Den största delen av all energi på jorden utvinns idag från fossila bränslen. Detta innebär stora faror för miljön såsom utsläpp av växthusgaser. För att uppnå en hållbar utveckling behöver vi miljövänliga och förnybara energikällor. Vågkraft är därför en bra lösning för framtidens energiförsörjning med många fördelar. På avdelning för Elektricitetslära i Ångströmslaboratoriet vid Uppsala universitet jobbar man med utvecklingen av ett vågkraftkoncept där en boj som flyter på havsytan kopplas till en generator på havets botten. Arbetet sker inom det så kallade Lysekilsprojektet och systemet testas på en anläggning i Lysekil på västkusten. I den befintliga konstruktionen kopplas bojen med hjälp av tre kättingar till en vajer som går till generatorn. På grund av vågornas rörelse uppstår nötningar där de tre kättingarna kopplas till bojen och till varandra. Det finns också stor risk för korrosion. Syftet med detta examensarbete är att komma på ett nytt koncept för infästningen mellan bojen och vajern till generatorn. Målet är att minska nötningen och på så sätt minska behovet av underhållsarbete. Det första steget i arbetet var att generera flera koncept på möjliga konstruktionslösningar. Ett koncept som baseras på att fyra balkar placeras ovanpå bojen med en platta i mitten där vajern fästes med hjälp av en fästanordning valdes som det lämpligaste konceptet. Konceptet vidareutvecklades med hjälp av CAD-programmet SolidWorks. Konstruktionen som arbetades fram motsvarar till största delen den kraftspecifikation som arbetades fram i början av projektet. Den kan klara av en kraft på 500 kN, som kan uppstå vid de största vågorna. Den har inga rörliga delar, så det kommer inte att ske någon nötning. Istället för kättingar används en vajer som är väl skyddad mot korrosion. Konstruktionen behöver inte lika mycket underhåll som den befintliga konstruktionen med kättingar. Den är också lätt att montera, förutsatt att rätt verktyg konstrueras. / Today most of all energy on earth is produced from fossil fuels. This presents a danger to the environment such asemission of greenhouse gases. In order to achieve sustainable development we need clean and renewable energy sources. Wavepower is a good solution for future energy supply, with many advantages. The Department of Electricity in the Ångström Laboratory at Uppsala University works with the development of a wave power concept where a buoy floating on the sea surface is connected to a generator on the sea floor. The work is performed within the so-called Lysekilproject and the system is tested at a facility in Lysekil on the Swedish west coast. In the existing design, a buoy is connected to the wire that goes from the generator by means of three chains. Due to wave movement wear occurs where the three chains are coupled to the buoy and to each other. There is also a risk of corrosion. The purpose of this thesis is to come up with a new concept of attachment between the buoy and wire to the generator. The objective is to reduce wear, thus reducing the need for maintenance work. The first stage of this work was to generate several concepts of possible design solutions. A concept which is based on four beams placed on top of the buoy and a plate in the middle where the wire is secured by a fastener was selected as the preferred concept. This concept was further developed using the CAD-program SolidWorks. The final structure corresponds to a large extent to the requirement specification which was developed in the beginning of the project. It can withstand a force of 500 kN, which may arise due to the biggest wave during a storm. It has no moving parts, so there will be no wear. Instead of chains a wire is used, which is well protected against corrosion. The proposed design does not need as much maintenance as the existing structure with chains. It is also easy to assemble, provided that the right tool is constructed.

