Arbetet redovisar en utvecklingsprocess av TeijoViverk ABs tätningskoncept. Tätningskonceptet delas in i tre stycken konceptdelar; Infästningskoncept, Tätningsytakoncept och Tätningslistkoncept. Av de koncept som tagits fram till varje del har en utvärdering gjorts mellan de olika koncepten och ett gemensamt förslag för dessa har tagits fram.

<p>This thesis has the overall objective to develop the optimum sealing system between the retarder and transmission. Today, there is a pressure-relief and two radial seals separation between the retarder and transmission. It has been found that carbon residue formation may occur between retarder axle and seal lips with, in some cases, leakage as a result.</p><p>We have in this thesis tried to explain the phenomenon of carbon residue, how it is formed and why it can be seen just on the seals? A rig test was conducted where we show how friction, speed, transmission temperature and mitigation phases of the retarder affects temperatures in the sealing environment. Factors affecting the coke structure are reported, together with proposals for measures that provide a mitigating seal environment. The material is PTFE, which is standard in the seals today; we believe meets all requirements for the sealing material.</p><p>The final recommendation is a tripartite cooperation between Scania, a petroleum company and an additive manufacturer where the different base oils and additive tested as multi-factorial experiments to identify what gives the best results. On transmission side we recommend to ensure a constant oil flow to the seal.</p>

This thesis has the overall objective to develop the optimum sealing system between the retarder and transmission. Today, there is a pressure-relief and two radial seals separation between the retarder and transmission. It has been found that carbon residue formation may occur between retarder axle and seal lips with, in some cases, leakage as a result. We have in this thesis tried to explain the phenomenon of carbon residue, how it is formed and why it can be seen just on the seals? A rig test was conducted where we show how friction, speed, transmission temperature and mitigation phases of the retarder affects temperatures in the sealing environment. Factors affecting the coke structure are reported, together with proposals for measures that provide a mitigating seal environment. The material is PTFE, which is standard in the seals today; we believe meets all requirements for the sealing material. The final recommendation is a tripartite cooperation between Scania, a petroleum company and an additive manufacturer where the different base oils and additive tested as multi-factorial experiments to identify what gives the best results. On transmission side we recommend to ensure a constant oil flow to the seal.

Fokuset på splitterskydd av styrdon har ökat när bandvagnar används i oroshärdar. Vagnarna skall kunna köras från plats även om det har blivit träffat av splitter från exempelvis minor. Detta examensarbete är en fortsättning på ett tidigare examensarbete, av ett s.k. "splitterskyddat styrdon" vid BAE Systems Hägglunds AB. Arbetets syfte är att vidareutveckla ett splitterskyddat styrdon för framtida midjestyrda fordon. En litteraturstudie om vapenverkan har genomförts för bakgrund. Arbetet av styrdonet delades in tre arbetsområden; drivknutspaket, tätning och val av styrcylindrars position, styrgeometri. Efter problemförståelsefasen skapades olika koncept för de olika områdena. Koncepten ritades upp i CATIA V5 och sammanställdes sedan med befintlig CAD-sammanställning av styrdon Oden och BvS10. Kontakt togs internt men även med andra företag för att diskutera dimensioner och synpunkter. Materialval har givits för bälgmaterialet. I tidigare arbete har material av grundkonstruktion och skydd redan valts. Resultatet för drivlinan blev två förslag som skulle fungera men som kräver modifikationer av Oden. Det första förslaget är en drivaxel med två stycken centrerade dubbelknutar. Dessa knutar klarar en vinkel upp till 42 grader och drivknuten i Oden kommer aldrig utsättas för en större vinkel. Dessutom genererar drivknuten konstant hastighet då det sitter två knutar i den. Knutarna klarar livslängdberäkningen galant men Oden kommer att behövas breddas då knuten genar. Det andra förslaget är en drivaxel med ocentrerad dubbelknut med stödlagring samt delbar kardanaxel. Denna typ av knut är vanligt förekommande i styrningar på fordon där det är drivning på framhjulen då knutarna klarar ända upp till 55 grader utan att påverka driften. Med detta drivpaket behöver Oden inte breddas. En nackdel är vikt och kostnad för stödlagring på båda sidor för in- och utgående axel för att axeln ska ligga i ett plan. Delning av kardanaxeln sker via ett bomförband med en monterad fjäder. Viktökning av styrdonet p.g.a. breddning eller stödlagring väger ungefär lika mycket. Det som får avgöra är kostnaden och då monteringskostnaden för den ocentrerade dubbelknuten med stödlagring är avsevärt högre så rekommenderas det första förslaget med två stycken centrerade dubbelknutar. Resultatet för tätning blev även där två förslag med helt tätt styrdon; en inre och en yttre tätning. Den yttre tätningen valdes att gå vidare med p.g.a. enklare montering. Tätningen skulle bestå av plattjärn, plåtar, packningar, bälgar, slangklämmor, skruvförband och en skopa. Problemet med dessa tätningar är att de i princip är oskyddade. För att få den yttre tätningen att fungera måste den nedre styrlänksgeometrin fram ändras. Ett problem är bälgarnas utrymme mellan torn och styrlänk då det inte finns plats för deras slaglängd att vikas ihop och klara en tilt på 15 grader utan att material kommer i kläm. Resultaten för styrcylindrarnas placering för Oden blev att placera styrcylindrarna innanför eller utanför chassiet med modifierat motordike i framvagnen. Momentkurvorna för de olika placeringarna är i stort sett likadana. Problemet med styrcylindrarna innanför chassiet är att komponenter behöver omplaceras samt att de tätande bälgarna blir en svag länk för fordonet då det behöver vara amfibiskt. Att placera styrcylindrarna utanför blir en tyngre lösning p.g.a. skyddskåporna. För att undvika kontakt med framvagnen togs ett nytt koncept fram, Seke, där styrcylindrarna placerades inne i styrdonet. Resultaten för bälgmaterialet delades upp i två olika delar, det teoretiska och det som företag rekommenderade. I den teoretiska delen valdes PVC(60A) p.g.a. dess låga E-modul och tillräckligt höga sträckgräns. Dessutom hade den låg kostnad och låg vikt. Den klarade dessutom all världens klimat och söt- och saltvatten. I den rekommenderade delen av företag rekommenderades Hypalon, Neopren och Silikon. I framtiden rekommenderas tester av dessa material för se deras motstånd till bl.a olja och nötning.

