Bilagor Projekt: Tanklock med förbättrat grepp

(1)

Högskolan i Halmstad

Examensarbete 10p, C-uppsats

Maskiningenjörsprogrammet,

Handledare: Lars G Johansson

Konstruktion & Design

2007-05-29

Projekt:

Tanklock med förbättrat grepp

Bilagor

Av:

Andreas Backström 840625-7991

Örjan Westerberg 740906-4032

Examinator:

Lars G Johansson

(2)

Examensarbete 10p, C-uppsats

Handledare: Lars G Johansson

2007-05-29

Bilaga I – Diverse

Bilaga 1 – Tidsplan

Bilaga 2 – Mätdata

Bilaga 3 – PRV

Bilaga 4 – Viktning

Bilaga 5 – Kostnadsberäkning

Bilaga 6 – Temperatur

Bilaga 7 – Formfaktor

Bilaga 8 – Nomogram

(3)

Bilaga 1

Tidsplan för examensarbete -07

Januari Februari Mars

V1 V5 PRV sökning V9 Fortsatt arbete med idéer

V2 V6 Fältstudie, enkät V10 Fortsatt arbete med idéer

V3 Brainstorming V7 Brainstorming V11 Kravspecifikationen fryses

Konstruktion av "testtanklock"

V4 Möte: Idégenomgång, tidsplan V8 V12 Konstruktion

Framställning av tanklock mha. SPS-maskin Ritningsframställning 3 slutgiltiga ideér

V5 Brainstorming V9 Möte med Husqvarna V13 Möte med Husqvarna

April Maj Juni

V13

Konstruktion, optimering av modell V18 Rapportskrivning

V22

Utexpo 2007-05-31

V14

Konstruktion, optimering av modell V19 Rapportskrivning

V23

V15

Prototyputvärdering, konstruktion V20 Examensarbetet färdigt för opponering, 21/5 V24

V16 Prototyptillverkning färdig modell V21 V25

Fältstudie med färdiga prototyper

V17 Utvärdering V22 V26

(4)

[Nm]

Test av moment

Maximalt moment

Moment vid

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 Torrt*

Öppning

1,8 1,8 1,7

2 2,45 1,9 1,8 2,05 2,4 2,25

2,015

Väta*

Öppning

2,5 2,5 2,2 2,05 2,05 2,3 2,2

2 2,1

2,2

2,21

Oljeblandad bensin*

Öppning

2,6 2,2 2,2

2,4

2,5 2,3 2,5

2,2 2,4

2,6

2,39

Kedjeolja*

Öppning

2,8 2,8 2,8

3,1

3,1 3,2 2,5

3 2,9

3 2,92

Normalt moment

Medelvärde

Stängning

1,8 1,8 1,8

1,9

1,8 1,7 1,8

1,8 1,9

1,8

1,81

Öppning

1,4

(5)

Bilaga 3

Nyckelord vi sökt på

fuel AND lid plastic AND lid ergonomic AND lid closure AND lid fluid tight closure sealing device closure

cap for liquid container closure AND fuel grip fuel cap Intressanta länkar http://v3.espacenet.com/textdraw?DB=EPODOC&IDX=JP2005059709&F=0&QPN=JP2005059709 http://v3.espacenet.com/textdraw?DB=EPODOC&IDX=JP2003095305&F=0&QPN=JP2003095305 http://v3.espacenet.com/textdraw?DB=EPODOC&IDX=JP2003054614&F=0&QPN=JP2003054614 http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPODOC&IDX=JP2003054613&F=0&QPN=JP2003054613 http://v3.espacenet.com/textdraw?DB=EPODOC&IDX=JP2003054611&F=0&QPN=JP2003054611 http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPODOC&IDX=US2005121454&F=0&QPN=US2005121454

(6)

Skala 1-5

Önskemål 5 högst/bäst

Skisser 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Befintligt tanklock

Behålla tanköppningen 2,3,4 (1) 4 4 4 4 3 2 4 4 4 4 4 2 4 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 Enkel funktion 5 4 5 4 4 2 3 4 3 4 4 4 2 4 4 3 3 3 4 4 4 4 5 Öppningsmöjlighet 2,4 4 2 4 2 2 2 2 4 4 2 2 2 4 2 2 4 2 2 4 4 2 2 4 Låg tillverkningskostnad (2) 5 3 3 3 3 1 3 2 3 3 2 1 3 1 1 2 3 3 2 2 2 2 5 Snabb öppning (3) 4 2 4 2 3 3 3 3 3 3 3 5 3 5 5 3 2 3 3 3 3 3 3 Tilltalande funktion (4) 3 2 5 2 3 3 4 4 3 4 3 4 3 4 3 3 1 3 4 4 4 4 3 Resultat 25 17 25 17 18 13 19 21 20 20 18 18 19 18 17 17 15 18 21 21 19 19 24 (1) 4 = Befintlig gänga