Företaget Uniper som är en elproducent och äger vattenkraftverk över hela Sverige har upptäckt nya sorter av skador i kammaren till en av av deras Kaplanturbiner. Skador förekommer i form av sprickbildningar i ett område som kallas för sugröret. Röret består av rostfritt stål och är omgivet av förankringsstag, armeringsjärn och betong. Företaget anlitade konsultbolaget Sweco som analyserade det utsatta området med FEM-beräkningar. Konsultbolagets slutsatser kring sprickbildningen var att de ansågs bero på en fel utförd svets eller dåliga förhållanden vid utförandet av tidigare reparationer. Sweco upptäckte även att konstruktionen vid stora tryckdifferenser, mer specifikt vid driftstopp, skapar utåtriktade momentana krafter mot betongen, vilket kan med stor sannolikhet orsaka utmattningsbrott. Utifrån de framtagna data om rörets beteende valde bolaget att förnya den kringgjutna betongen att samt svetsa ihop områdena som hade bildat sprickor för att minimera spridningen. Reparationen eliminerade inte  sprickbildningen då det fortsätter ännu idag att förekomma små sprickor i kammaren.    I detta projektarbete analyserades sugrörskonans beståndsdelar med andra metoder som tidigare inte har använts av företaget Sweco. Detta i syfte att få en helhetsbild av orsakerna till det som har skapat sprickor i kammaren. De genomförda simuleringarna i konan delades upp i fall A – F för att identifiera de mest utsatta områdena.   Det framkom att svetsförbandet mellan sugrörskonan och nedre löphjulskammaren var de svagaste punkterna i konstruktionen. Utsatta området förstärktes med förstärkningsring runt röret som visade 45 % minskning av spänningsvärdet i jämförelse med tidigare fall som hade samma förutsättningar. Med en kompletterande detalj i sugröret som föreslås av detta projektarbete anses rörelsen minska vilket även minimerar risken till sprickbildningar.

Arbetet är till grund för högskoleingenjörsexamen i maskinteknik som har utförts tillsammans med Roxtec i Karlskrona. Roxtec ett är företag som tillverkar tätningar för kablar och rör. Det som utmärker Roxtec är att deras tätningsmoduler är uppbyggda av en multidiameter som gör det möjligt att anpassa storleken och få den bästa passningen som sluter helt tätt. En av Roxtecs produkter är en modulbaserd tätningsram som består utav en kompressions wedge, tätningsmoduler och stagbrickor som svetsas fast i väggen. När wedgen expanderar trycker den ihop tätningsmodulerna så att de blir tätt och som gör att det bildas ett internt tryck vilket gör att ramen deformeras något. Syftet med arbetet är att undersöka möjligheten att minska materialåtgången för en ram i rostfritt stål som utsätts för internt tryck från att wedgen expanderar och komprimerar tätningsmodulerna som trycks mot ramens sidor. Detta för att minska miljöavtrycket. För att undersöka möjlig materialminskning har ’Design Research Methodology’ används tillsammans med FEM analyser i Nastran. Praktiska tester har gjorts för att säkerställa simuleringens tillförlitlighet. Första analysen som gjordes i Nastran avsåg hur stor deformationen på ramen blev när den var belastad med tätningsmoduler och en kompressions wedge. För att kontrollera tillförlitligheten på modellen i simuleringen utfördes ett egenfrekvenstest och ett tryckprov. Egenfrekvenstestet genomfördes för att kontrollera att stålet hade rätt E-modul och tryckprovet för att undersöka att modellen utsattes för rätt tryck under belastning. Resultatet som påvisades är att det går att minska materialåtgången genom en global minskning av godstjockleken som varken påverkar funktionaliteten eller hållfastheten för ramen. Originalramen har en godstjocklek på 10 mm. De föreslagna dimensionerna för ramen baserat på resultaten från detta arbete är en godstjocklek på 4 mm och önskas en större säkerhetsmarginal kommer en godstjocklek på 5 mm att drastiskt minska spänningarna och deformationen för ramen.

