A handheld heavy-duty nut runner, commonly used to assemble windmills and oil pipe lines, and capable of producing 4100 Nm of torque, experiences low cycle fatigue and usually fails after 20 000 cycles at the specified torque. A full assembly Finite element model of the last stage of the four-stage planetary gearbox is constructed and simulated over one complete load cycle. The results from the simulation is compared with, and used to verify a KISSsoft simulation of the same model. Using the Finite Element model, a parametric optimization is performed using a full factorial design. The results show that misalignment issues are difficult to prevent due to the planetary gearbox design. Comparing the two models shows similar characteristics and stress levels but that local differences are common. A proposed design improvement results in better load distribution in the planet – ring interaction, which was previously impaired compared to the planet – sun interaction due to deformation induced misalignment. The result shows that by balancing the rotational stiffness of the side 1 and side 2 carrier pin mountings, it is possible to reduce the contact misalignment and improve the load distribution in the gearbox. / En handhållen mutterdragare vars användningsområde innefattar bland annat montering av vindkraftverk och oljeledningar, producerar ett vridmoment om 4100 Nm. På grund av det här havererar vanligtvis verktyget av utmattning vid ca 20 000 cykler, något som tros vara kopplat till vinkelfel som uppkommer vid deformation av verktygets växellåda. Vinkelfelen resulterar i att lastfördelningen mellan kugghjulen blir skev och spänningskoncentrationer uppstår. Finita elementmetoden används för att undersöka uppkomsten av vinkelfelen och en komplett modell av hela det sista steget i den fyrstegade planetväxellådan undersöks. Simuleringen jämförs med en liknande modell i KISSsoft, dels för att bekräfta resultatet från simuleringen, dels för att undersöka skillnader och svagheter i de båda modellerna. FE-modellen används även för att bygga upp en parametrisk optimering baserat på faktoriell design. Resultatet visar att vinkelfel är svårt att motverka på grund av växellådans design och konfiguration. Jämförelsen av de två simuleringsmodellerna uppvisar liknande karaktärsdrag och spänningsnivåer men att lokala skillnader finns mellan de båda modellerna. Optimeringen resulterar i en föreslagen designförändring som visar sig förbättra lastfördelningen i planet – ring – interaktionen utan att påverka lastfördelningen i planet – sol – interaktionen. Det här är att föredra eftersom lastfördelningen mellan planet och sol är bättre än lastfördelningen mellan planet och ring. Resultatet visar också att det är möjligt att minimera vinkelfelet mellan kontaktytorna, och förbättra lastfördelningen i växellådan genom att balansera rotationsstyvheten på var sida om planeten i planetbäraren.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-276682 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Jonsson, Martin |
| Publisher | KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2020:322 |
Page generated in 0.0024 seconds