<p>Fokuset på splitterskydd av styrdon har ökat när bandvagnar används i oroshärdar. Vagnarna skall kunna köras från plats även om det har blivit träffat av splitter från exempelvis minor.</p><p>Detta examensarbete är en fortsättning på ett tidigare examensarbete, av ett s.k. "splitterskyddat styrdon" vid BAE Systems Hägglunds AB. Arbetets syfte är att vidareutveckla ett splitterskyddat styrdon för framtida midjestyrda fordon. En litteraturstudie om vapenverkan har genomförts för bakgrund.</p><p>Arbetet av styrdonet delades in tre arbetsområden; drivknutspaket, tätning och val av styrcylindrars position, styrgeometri.</p><p>Efter problemförståelsefasen skapades olika koncept för de olika områdena. Koncepten ritades upp i CATIA V5 och sammanställdes sedan med befintlig CAD-sammanställning av styrdon Oden och BvS10. Kontakt togs internt men även med andra företag för att diskutera dimensioner och synpunkter.</p><p>Materialval har givits för bälgmaterialet. I tidigare arbete har material av grundkonstruktion och skydd redan valts.</p><p>Resultatet för drivlinan blev två förslag som skulle fungera men som kräver modifikationer av Oden. Det första förslaget är en drivaxel med två stycken centrerade dubbelknutar. Dessa knutar klarar en vinkel upp till 42 grader och drivknuten i Oden kommer aldrig utsättas för en större vinkel. Dessutom genererar drivknuten konstant hastighet då det sitter två knutar i den. Knutarna klarar livslängdberäkningen galant men Oden kommer att behövas breddas då knuten genar. Det andra förslaget är en drivaxel med ocentrerad dubbelknut med stödlagring samt delbar kardanaxel. Denna typ av knut är vanligt förekommande i styrningar på fordon där det är drivning på framhjulen då knutarna klarar ända upp till 55 grader utan att påverka driften. Med detta drivpaket behöver Oden inte breddas. En nackdel är vikt och kostnad för stödlagring på båda sidor för in- och utgående axel för att axeln ska ligga i ett plan. Delning av kardanaxeln sker via ett bomförband med en monterad fjäder. Viktökning av styrdonet p.g.a. breddning eller stödlagring väger ungefär lika mycket. Det som får avgöra är kostnaden och då monteringskostnaden för den ocentrerade dubbelknuten med stödlagring är avsevärt högre så rekommenderas det första förslaget med två stycken centrerade dubbelknutar.</p><p>Resultatet för tätning blev även där två förslag med helt tätt styrdon; en inre och en yttre tätning. Den yttre tätningen valdes att gå vidare med p.g.a. enklare montering. Tätningen skulle bestå av plattjärn, plåtar, packningar, bälgar, slangklämmor, skruvförband och en skopa. Problemet med dessa tätningar är att de i princip är oskyddade. För att få den yttre tätningen att fungera måste den nedre styrlänksgeometrin fram ändras. Ett problem är bälgarnas utrymme mellan torn och styrlänk då det inte finns plats för deras slaglängd att vikas ihop och klara en tilt på 15 grader utan att material kommer i kläm.</p><p>Resultaten för styrcylindrarnas placering för Oden blev att placera styrcylindrarna innanför eller utanför chassiet med modifierat motordike i framvagnen. Momentkurvorna för de olika placeringarna är i stort sett likadana. Problemet med styrcylindrarna innanför chassiet är att komponenter behöver omplaceras samt att de tätande bälgarna blir en svag länk för fordonet då det behöver vara amfibiskt. Att placera styrcylindrarna utanför blir en tyngre lösning p.g.a. skyddskåporna. För att undvika kontakt med framvagnen togs ett nytt koncept fram, Seke, där styrcylindrarna placerades inne i styrdonet.</p><p>Resultaten för bälgmaterialet delades upp i två olika delar, det teoretiska och det som företag rekommenderade. I den teoretiska delen valdes PVC(60A) p.g.a. dess låga E-modul och tillräckligt höga sträckgräns. Dessutom hade den låg kostnad och låg vikt. Den klarade dessutom all världens klimat och söt- och saltvatten. I den rekommenderade delen av företag rekommenderades Hypalon, Neopren och Silikon. I framtiden rekommenderas tester av dessa material för se deras motstånd till bl.a olja och nötning.</p>