Nättraby Verktygs AB i Ronneby konstruerar och producerar balpressar vars funktion är att pressa samman kartong, plast eller liknande material till kompakta balar. Dessa balar medför underlättad hantering av material som kan återvinnas för företag. Balpressarna används främst inom verksamhetsområden med stor åtgång av återvinningsbart material, exempelvis livsmedelsaffärer. Problemställningen vid detta examensarbete är att i en äldre version av en balpress har sprickbildning på pressplattan upptäckts efter en viss tids användning. Huvuduppgiften för detta examensarbete har därför varit att utföra hållfasthetsanalyser på pressplattorna för tre olika balpressar i deras sortiment. Denna rapport beskriver momenten samt arbetsgången för att genomföra dessa analyser och beskriver utförligt metoderna som använts. Hållfasthetsanalyserna är uppdelade i två delar, en statisk FEM-analys och en utmattningsanalys av konstruktionen. I den första delen av rapporten genomförs en FEM-analys på den gamla varianten av pressplattan för att se om analysen påvisar samma kritiska områden som företaget upptäckt. Resultatet visade att spänningen var högre i dessa områden än i övriga konstruktionen men under sträckgränsen för materialet. Därför beskriver nästa del av rapporten utförandet av en utmattningsanalys av pressplattan. Denna analys består av en svetsanalys för de svetsförband som finns i de kritiska områdena. Som metod vid svetsanalysen har “hot spot-metoden” använts vilken ger en uppskattning av hur många lastcykler dessa svetsförband kan belastas innan sprickbildning sker. Därefter har samma analyser genomförts på den nuvarande pressplattan och en pressplatta för en kommande modell. I sista delen av rapporten tas ett koncept av en möjlig framtida pressplatta fram där fokus ligger på minskad vikt, minskat antalet detaljer samt ökad hållfasthet. Det framtagna konceptet analyseras på samma sätt som de tidigare tre pressplattorna för att verifiera om detta koncept har ökad hållfasthet och livslängd.

Ett självständigt arbete på grundnivå inom produktutveckling av kälkhockeykälken / An independent degree project in product development of the sledge hockey sledge

Detta examensarbete är den avslutande delen av utbildningen inom maskinteknik på Linnéuniversitetet i Växjö under våren 2013. Arbetet utfördes i samarbete med Rottne Industri AB där skogsmaskiner utvecklas och tillverkas för skogsbruk. Projektet innefattar utveckling av en hjulupphängningskomponent kallad ”hjularm” tillhörande företagets ledande produkt, skördaren H-8. Resultatet slutade i en ny design av hjularmen med hjälp av CAD-modellering, Systems Engineering och FEM-analysering.