(2) 5 = Billigast. Egen öppning får lågt betyg här, eftersom tanken måste ändras. (3) 5 = Snabbast

(4) 5 = Mest tilltalande Krav

Skisser 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Befintligt tanklock

Ergonomisk (5) 4 3 5 3 3 3 3 5 3 2 3 4 3 4 4 3 3 4 4 4 4 4 3 Frysrisk (6) 5 4 4 4 4 4 2 3 3 3 1 3 4 4 4 3 1 2 2 2 2 3 5 Få antal moment (7) 5 3 5 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 3 4 4 4 4 4 5 Platsbesparande (8) 3 4 4 3 5 4 5 4 3 5 3 4 4 4 3 3 3 3 4 3 3 3 3 Säkerförslutning (9) 5 3 5 3 4 2 2 4 3 3 3 4 3 2 2 4 2 2 3 3 2 3 5 Resultat 22 17 23 16 20 17 16 20 16 17 14 19 18 19 18 18 12 15 17 16 15 17 21 (5) 5 = mest ergonomisk (6) 5 = liten frysrisk (7) 5 = ett moment (8) 5 = mest slimmad (9) 5 = säkrast

(7)

Bilaga 5

Typ

Detalj

Antal Styckpris/kr

Tanklock med förbättrat grepp

Konstruktionsdetaljerna

Tanklock

1

1 S-grepp med kolv

1

1 Tappar

2 0,2

Fästanordning

1 0,5

(8)

(9)

(10)

(11)

Examensarbete 10p, C-uppsats

Handledare: Lars G Johansson

2007-05-29

Bilaga II – Beräkningar

Bilaga 9

Sida 1 – Beräkning av fjäder

Sida 2 – Beräkning av huvudkolv

Sida 4 – Beräkning av självlåsning

Sida 5 – Beräkning av tappar

(12)

Bilaga 9

Nedan följer de beräkningar för dimensionering av tanklockets ingående komponenter, mått i [mm]. Bilden nedan, sett ovanfrån, har vi utgått från vid uppställning av kraftekvationerna.

ü

Beräkning av fjäder

Remove@"Global`∗"D

Off@General::spellD

Beräkning av den sidkraft, P, som krävs för att få tapparna över den övre kanten. Ställer upp kända fakta.

Kraften vi drog den 100 mm långa hävarmen med uppmättes till 18 N, se bilaga 2. Detta ger oss momentet nedan.

Solve@M18∗100D êêFirstêêFirst; M=Mê. %

1800

Vid 1800 Nmm är således tanklocket tillräckligt stängt. Radien på kolven är 8,5 mm. P multipliceras med 2 eftersom vi använder oss av två tappar i konstruktionen.

(13)

Solve@M2 P∗8.5D êêFirstêêFirst P→105.882 µ =0.2; c=10.05; x=5.97; Ffr= µ ∗N; Ffj=c∗x; α =48.5°;

Ställer upp ett kraftekvationerna i X-led och Y-led. X-led.

Possitiv riktning till vänster.

Ekv1=P−Ffr∗Cos@αD −N∗Sin@αD 0; Y-led.

Possitiv riktning nedåt.

Ekv2=Ffj+Ffr∗Sin@αD −N∗Cos@αD 0;

Löser sedan ut normalkraften, N och kraften som går åt att stänga tanklocket, P.

Solve@8Ekv1, Ekv2<D êêFirst

8N→116.995, P→103.129<

Vi ser här att kraften P tangerar den uppskattadekraft som kärvs för att stänga tanklocket, 106 N.

ü

Beräkning av huvudkolv

Maxmoment enlig diagram 2 är 3,2 Nm, dvs 3200 Nmm. Ytterdiametern på kolven är 17 mm.

Mv=3200;

Dy=17;

Tapparnas storleken är följande.

a=5.9; b=5.9;

Räknar ut diagonalen på tapparna med "pythagoras sats" som sedan kommer att användas för beräkning av spänningskon-centrationer.

Ekv1=Solve@d2==a2+b2D êêLast;

(14)

d=dê. Ekv1 8.34386 Formfaktorn fås ur bilaga 7. d Dy 0.490815

Värdet för K_t har interpolerats till 2,0 eftersom skalan endast täcker ett ÅÅÅÅÅÅÅÅ_Dyd förhållande upp till 0,3.

Kt=2.0;

Formeln för spänningskoncentration följer enligt nedan.