Detta examensarbete är en del av examinationen i utbildningen högskoleingenjör inom innovationsteknik och design. Uppdraget tillhandahålls av GKN Driveline Köping AB. GKN Driveline är ledande inom AWD system och är medvetna om att utveckling sker i en expanderande takt. Utmaningar för att minimera miljöpåverkan bidrar till att man vill utveckla lätta och effektiva vinkelväxlar, samtidigt som man också vill ha en låg utvecklingskostnad och kort ledtid. Detta har bidragit att man under utvecklingsarbetet sett oljeläckage i test vid delningsplan mellan hus och lock som följd. Uppdragsgivaren önskar en lösning som motverkar problemet tidigt i en utvecklingsfas för att bidra med bättre kvalité, kundnöjdhet och mindre miljöpåverkan. Syftet med detta examensarbete är att identifiera faktorer som påverkar oljeläckage vid delningsplanen mellan hus och lock hos en vinkelväxel, samt hitta lösningar för att undvika detta. Målet är att använda designprocessen för att bidra med ett koncept som skall ge grund vid nyutveckling av växlar. Delmålen är att illustrera och beskriva konceptet med dess för- och nackdelar samt aspekter som påverkar oljeläckage. Metoder som behandlas i projektet är projektplanering, förstudie, produktspecifikation, konceptgenerering-, utvärdering och utveckling. Detta resulterade i ett koncept som illustrerar dennes fördel med friheten att kunna utforma delningsplanen. Detta koncept levereras som grund för en fortsatt utveckling och optimering för att kunna vara en fullt fungerande produkt i framtiden. / This project is part of the examination in the education bachelor’s degree in innovation technology and design. The assignment is provided by GKN Driveline Köping AB. GKN Driveline is global leading with their AWD system and is in a constant development. Challenges which they are aware of, to minimize environmental impact by constantly reducing weight and power loss on their power take of units. And at the same time to consider lowering the development cost and short lead times. Which has led to detection during tests with problems such as oil leakage between the split plane of the housing and cover. GKN wish to consider a solution to prevent this event to happen during an early design phase, thus provide higher quality, customer satisfaction and less impact on the environment. The purpose of this project is to identify the factors that affect oil leakage at the split plane between housing and cover in power transfer units and find a solution to prevent this. The goal is to use the design process to contribute to a concept that will give rise to a basis of new development of power transfer units. The milestone in the project is to illustrate and describe the chosen concept with its pros and cons as well as aspects that affect oil leakage. Methods covered in the project include project planning, pilot study, product specification, generating-, evaluating and developing the concept. This resulted in a concept that illustrates its advantage with the freedom to design the split plane. This delivered concept is a basis for continued development and optimization to be a fully functional product in the future.

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.

