<p>This master thesis is intended to give an increased understanding of the stress state in an axle, which is assembled in one of Atlas Copco’s mountain drilling rigs. The main problems investigated were how the axle is affected when the bearing is worn, when the pretension is varied, and how to dimension the axle. Answers to these questions were found by using hand calculations, practical testing and with Finite Element analyzes. The dimensioning of the axle is currently based on the bending stress, but the author’s opinion is that the axle should be dimensioned considering the equivalent stress. Wear and pretension had large influence on the strain along the axle, but almost no influence on the shear stress and on the equivalent stress. Maximum equivalent stress occurs in the same place on the axle independently on wear and pretension, except for one case. This particular case is, however, not likely to occur. The maximum equivalent stress occurs inside the axle, at the hole which the pretension bolt goes through. This equivalent stress depends mostly on a shear stress concentration which occurs inside the axle. Theshear stress concentration was verified with a number of different FEM-models with various geometries, and with theory. The concentration depends on the geometry of the axle, and it occurs where the expansion bushings ends, but on the inside of the axle. The shear stress concentration is approximately two and a half time bigger than the stress on the outside of the axle. Finally a new design method is proposed which is based on the shear stress, that is recalculated into an equivalent stress.</p>

This master thesis is intended to give an increased understanding of the stress state in an axle, which is assembled in one of Atlas Copco’s mountain drilling rigs. The main problems investigated were how the axle is affected when the bearing is worn, when the pretension is varied, and how to dimension the axle. Answers to these questions were found by using hand calculations, practical testing and with Finite Element analyzes. The dimensioning of the axle is currently based on the bending stress, but the author’s opinion is that the axle should be dimensioned considering the equivalent stress. Wear and pretension had large influence on the strain along the axle, but almost no influence on the shear stress and on the equivalent stress. Maximum equivalent stress occurs in the same place on the axle independently on wear and pretension, except for one case. This particular case is, however, not likely to occur. The maximum equivalent stress occurs inside the axle, at the hole which the pretension bolt goes through. This equivalent stress depends mostly on a shear stress concentration which occurs inside the axle. Theshear stress concentration was verified with a number of different FEM-models with various geometries, and with theory. The concentration depends on the geometry of the axle, and it occurs where the expansion bushings ends, but on the inside of the axle. The shear stress concentration is approximately two and a half time bigger than the stress on the outside of the axle. Finally a new design method is proposed which is based on the shear stress, that is recalculated into an equivalent stress.

Vi fick i uppdrag av Swepart Transmission AB att med lämpliga metoder beräkna vindlaster på en godtycklig parabolantenn samt att konstruera en växellåda för att positionera den. Vi insåg i ett tidigt skede att vi var tvungna att ta fram vindlastfaktorerna laborativt. Och på grund av den begränsade tiden var vi tvungna att fokusera endast på vindlasterna på en parabolform. Först uppskattade vi de maximala vindlaster som kunde uppkomma för att kunna dimensionera vår mätram. Sedan beräknade vi lastcellerna och konstruerade erforderlig elektronik. För att simulera vind monterades parabolen och dess mätram på ett fordon, mätningarna utfördes sedan på Uråsa flygfält. Efter mätningen kunde vi fastslå de sökta vindlastfaktorerna och deras ekvationer

<p>Vi fick i uppdrag av Swepart Transmission AB att med lämpliga metoder beräkna vindlaster på en godtycklig parabolantenn samt att konstruera en växellåda för att positionera den. Vi insåg i ett tidigt skede att vi var tvungna att ta fram vindlastfaktorerna laborativt. Och på grund av den begränsade tiden var vi tvungna att fokusera endast på vindlasterna på en parabolform.</p><p>Först uppskattade vi de maximala vindlaster som kunde uppkomma för att kunna dimensionera vår mätram. Sedan beräknade vi lastcellerna och konstruerade erforderlig elektronik. För att simulera vind monterades parabolen och dess mätram på ett fordon, mätningarna utfördes sedan på Uråsa flygfält. Efter mätningen kunde vi fastslå de sökta vindlastfaktorerna och deras ekvationer</p>

Fältförsöket projekterades av ELU-konsult i Stockholm på beställning av Stockholms stad.

