Resultatet av stommen består av balkar och skärmväggar. Balkarna är konstruerade i aluminium och skärmväggarna är uppbyggd i laminat som består av aluminiumram och plexiglas. Tillsammans bildar de stommens skelett, se figur 24.
31
Figur 24 Ilustrerar balkarnas position till vänster och dess snitt profiler i mitten och till höger där A är de två smalabalkarna och B är de två breda balkarna.
Två tänkbara riskscenarion beräknades som stommen kan råka utför då någon lutar sig mot miniatyrhissen med en kraft av 300 N vilket var det högsta värdet som gavs av de belastningsfall som praktiskt utfördes. Det första riskscenariot var på hörnprofilsbalken när skärmväggar sitter i, vilket syns i figur 18. För att säkerhetsställa att skärmväggen kan anses som ett stumt element beräknas först skärmväggens tröghetsmoment Ix med hjälp av ekvation 2 som syns i beräkningarna nedan
4 ∗ 4903
12 = 39216333 𝑚𝑚 4.
Och härifrån med ekvation ett och skärmväggens tröghetsmoment beräknas väggens balkböjning till
300 ∗ 12003
3 ∗ 3300 ∗ 39216333= 1,33 𝑚𝑚.
Detta resulterade i att B-sidan böjer sig 1,33 millimeter och då väggen är 1,5 meter hög anses då vara stum vid belastningar på 300 N vilket illustreras i figur 18.
Dragspänning i skruven som uppstår vid fall ett blir väggelementets svagaste punkt och en extra stark M4 skruv med hållfastighets klass 12,9 valdes för
hållfastighetsberäkningarna se figur 19 för illustration av fallet. Från jämviktekvationen löses dragkraften Fd ut
𝐹𝑑 =300 ∗ 1,2
0,490 = 735 𝑁.
Sedan beräknas den nominella spänningen 𝜎 i skruven ut med med ekvation 3 till
𝜎 =735
8,78= 84 𝑀𝑃𝑎.
Då blir späningen 84 mega Pascal vilket resulterar i att skruven har säkerhet 14 mot brott.
Det andra riskscenariot beräknades på hur mycket en skärmvägg böjer sig inåt om en person vilar sig mot väggsidan och från de praktiska testerna framgick det även här till ett tryck mot väggen på 300 N. Då den tillåtna nedböjningen beräknats med enkel
32 geometri för cirkelsegment till max 33 millimeter sedan användes formel (ekv.10) för att se hur mycket plexiglasskivan nedböjning blir till
300
1200 ∗ 490 ∗ 2454
3300 ∗ 33 = 21 𝑚𝑚.
Med en nedböjning på 21 millimeter så ligger fortfarande väggskivan kvar i sina väggkarmar i balkarna.
Den enkla utformningen av balkarna möjliggjorde att skärmväggarna enkelt kan skjutas in i profilen, se figur 25.
4.2 Plattform och drivning
För att vara lik plattformen som sitter i den fullskaliga hissen, bockades och formades ett aluminiumstycke som ett ”L”. Plattformen består av hissgolv och hissrygg. På hissryggen sitter drivningen som består av motor, skruv, mutter och rem, se figur 26. För att kunna beräkna drivningen och dimensionera val av motor valdes en trapetsskruv från samma tillverkare som Cibes köper in sina skruvar från. Den nya trapetsskruven valdes till Tr14x4 som är tre gånger mindre än den nuvarande trapetsskruven.
Trapetsskruven har en gängstigning på fyra millimeter och stigningsvinkel på 6,03°. Och med en en vertikal hastighet på 0,085 meter per sekund då hissen färdas en våning på 10 sekunder vid en sträcka på 0,85 meter beräknas rotationshastigheten Vdm ut till
𝑉𝑑𝑚 = 0,085
𝑡𝑎𝑛 6,03= 0,805 𝑚/𝑠.
Med rotationshastigheten och medelanligganderadien för skruv och mutter (rdm) kända beräknades vinkelhastigheten ut till
33 𝜔 =0,805
6 = 134,11 𝑟𝑎𝑑/𝑆.