A novel compact steam engine design could be used to replace current combustion engines in the rapidly changing world of renewable energy. Especially with the increased research into alternative fuels such as hydrogen fuel cells and methane, which would vastly improve the efficiency of a steam engine. The thesis focuses on a rotating valve chamber, which is made up of an actuating mechanism, a sealing mechanism, a rotating valve, and its housing. The modern steam engine cannot operate on conventional oil lubrication because it would degrade and clog the steam engine’s micro tubes, making it even more complex due to the rise of tribological issues. As a result, the most difficult challenge is selecting compatible materials for the components in this chamber, which is also subjected to temperatures of 450 degrees Celsius and pressures of up to 25 MPa. In order for the shaft to translate and rotate at the same time, an actuating mechanism was required. Finally, a sealing solution that can withstand the harsh conditions. As a result, a material research followed by material testing using a test rig yielded comparable results across a laser microscope. Furthermore, the actuating mechanism was designed in Solid edge, and structural analysis was conducted in Ansys that was used to validate the optimizations. For ease of understanding, the final design was 3D printed. / En ny kompakt ångmotordesign kan användas för att ersätta nuvarande förbränningsmotorer i den föränderliga energins snabbt föränderliga värld. Särskilt med den ökade forskningen om alternativa bränslen som vätebränsleceller och metan, vilket skulle förbättra effektiviteten hos en ångmotor. Avhandlingen fokuserar på en roterande ventilkammare, som består av en manövreringsmekanism, en tätningsmekanism, en roterande ventil och dess hus. Den moderna ångmotorn kan inte fungera med konventionell oljesmörjning eftersom den skulle försämra och täppa till ångmaskinens mikrorör, vilket gör den ännu mer komplex på grund av uppkomsten av tribologiska problem. Som ett resultat är den svåraste utmaningen att välja kompatibla material för komponenterna i denna kammare, som också utsätts för temperaturer på 450 grader Celsius och tryck på upp till 25 MPa. För att axeln skulle översättas och rotera samtidigt krävdes en manövreringsmekanism. Slutligen en tätningslösning som tål de hårda förhållandena. Som ett resultat gav en materialforskning följt av materialtestning med en testrigg jämförbara resultat över ett lasermikroskop. Vidare utformades manövreringsmekanismen i Solidedge, och strukturanalys utfördes i Ansys som användes för att validera optimeringarna. För att underlätta förståelsen var den slutliga designen 3D ­tryckt.

When constructing a tunnel, the main challenges are geotechnical and hydrogeological. In the working process the aim in tunneling is to secure the rock mass by sealing the mass before blasting. This is done by grouting. The problem with tunneling is that there is a high leakage of groundwater when the boreholes hits fracture apertures that conduct the groundwater through the rock mass. The water flow is measured in dams continuously throughout the tunneling process. These dams are located at regular intervals along the tunnel. This master thesis has together with Golder and Trafikverket analyzed 15 selected dams. These 15 dams were selected because they had a uniform measurements of flow series for autumn 2020. But also, more important, a new grouting design was implemented in spring 2020. This study is limited to one contract from the project E4 Bypass Stockholm. The evaluated method is based on a backward calculation from grouting data to determine a theoretical fracture apertures. The theoretical fracture aperture is calculated from the rheology of grouting, pressure, and time for grouting but also the predicted fractures during the geological investigations. The hypothesis through the whole master thesis is that high leakage of groundwater correlates with larger fractures in the rock mass, and low leakage of ground water correlates with smaller fractures in the rock mass. Therefore, the leakage was categorized as high leakage and low leakage, respectively for the dams. To investigate this, the theoretical fracture apertures were determined with a calculation tool, MrGrout. This program has the capacity to handle a large amount of data. The result consists of graphical interpretations of the theoretically calculated fracture apertures from each category. The results showed that graphically there was a very small difference between the fractures for high leakage and low leakage, respectively. For the category of high leakage, it was found that 50\% of all fracture apertures were dominated by a size below 250µm. The low leakage had 50\% of the dominated fracture apertures below 200µm. To investigate whether there was a statistically significant difference between the categories the result continued with a T-test. The null hypothesis for the test was that there is no difference. The results of the test showed that we could not reject the null hypothesis and that there is no significant difference. However, the margin was too small to be able to secure the hypothesis graphically. Several assumptions were made to implement the method, which leads to uncertainties. The calculation method is made automatically, which is advantageous when analyzing a large amount of data. The disadvantage of the method is that a manual calculation would have given a more reliable result but also take longer to calculate. A manual calculation had also made the result subjective, which in turn would require several repeated attempts to make a statistically independent evaluation. The conclusion is therefore that the method should be used on other projects to be able to compare whether leakage correlates with fracture apertures in the rock mass. This study does not provide a direct basis for knowing whether we have achieved a sufficient seal. The method is in an early phase to be able to use theoretical fracture apertures in practical decisions for tunneling. / <p>Ämnesgranskare för examensarbetet:<em> Lars M. Hansen</em>, Institutionen för Geovetenskaper.</p>