Detta examensarbete är en introduktion till ämnet transversalbelastade pålar i kohesionsjord. Rapportenbehandlar teorin kring transversalbelastning, bäddmodul och gruppeffekt av pålar i lerjord. Trepublicerade rapporter där experiment av transversalbelastning av pålar i lerjordar har dokumenterats i detta examensarbete. Rapporten innehåller även experiment av transversalbelastning av stålrörpålar i Göteborg. I experimentet har en varmvalsad kvadratisk stålrörspåle samt två cirkulära, längsgående svetsade stålrörspålar, provbelastats. Den kvadratiska och en av de cirkulära stålrörspålarna har instrumenterats med trådtöjningsgivare längst hela utsidan av pålen. Alla tre pålar instrumenterats med inklinometerrör i översta 6m av pålarna. Pålarna installerades med hjälp av grävmaskin utrustad med högfrekvent vibrator. Som mothåll installerades tre spontplankor med längd på 10m med och en total bredd på cirka 2 meter. Efter installation tilläts leran konsolidera i cirka fyra månader. Samtliga pålar belastades i laststeg där magnituden av belastning mättes med hjälp av lastcell. Mätningarna av påltopparnas förskjutning gjordes med hjälp av mätklocka som fästes på en referensbalk bakom pålarnas förskjutningsriktning. Deformationen mot djupet mättes med inklinometer före och efter varje laststeg. Referensbalken och mothållets förskjutning mättes in med hjälp av mätprismor före och efter belastning av respektive påle. Ingen av töjningsgivarnaöverlevde installationsprocessen och konsolideringstiden. Flertalet problem har uppstått under fältförsöket där pålar behövts kapats, töjningsgivare skadats och inklinometerrör lossnat. I slutändan kunde inga töjningsgivare mätas på någon av pålarna. Inklinometermätningar var möjlig de översta 4m i båda cirkulära pålar och 6m i den kvadratiska pålen. Analysdelen i detta examensarbete är begränsat då fokus legat på fältförsöken. Analytiska beräkningar har utförts för en jordprofil bestående av ren lera. De analytiska beräkningarna är gjorda enligt Handboken Bygg Geoteknik och bärförmågan av stålrörspålarna kontrollerats enligt Eurokod 3. De analytiska beräkningarna består av spänning-, tvärkraft- och momentfördelning samt lutningsvinkel och horisontell deformation längst djupet för respektive tvärsnitt. De analytiskaberäkningarna är gjorda med fyra olika bäddmoduler. En känslighetsanalys för att undersöka vikten av korrekt indata har gjorts. Resultatet visade att de analytiska beräkningarna överskattar styvheten i leran avsevärt vid maximal last. Förskjutningarna som uppmättes vid fältförsök var avsevärt större än de som beräknats. Förskjutningen vid fältförsöket var plastiska redan vid små laster. De analytiska beräknade förskjutningarna stämmer relativt väl vid små laster. Vidare studier behöver göras för att få bättre förståelse av jordens kapacitet. VKR-pålen verkar avsevärt styvare jämfört med de två cirkulära stålrörspålarna.

A torque transducer or a torque sensor is a device for measuring and recording the torque on a rotating system. Torque transducers usually employ strain gauges to measure the torsional moment applied to a rotating shaft.It is to be noted that for an ideal torque transducer, it should measure only the strain that is caused by a torque. Strain due to bending load should be compensated as per the Wheatstone bridge arrangement. However, because of geometrical tolerances and assembly errors, the compensation doesn’t occur and the measured strain is a resultant of bending loads and axial loads which are undesired to measure the torque associated with the system. An analytical formulation has been developed using Matlab and this thesis gives the generalized indication of the strain due to all the associated loads. The user shall also entire the region where the strain needs to be computed and this knowledge can be useful for placing the strain gauges in the shaft accordingly. Initially, the formulation is based on a standard Torque Transducer used at Atlas Copco and then, a generalized result has been developed. The theoretical formulation is verified using the ProEngineer Mechanica software. The end user shall enter the different loads (if any) along with the geometrical tolerance values and the output will be an indication of the strain at point, strain at a region and sensitivity. The main intention of the thesis is to create a better understanding of the strain associated with the twisting, bending and axial loads and also the geometrical imperfections. The user can also make a decision on the location of strain gauges on a shaft for maximum accuracy. Finally, the differences in error from different possible configurations are compared and a conclusion has been made based on factorial design pertaining to design of experiments. / Momentgivare är små sensorer som används för att mäta och registrera vridmomentet på en roterande axel. Momentgivare baseras vanligtvis på trådtöjningsmätare för att mäta vridmomentetet kring axeln de är fixerade på. Det skall noteras att en ideal momentgivare endast bör mäta den yttöjning som uppkommer på grund av ett vridmoment. Den belastning som uppkommer på grund av axelns böjning kompenseras bort med hjälp av en Wheatstonebrygga. Men på grund av geometriska toleranser och monteringsfel kan kompensationen bli felaktig och då påverkas det uppmätta momentet även av böj och axialbelastningar vilket är oönskat. En analytisk modell har utvecklats med hjälp av Matlab och denna rapport undersöker de olika lastfallens bidrag till momentfelet. Användaren kan ange området där yttöjningen skall beräknas och utifrån de beräkningarna bestämma var trådtöjningsgivarna bör placeras. Inledningsvis är beräkningarna baserade på en av Atlas Copcos momentgivare och sedan har generaliserade resultat utvecklats. De teoretiska beräkningarna verifieras med hjälp av programmet ProEngineer Mechanica. Användaren kan ange vilka belastningar som axeln känner samt de geometriska toleransvärdena och modellen beräknar då ytspänningen för den valda regionen. Det huvudsakliga syftet med denna avhandling är att skapa en bättre förståelse av ytspänningen som uppkommer på grund av vridning, böjning och axiella belastningar och även geometriska imperfektioner. Modellen kan också användas för att göra beräkningar som visar var töjningsgivare bör placeras på axeln för maximal precision. Slutligen har de introducerade felet från de olika möjliga konfigurationerna jämförts och en slutsats har dragits baserat på faktorförsök.