För att möjliggöra demonstration av knivbyten i en flishugg behöver en visningsjigg för ändamålet konstrueras. Eftersom visningsjiggen endast kommer att tillverkas i ett exemplar inriktades arbetet mot produktutveckling för enstycksproduktion. Växande konkurrens mellan produktutvecklande företag, i kombination med att hela utvecklingskostnaden kommer bäras av endast en produkt, leder till höga krav på minskade utvecklingstider. Under arbetet utvecklades därför en arbetsmodell för att effektivisera konstruktionsarbetet. Arbetsmodellen tillämpades sedan i arbetet med att utveckla visningsjiggen. Arbetsmodellens utformning och innehåll baserades på relevant forskningslitteratur och är definierad i flera steg inom faserna; förstudie, konstruktionsfas och avslut. Kundens krav och önskemål behandlades med metoden kvalitetshuset, vilket framställde mätbara kriterier som sedan styrde konstruktionsarbetet. Genom att upprätthålla en kundkontakt under hela arbetet, med bland annat presentation av två konceptmodeller, erhölls en flexibilitet i arbetet för att hantera otydliga eller tidigare okända kundkrav och kundönskemål. Utifrån arbetsmodellen delades konceptet upp i en hierarkisk struktur med moduler för att skapa en bättre överblick och underlätta arbetsfördelningen. Genom tillämpning av mekanik- och hållfasthetsteori i konstruktionsarbetet har de ingående delarna i visningsjiggen dimensionerats för att möta de uppställda kraven på stabilitet och säkerhet. Med hjälp av finita elementmetoden har sedan konstruktionen analyserats och konstruktionens knivficka optimerats med hänseende på vikt och spänningar i materialet. Examensarbetet har resulterat i en portabel visningsjigg innehållende alla de funktioner som krävs för att demonstrera ett knivbyte. Utböjningen i stommen och knivfickan ligger väl under de krav som finns på visningsjiggens stabilitet. Knivfickan kunde viktreduceras med 29 procent jämfört med ursprungskonceptet, vilket ledde till att mindre kraft krävs att rotera knivfickan i olika arbetspositioner. Vad som kunde observeras angående arbetsmodellen är att de olika modulerna påverkade varandra, vilket inte togs med i beräkningen vid utvecklingen av arbetsmodellen. En analys av hur moduler kan påverka varandra bör därför utföras tidigt under modulindelningsfasen. Utöver detta är slutsatsen att modellen visat sig fungera väl för att hantera de osäkerheter som utveckling av enstycksprodukter för med sig. / To enable demonstration of knife changes in a wood chipper, a demonstration device for this purpose is needed. The demonstration device will only be made in one copy, therefore this work was focused on product development for one piece production. Growing competition among product development companies, along with the fact that the whole development cost will be carried by only one product leads to high demands for reduced development lead times. To meet these requirements a work model was developed to improve the efficiency at the design stage. The model was then applied in the process of developing the demonstration device. The design and content of the work model is based on relevant research literature and is defined in several steps as the feasibility study phase, design phase and finishing phase. Customer requirements were treated with the method house of quality, which produced measurable criteria to be used in the design phase. By maintaining a customer contact throughout the whole design process, for instance presentation of a concept model, a flexibility to handle previously unknown or vague demands and requirements was obtained. Based on the work model the concept was divided into a hierarchical structure with modules to create a better overview and to simplify the design process. Through the application of mechanical and strength theory in the design while designing the parts of the demonstration device, the prescribed requirements for stability and security was met. By performing finite element analysis the concept's structural elements was analyzed and the chipper disc was optimized with regard to weight and material stress. The work has resulted in a portable demonstration device which contains all the functions required to demonstrate knife changes. The deflection of the frame and chipper disc is well below the defined values for stability. The chipper disc weight was reduced by 29 percent compared to the original concept, which means less force is required to rotate the chipper disc between different positions. What could be observed regarding the work model is that the individual modules affected each other, this was not taken into account during the development of the model. An analysis of how the modules can affect each other should therefore be performed early in the modularization phase. The conclusion, in addition to this, is that the work model is proven to work well to deal with the implied uncertainties of one piece product development.