The grinding rollers of raw mill 7 operate in very harsh conditions and, because of this, suffer from excessive failure mode due to lip seal deterioration. Foreign material penetrates the deteriorated lip seal and enters the bearings resulting in bearing failure. Failure mode brings about high maintenance costs for the cement-producing company Cementa AB. This thesis aims to accomplish two things. 1- Hypothesize a set of root causes for failure mode and link them to existing literature studies to determine what actions should be taken to prevent or at least postpone failure mode. 2- Generate several new conceptual designs for the sealing mechanism by either creating a revolutionary sealing design or taking inspiration from standard seals currently on the market. The generated concepts aim to provide Cementa AB with a new perspective as well as mitigate some or all the root causes for failure mode if implemented. The hypothesized root causes for failure mode are categorized through the creation of a problem tree and are defined as lip seal failure, lubricative pressure and contamination, tribologically improper friction, vibration, and finally very harsh conditions that are indigenous to raw mills in general and that are seemingly incompatible with the current sealing mechanism. Revolutionary concepts are brainstormed entirely from an experimental perspective, while standard concepts are inspired by established sealing technology on the market. Both alternatives are then conceptually adapted to the grinding roller of raw mill 7 and, with inaccurate scaling, 3D modelled with the aid of Autodesk Inventor. 7 concepts, revolutionary and standard combined, are generated as a result. The revolutionary concepts have been deemed non-viable due to the limited timeframe and scope of the thesis. Instead, the selected seal for the upgrade is a labyrinth seal, which is a non-contact standard seal that has the potential to mitigate many of the root causes for failure mode. The literature studies on the hypothesized root causes also indicate that there are actions that could postpone failure mode should Cementa AB chose to retain the original sealing mechanism for a longer period. / Valsarna i råkvarn 7 arbetar under mycket tuffa förhållanden och på grund av detta lider maskinen av en överdriven mängd haverier till följd av läpptätnings försämring. Främmande material tränger igenom den försämrade tätningen och kommer in i lagren vilket resulterar i lagerhaveri. Detta medför höga underhållskostnader för det cementproducerande företaget Cementa AB. Denna avhandling syftar till att åstadkomma två saker. 1-Hypotesera en uppsättning av grundorsaker till lagerhaveri och länka dem till befintliga litteraturstudier för att avgöra vilka åtgärder som kan vidtas för att förhindra eller åtminstone skjuta upp lagerhaveri. 2-Generera flera nya konceptuella konstruktioner för tätningsmekanismen genom att antingen skapa en revolutionerande tätningsdesign eller hämta inspiration från standardtätningar. De genererade koncepten syftar till att ge Cementa AB ett nytt perspektiv såväl som att mildra några eller alla grundorsaker till lagerhaveri om de implementeras. De hypotiserade orsakerna till lagerhaveri kategoriseras genom skapandet av ett problemträd och definieras som trasig läpptätning, smörjningstryck och förorening, tribologiskt felaktig friktion, vibrationer och slutligen tuffa förhållanden som är inhemska för råkvarn generellt. Revolutionära koncept är brainstormade helt ur ett experimentellt perspektiv medan standardkoncept är inspirerade av etablerad tätningsteknik på marknaden. Båda alternativen är sedan konceptuellt anpassade till valsen i råkvarn 7 och, med oegentlig skalning, 3Dmodellerad med hjälp av Autodesk Inventor. 7 koncept, revolutionerande och standard kombinerat, genereras som resultat. De revolutionära koncepten har bedömts vara icke-livskraftiga på grund av avhandlingens begränsade tidsram och omfattning. Istället är den valda tätningen för uppgraderingen en labyrinttätning som är en icke-kontakt standardtätning som har potential att mildra många av orsakerna till lagerhaveri. Litteraturstudierna om de hypotiserade grundorsakerna tyder också på att det finns åtgärder som kan skjuta upp lagerhaveri om Cementa AB väljer att behålla den ursprungliga tätningsmekanismen under en längre period.