The current thesis work is based on fatigue testing of welded structures which is completed in collaboration with Volvo CE. Improvement of the technology and customers demands for higher quality products with lower price makes the VCE to invest on the product development projects. One of the projects in VCE focuses on the weight and production cost optimization of the bogie beam on the hauler. The present project is a completion of the previous project with the objective of the fatigue testing of the bogie beam of the hauler under oscillating loads for verification of the expected fatigue life assessed with FEM. In the process of this work, an existing test rig is modified. The strains over the beam are measured through strain gauges mounted on the beam. The simulated model, the stresses and strains are investigated. The fatigue life is evaluated with different fatigue assessment methods. Finally, the outcomes of all the methods for fatigue investigation of the beam are compared and verified. / Detta examensarbete, som utförts för Volvo CE, behandlar utmattningsprov av svetsade konstruktioner. Teknikutveckling och förändrade kundkrav på högre kvalitet till en lägre kostnad är drivkrafter för Volvo CE att investera i produkt- och metodutvecklingsprojekt, som exempelvis det aktuella projektet att optimera vikt och tillverkningskostnad för boggi-balkar till dumprar. Detta projekt är en fortsättning av ett tidigare arbete som hade som mål att verifiera utmattningslivslängden för en boggibalk till en dumper predikterad med FEM, genom att utmattningsprova balken för oscillerande last. Som en del av projektet modifieras en existerande provningsrigg. Töjningar på balken mats med ett antal töjningsgivare monterade på balken. Spännings och töjningfrån den simulerade modellen analyseras och utmattningslivslängden jämförs för olika metoder för att prediktera utmattning. Slutligen jämförs och veriferas dessa metoder.

This report presents a final degree project in mechanical engineering which was performed at Ball Beverage Packaging Fosie AB, Malmoe. The goal of the project was to create a system that could estimate the amount of paint available in a machine that colorizes aluminum cans. The environment that the system was mounted in is demanding and has high requirements on strength, stability and toughness against splashes of ethanol and water-based paint. Moreover, the company initially demanded that the project only used existing holes on the machine for adding equipment. In order to choose a measurement technology for the system, literature studies were performed on laser, ultrasonic devices and weight measurement. These studies were the foundation for a concept analysis using a Pugh’s matrix.Furthermore, with the help of the Pugh’s matrix, the project was directed towards estimating the amount of paint by measuring the weight using load cells. The collected data was supposed to be handled by an Arduino uno R3 board. Following the decision of a direction, seven concepts were designed in Autodesk Inventor with regards to mounting in existing positioning pin-holes.The last concept was manufactured with own hands – under supervision – by processing aluminum rods. Parallel to the manufacturing, the electronic system was programmed and tested by both step-wise removing identical weights, and a by measuring a continuous weight decrease caused by water escaping from a container with holes. The results of these tests showed that the system could perform the desired function.The result of the manufactured concept confirmed that the system could work with the machine but the position in the positioning pin-hole was not optimal as the forces were too low. By creating a provisional mount and testing the system beneath the paint container, it was concluded that the position accumulated more forces. This resulted in an approved modification of the container holder for a permanent mount of the load cell. Followed by this, a large amount of tests showed that the system had good potential of working with the machine but a mount beneath the container was not good as friction from mounting screws had great effect on the read values. / Rapporten behandlar ett kandidatarbete i maskinteknik som utfördes på Ball Beverage Packaging Fosie AB, Malmö. Syftet med arbetet var att skapa ett system för uppskattning av färgmängd i en maskin som färglägger aluminiumburkar. Miljön som systemet monterades i ställde höga krav på hållfasthet, tillförlitlighet och motståndskraft mot stänk från etanol och vattenbaserad färg. Initialt ställde företaget preliminära krav på att endast existerande hål på färgverket fick användas. För att välja givare till systemetutfördes litteraturstudier med avseende på laser, ultraljud och viktavläsning, vilket låg till grund för konceptvalsanalys med en Pughsmatris.Med hjälp av Pughsmatrisen riktades projektet in på att uppskatta färgmängden genom viktavläsning med lastceller, vars data skulle hanteras av ett Arduino uno R3 kort. Detta efterföljdes av att sju koncept skapades i Autodesk Inventor för infästning i existerande sprinthål på kisthållaren. Det sista konceptet tillverkades genom att på egen hand – under uppsikt –maskinbearbeta aluminiumstavar. Parallellt med tillverkningen programmerades och testades elektroniken med stegvis borttagning av vikt och kontinuerligt avrinnande vatten från hålig behållare, vars resultat visade på att systemet klarar den tänkta funktionen. Resultatet av det maskintillverkade konceptet visade att systemet även fungerade på färgverket men att positionen i sprinthålet inte var optimal då för lite krafter upptogs. Genom att tillverka en provisorisk monteringssats och testa systemet monterat under färgkistan påvisades att denna position tog upp avsevärt mer kraft. Detta medförde att kisthållaren maskinbearbetades för permanent montering av lastcell. Ett stort antal olika tester efter slutlig montering visade att systemet har goda möjligheter för att fungera med färgläggningsmaskinen men att montering under kisthållaren inte var lämplig eftersom friktion från bland annat inspänningsskruvar hade betydandeinverkan på de avlästa värdena.

