd lilla kugg
B2 = 8.656; % Kuggbredd stora kugg
Vi vill först ta reda på "Reference Cone Angle" för både stora och lilla kugghjulet. Om Dessa två pluss varandra blid 90 grader kan följande ekvationer användas:
Vilket ger oss:
RefConAng1 = atand(1/i2); % Reference Cone Angle lilla kuggen
RefConAng2 = atand(i2); % Reference Cone Angle stora kuggen
Bilagor ans = 90
För att kunna beräkna det utgående momentet som det stora kugghjulet skapar måste, den periferiella kraftkomponenten Fp, som påverkar den lilla kuggens mitt. Med newtons III lag, måste isf samma kraft påverka det stora kugghjulet i samma punk. Och på så sätt kan momentet räknas ut.
Punkt-kraften på lilla hjulet i punkten p med generatrisen Rm till kuggnes mitt
kan tecknas fås:
där M = T1, Re = Re1, b = B1 & 1 = RefConAng1
Fpm = T1 / ((Re1 - (B1/2)) * sind(RefConAng1))
Fpm(my) =
Nu när kraften Fpm har räknats ut kan det utgående momentet räknas ut:
där M = M3, Re = Re2, b = B2 & = RefConAng2
M3 = Fpm * (Re2 - B2/2) * sind(RefConAng2);
Vi kan nu plotta M3s graf beroende på friktionstalet my:
fplot(M3,[0,1],'Linewidth',2)
title('Utgående moment M_{3} beroende på friktionstal \mu')
xlabel('\mu')
Bilagor
Steg 3.
Uträkningar för att beräkna den axiala kraft som uppstår i benens skruvstänger: Jag har använt uträkningar för skruvförband.
Här räknas friktionsmomentet Mbas från kontakten mellan skruv och underlag med för att få ett totalmoment och Mot är åtdragningsmomentet. Mtot sätts som det vridmoment som har räknats ut att skruven har (M3) sid 66:
syms Fax
rs = 6; % Skruvens ytter-radie
rg = 6.063; % Gängans inner-radie
rm = rg - ((rg-rs) / 2); % Anliggningens madelradie
my3 = 0.2; % Friktionstalet underlagsfriktionen
d.v.s friktionstalet skruv/mutter - underlag
r2 = 5.21; % medel radianen på skruven
P = 4; % Avstånd mellan två gängor
Z1 = 5; % Antal ingångar
P2 = (P*Z1); % Stigning skruven
Alpha = 37.98; % Gängans profilvinkel
Alpha1 = Alpha /2; % Gängans halva profilvinkel
my2 = 0.15; % Friktionstalet mellan skruven och
plastgängan (med smörjmedel)
Stigvink = atand(P2 / (pi * r2*2)); % Stigningsvinkeln
Bilagor
Mot = Fax * r2 * tand(Stigvink + Frikvink); % Åtdragningsmomentet
med Axiala kraften som okänd
Mbas = my3 * Fax * rm; % Friktionsmomentet
med Axiala kraften som okänd
Mtot = Mot + Mbas == M3; % Ekvation av totala
momentet.
Fax = solve(Mtot,Fax) % Uträkning av Axiala
kraften Fax2
Fax =
fplot(Fax,[0,1],'Linewidth',2)
title('Axialkraft F_{ax} beroende på friktionstal \mu')
xlabel('\mu')
ylabel('F_{ax} [Nm]')
Med alla tre beräkningar kan ett exakt resultat i varje steg göras. Med en framdiskuterad friktionskoefficient beräknas resultatet för varje steg.
Bilagor
my = 0.2; % Exakta värden med vald
friktionskoefficient.
vpa(subs(M2) / 1000 ,3) % Resultat av steg 1 i Nm.
ans(my) = 7.39
vpa(subs(M3) / 1000 ,3) % Resultat av steg 2 i Nm
ans(my) = 7.3
Fax = vpa(subs(Fax),5) % Resultat av steg 3 i N.
Fax = 1293.0