Då Cibes utväxling 2:1 behålls av estetiska skäl så beräknades varvtalet motorn behöver ha för att köra sträckan mellan våningarna på tio sekunder nedan till
𝑛𝑚 =2 ∗ 134,11 ∗ 30
𝜋 = 2561,34 𝑟𝑝𝑚.
Ett förslag till motor för hissen valdes den starkaste för beräkningarna utifrån varvtalet som behövs och de yttre dimensionerna för att ge samma estetiska uttryck se bilaga 2 på förslaget till motor. Elmotorn har ett nominellt vridmoment på C=0,147Nm och ett max varvtal på 2700varv/min. detta ger då en motor som klarar av att lyfta ett drivpaket och tyngd av plattform av 16kg (Fy=157 N) enligt ekvation 4 nedan
𝐹𝑦 =0,294 ∙ 2 ∙ 𝜋 ∙ ɲ ∙ 1000
4 = 157𝑁
De antalen kilogram blev godkänt då plattformen och driftanordningens vikt beräknades till cirka 3 kilogram med hjälp av Inventor.
För att uppfylla kundkraven synlig driftanordning och visa vart/hur underhållsarbeten
utförs är B- och D-sidan konstruerad som ett laminat bestående av tre millimeters tjockt
plexiglas och 1 millimeters tjockt aluminium. Plexiglaset limmas fast på aluminiumet. B-sidan uppfyller kundkravet genom att visa vart serviceluckan sitter och D-sidan genom att visa hur underhållsarbeten utförs samt hur driftanordningen arbetar se figur 25.
Figur 26 Miniatyrmodellens plattform, framsida till vänster och baksida till höger med hela drivpaket synligt.
Då beslutet av att använda kuggremsdrift istället för kilremmar togs i ett tidigt skede för att slippa konstruera spännare till kilremmen vilket skulle bli för tidsödande av estetiska skäl. Kuggremmar från Återförsäljaren Mekanex Maskin AB valdes då de har ett bra sortiment och en hjälpsam konfigurator för ändamålet på deras hemsidan. Utifrån måtten i figur 16 valdes det ur Mekanex Maskin ABs sortiment ut två kuggremshjul som gav en utväxling på 2:1. Dessa med Z1=18 och Z2=36 kuggar och en delning t=5mm. Med hjälp av ekvation 7 ges den exakta remlängden nedan.
34 𝐿 = 2 ∙ 64 +5 ∙ (18 + 36)
2 +
52∙ (18 − 36)
𝜋2∙ 4 ∙ 64 = 266,21𝑚𝑚.
Med känd teoretisk remlängd, valdes närmsta längd för rem på L=270mm. Utifrån det användes ekvationer (ekv 9) och (ekv 8) att beräkna det axelavstånd C den valda remmen behöver. 𝐵 = 270 −5 ∙ (18 + 36) 2 = 135𝑚𝑚 𝐶 = 135 ∙ √1352− 2 ∙52∙ (18 − 36) 𝜋2 4 = 65,94𝑚𝑚.
Se figur 26 för en bild av miniatyrhissens drivanordning.
4.3 Dörrar och tryckknappar
Cibes kundkrav på dörrarna var att dörrarna ska kunna öppnas och stängas och att miniatyrmodellen ska ha en fulldörr och en halvdörr. Cibes standardståldörrar A20 och A25 valdes och skalades ner till den nya skalan, 1:3. VDI 2225 resulterade i att det lämpligaste förslaget på gångjärn valdes, det vill säga gångjärn GN237.5 30x30 på grund av det fått högst betyg och hade minsta profil när dörren var stängd men även en lämplig svängradie då dörren öppnas. Figur 27visar sammansättning av dörrar och dörrkarmar.
I undersökning av skalmodellen i virtuell verklighet visade sig att tryckknapparna är fullt synliga och godkända för miniatyrshissen i skala 1:3.
35