This thesis project is about designing and developing an already existing testing device for a new invented Doctor Blade. A doctor blade is a blade used for creping tissue paper of a rotating cylinder, Yankee Cylinder. The old testing device was incomplete in a way that a rotating cylinder was missing, hence the tested blade is not loaded properly. The old testing device already contained the doctor blade holding device and the pulling device (pulling the creping blade). These two devices are transferred to the new testing device without any redesign within them. The adding of a rotating cylinder/roller required some new redesign regarding the testing device. The main beam (beam carrying all elements) is replaced with a larger one in order to fit the roller and is elongated in order to run longer tests. The new beam has a larger cross section in order to minimize the risk of bending. The main beam is supplied with five small beams, welded onto it, three for attaching the holding device and two for attaching the roller. The dimensions of these small beams are chosen in order to put the roller on the right position according to the creping blade. An electric motor is added to the new testing device in order to drive the roller with a chain. This required two sprockets, one for the motor and one for the roller shaft. The sprockets are chosen with a pitch diameter ratio matching the gearing required. FMEA-analysis is done on the whole design where five failure modes were chosen to be included, bending of the main beam and motor beam, screw joints of the same beams and sprocket-chain mechanism. Some FEM-analysis was required in order to detect the bending of the beams and measuring the loading on the screw joints. The screw joint loading achieved from the FEM-analysis is used for the theoretical screw joint calculations. The FMEA-analysis implied that four of the analyzed failure modes have acceptably low risk factor and dos not require any further actions. However one received a high risk factor, the chain-sprocket mechanism, the risk of clamping fingers. This is solved by adding a protecting house/shell made of sheet metal. Measurements were done on the old and the new testing device regarding the required force for pulling the creping blade and the pressure distribution between the creping blade and the beam (and roller in the new testing device). The improvement of the pulling force values is rather due to the new designed doctor blade than due to the new testing device. The new testing device is however more appropriate than the old one hence the added roller and the tests shows that it is functional as well. / Projektet handlar om design och utveckling av en redan existerande testrigg för ett nyuppfunnet kräppningsblad. Ett kräppningsblad är det bladet som just kräpper av papper från en roterande cylinder, s.k. Yankee Cylinder. Den gamla testriggen var inte komplett och saknade en roterande cylinder, därav kräppningsbladet belastades inte ordentligt. Den gamla testriggen innehöll redan en hållaranordning för kräppningsbladet och en dragstation (som drar kräppningsbladet). Dessa två delar förflyttades till den nya testriggen utan några korrigeringar. Tillägget av en roterande cylinder/vals krävde ny design för den nya testriggen. Huvudbalken (balken som bar alla delar) ersattes av en större balk för att den nya valsen ska få plats. Nya balken är även längre i syfte att kunna köra längre tester. Tvärsnittsarean hos den nya balken är större i syfte att minimera risken för böjning. Fem små balkar är fastsvetsade i den nya huvudbalken, tre för fästning av hållaranordningen och två för fästning av valsen. Placeringen av dessa fem balkar valdes i syfte att placera valsen i rätt position enligt kräppningsbladet. En elektrisk motor tillfördes till den nya testriggen i syfte att driva valsen med en kedja. Detta krävde två nya kugghjul, en för motorn och en för valsaxeln. Delningsdiametern för de två kugghjulen valdes med en viss kvot som motsvarar den utväxlingen som krävs. FMEA-analys utfördes på hela testriggen dör fem olika haveriorsaker inkluderades, böjning av huvudbalken och motorbalken, skruvförbanden på dessa två balkar och till sist kugghjul-kedja mekanismen. FEM-analys krävdes för beräkningar av böjningen på balkarne och för belastningen på skruvförbanden. Belastningen på skruvförbanden uppnåd från FEM-analysen användes senare i de teoretiska beräkningarna av skruvförbanden. FMEA-analysen angav att fyra av de fem analyserade haveriorsakerna har accepterad låg riskfaktor och kräver inga åtgärder. Dock så visade det sig att en haveriorsak fick en för hög risk faktor, kugghjul-kedja mekanismen, risken att klämma fingrar.Detta problem löstes med hjälp av att designa ett skyddshus /skal av plåt. Mätningar gjordes på den gamla och den nya testriggen på dragkrafter och tryckfördelning mellan kräppningsblad och balk (vals i den nya testriggen). Förbättringen av värden på dragkrafterna beror mer av det nydesignade kräppningsbladet än av den nya testriggen. Hursomhelst är den nya testriggen lämpligare än den gamla med tanke på tillförseln av valsen och dessutom så visar testerna att den är funktionell.

Betongslipers är ett element i den moderna järnvägens uppbyggnad. Det har ersatt det traditionella virkesmaterialet som har ett antal nackdelar gentemot betong. Vid tillverkning av betongslipers förspänns armeringslinor med en kraft på 500 kN innan cementet gjuts in i produktionslinans formar. Undersökningen kommer in i bilden då en svetsad draglåda, där armeringslinorna är låsta, belastas av förspänningskraften. Uppdraget blir att analysera spänningsflödet i draglådan för att se var de största spänningarna förekommer. Detta görs genom en FEM-analys av hela konstruktionen samt hållfasthetsberäkningar av enbart gängorna. Slutsatsen som fastställdes var att analysen av konstruktionen resulterade att förspänningskraften inte påverkade gängorna eller svetsarna så pass kritisk att en allvarlig deformation skulle ske.

No description available.