τnom= 16∗Mv π ∗Dy3 ; τmax=Kt∗ τnomêêN 6.63443

Maximal spänning som kolven tål.

Ekv2=Solve@τmax==0.6∗ σmaxD êêFirstêêFirst;

σmax= σmaxê. Ekv2

11.0574

Ur formelsamling avläser vi att draghållfastheten för POM (sampol) är 75MPa. För att få fram skjuvningen multiplicerar vi det värdet med 0,6.

SkjuvningUrBok=0.6∗75

45.

Detta värde jämför vi med s_max och ser att värdet är långt över, kolven kommer således att hålla.

σmax<SkjuvningUrBok

True

Vi ser här att säkerhetsfaktorn mot skjuvning blir ~ 4 gånger.

SkjuvningUrBok

σmax

(15)

ü

Beräkning av självlåsning

Glidning mellan två ytor kan uppstå om följande samband uppfylls. m § _{ÅÅÅÅÅÅÅÅ}Ff

N Kraften P fås genom samma resonemang som vid "beräkning av fjädrar".

Solve@M18∗100D êêFirstêêFirst; M=Mê. %

1800

Solve@M2 P∗8.5D êêFirstêêFirst

P→105.882 P=Pê. % 105.882 µ =0.2; c=10.05; x=5.97; Ffj=c∗x; Ffr= µ ∗N; Ställer upp kraftekvationerna.

Possitiv riktning uppåt längs det lutande planet.

Ekv1= −Ffr+P∗Cos@αD −Ffj∗Sin@αD 0; Possitiv riktning vinkelrätt uppåt från det lutande planet.

Ekv2=N−P∗Sin@αD −Ffj∗Cos@αD 0;

Löser ekvationssystemet för att på så sätt få ut den vinkel då konstruktionen självlåser, vinkeln är i radianer.

Ekv1=Solve@8Ekv1, Ekv2<,8N,α<D

Solve::ifun: Inverse functions are being used by Solve, so some

solutions may not be found; use Reduce for complete solution information. More…

88N→ −119.337,α → −2.28373<,8N→119.337,α →0.857862<<

α = α ê. %êêLast;

Vinkelna i grader då konstruktionen självlåser, vi måste således använda oss av en mindre vinkel än den framräknade för att konstruktioen ej skall självlåsa.

360

2 π ∗ α

49.1519

(16)

Friktionen för självlåsning, enligt denna formel m § _{ÅÅÅÅÅÅÅÅ}Ff

N , blir därför följande vid ett gradtal på 48.5°.

Det vill säga: vid användning av en vinkel på 48.5° får friktionen max vara 0.21 för att självlåsning ej skall uppstå.

P∗Cos@48.5°D −Ffj∗Sin@48.5°D P∗Sin@48.5°D +Ffj∗Cos@48.5°D 0.21186

ü

Beräkning av tappar

Givna dimensioner på tapparna.

b=5.9; h=5.9; d=4.72;

Maximalt moment och radie på huvudkolven.

M=3200; L=8.5;

Löser ut krafen.

Ekv1=Solve@M==F∗LD êêFirstêêFirst; F=Fê. Ekv1

376.471

Räknar ut arean för tappen och fjäderhålet.

At=6∗6;

Ac=

π ∗d2

4 ;

Subtrarherar fjäderhålet från tappen för att på så sätt få arean på tappen.

Atot=At−AcêêN

17.9044

Formeln för skjuvning följer enligt nedan. Eftersom konstruktionen använder sig utav två tappar delas kraften med 2.

τ = F

Atot∗2

;

Ekv2=Solve@τ ==0.6∗ σmaxD êêFirstêêFirst;

σmax= σmaxê. Ekv2

(17)

Ur formelsamling avläser vi att draghållfastheten för PA66 är 80MPa. För att få fram skjuvningen multiplicerar vi det värdet med 0,6.

SkjuvningUrBok=0.6∗80

48.

Detta värde jämför vi med smax och ser att värdet är långt över, kolven kommer således att hålla.

σmax<SkjuvningUrBok

True

Vi ser här att säkerhetsfaktorn mot skjuvning blir ~ 2.7 gånger.

SkjuvningUrBok

σmax

2.73938

(18)

Examensarbete 10p, C-uppsats

Handledare: Lars G Johansson

2007-05-29

Bilaga III – Ritningar

T-007-0 – Produktsammanställning

T-007-1 – Tanklock

T-007-2 – S-grepp med kolv

T-007-3 – Tapp

T-007-4 – O-ring

T-007-5 – Vridfjäder

T-007-6 – Tryckfjäder

T-007-7 – Stabiliseringsstag

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)