Additive manufacturing has recently become an increasingly available, affordable, and versatile technology for industry and enthusiasts alike. One opportunity that this provides is using conductive filament to print electronic sensors and components. This thesis addresses some of the possibilities and limitations of using conductive filament for constructing electronic sensors and components. Using Protopasta Conductive polylactic acid filament, several components were printed and tested. Printed components include resistors, capacitors, strain gauges and touch sensors. To all components connector pad were added to create a uniform interface between filament and metal. Resistors were printed with varying geometry, ranging from lengths 12 mm to 60 mm and height 1 mm to 4 mm. Their resistances were measured and found to range from 250 Ω to 1600 Ω. Circular capacitors were printed with diameters, 2 cm, 3 cm and 4 cm respectively. However, the capacitors showed no capacitance during measurements, indicating that this material with its high resistivity is unsuitable for creating capacitors. Strain gauges and touch sensors were also constructed, showing that there is a potential for using this filament. The strain gauges had a resistance increase that depended heavily on geometry; straight components had a resistance increase up to 15 % for 40° angle bends, where as gauges with bends had close to zero increase. Two proof-of-concept prototypes of touch sensors were also constructed, showing that the material can be used for this purpose. Creating high quality prints with the filament proved difficult; it had a tendency of clogging the printer, printing unevenly, and showed poor layer adhesion. Primary future work is to improve the printing process. / Additiv tillverkning har de senaste decennierna alltmer blivit tillgängligt, billigare och mer mångsidigt, och kan nyttjas av industri och entusiaster. En möjlighet som uppkommit är att additiv tillverkning möjliggör konstruktion med konduktiva filament, för att printa exempelvis sensorer och elektriska komponenenter. Denna rapport behandlar möjligheter och begränsningar av att använda konduktivt filament för sensorer och elektriska komponenter. Med Protopasta Conductive PLA (PolyLactic Acid) filament har flera komponenter printats och testats. Printade komponenter inkluderar resistorer, kondensatorer, töjningsgivare och vidröringssensorer. Till alla komponent har tillagts kontaktytor för att skapa ett enhetligt gränssnitt mellan filament och metall. Resistorer har printats med varierande geometri, från längder mellan 12 mm och 60 mm till tjocklekar mellan 1 mm och 4 mm. Resistanserna mättes och låg mellan 250 Ω och 1600 Ω. Cirkulära kondensatorer printades med diametrarna 2 cm, 3 cm och 4 cm. Däremot visade kondensatorerna ingen kapacitans under mätningar, vilket indikerar att detta material med sin höga resistivitet är olämpligt för att skapa kondensatorer. Töjningsgivare och vidröringssensorer har också konstruerats. Töjningsgivaren har en resistans som beror kraftigt på geometrin; raka komponenter uppvisade en resistansökning på uppemot 15 % för 40° böjningar, medan töjningsgivare med öglor hade en resistansökning nära noll. Två prototyper av vidröringssensorer konstruerades och verifierades, vilket visar att materialet kan användas till detta syfte. Att få högkvalitativa utskrifter med filamentet visade sig vara svårt; filamentet tenderade till att täppa till skrivarens munstycke, ge ojämna utskrifter och uppvisade dålig fästning mellan lagren. Huvudsakligt framtida arbete är att förbättra utskriftsprocessen.