Harrastajaluokan puusorvin runkorakenteen kehittäminen
Partti, Jere (2017)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112050789
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112050789
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli suunnitella hitsatuista teräsrakenteista modulaarinen runko puusorviin. Idean kehitti yksityinen puunsorvauksen harrastaja, joka alkaisi valmistaa laitetta piensarjatuotantona. Runkorakenteen ideoinnissa hyödynnettiin teoriakatsauksesta opittuja tietoja. Suunnitteluosio alkoi rakenteen hahmottamisella vaatimuslistan asettamien rajoitteiden mukaisesti. Useista ideoiduista vaihtoehdoista valittiin lähinnä valmistettavuuden kannalta käyttökohteeseen sopivin. Valittua ratkaisua alettiin tutkia ja kehittämään yksityiskohtaisemmin.
Suunnittelussa keskityttiin pääasiallisesti värähtelyjen hallintaan. Runkorakenteen ominaistaajuudet pyrittiin poistamaan moottorin kierrosnopeusalueelta. Lujuustekniset laskut rajoittuivat taipuman tutkimiseen, millä tarkastettiin riittävä tarkkuus sorvattavan kappaleen asettelulle. Näiden vaatimuksien täyttäneiden profiilikokojen mukaan muodostettiin ensimmäinen kokoonpano sorvin rungosta. Rakenteen alimmat ominaistaajuudet selvitettiin käyttäen 3D-mallinnusohjelmiston värähtelyanalyysiä. Runkorakenteeseen suunniteltiin erilaisia lisäjäykkyyttä tuovia tukiratkaisuja, joiden avulla ominaistaajuudet yritettiin siirtää yli kriittisen alueen.
Tutkimuksessa ei löydetty täydellistä ratkaisua puusorvin runkoon värähtelyominaisuuksien kannalta. Erilaiset tukiratkaisut tai profiilivalinnat eivät poistaneet kaikkia ominaistaajuuksia kriittiseltä alueelta. Lähimmäksi päästiin ratkaisussa, joka rajasi rungon ominaistaajuudet kahden arvon ympärille. The aim of this bachelor’s thesis was to design a welded steel structure with a modular frame for the wood turning lathe. The idea was developed by a private wood rewarding enthusiast who would start making the product as a small-scale production. The idea of frame structure was utilized by the information learned from the theory review. The design section began to perceive the structure according to the constraints imposed by the requirement list. From a variety of ideas, the most suitable for use was chosen from the point of view of manufacturability. The selected solution was started to be explored and developed in more detail.
The design focused mainly on controlling vibrations. Efforts were made to remove the characteristic frequencies of the frame structure from the engine speed range. The technical bills were limited to examining the deflection, which was used to check the exact accuracy of the piece to be cut. According to the profile sizes that met these requirements, the first configuration of the lathe body was formed. The lowest characteristic frequencies of the structure were determined using the frequency analysis of 3D modelling software. In the frame structure, various support rigs were designed to increase the stiffness, which tried to move the characteristic frequencies over the critical area.
The study did not find a complete solution to frame structure of the wood turning lathe in terms of vibration characteristics. Different support solutions or profile selections did not remove all the characteristic frequencies from the critical area. The nearest solution was a solution that bounded the frame's characteristic frequencies around two values.
Suunnittelussa keskityttiin pääasiallisesti värähtelyjen hallintaan. Runkorakenteen ominaistaajuudet pyrittiin poistamaan moottorin kierrosnopeusalueelta. Lujuustekniset laskut rajoittuivat taipuman tutkimiseen, millä tarkastettiin riittävä tarkkuus sorvattavan kappaleen asettelulle. Näiden vaatimuksien täyttäneiden profiilikokojen mukaan muodostettiin ensimmäinen kokoonpano sorvin rungosta. Rakenteen alimmat ominaistaajuudet selvitettiin käyttäen 3D-mallinnusohjelmiston värähtelyanalyysiä. Runkorakenteeseen suunniteltiin erilaisia lisäjäykkyyttä tuovia tukiratkaisuja, joiden avulla ominaistaajuudet yritettiin siirtää yli kriittisen alueen.
Tutkimuksessa ei löydetty täydellistä ratkaisua puusorvin runkoon värähtelyominaisuuksien kannalta. Erilaiset tukiratkaisut tai profiilivalinnat eivät poistaneet kaikkia ominaistaajuuksia kriittiseltä alueelta. Lähimmäksi päästiin ratkaisussa, joka rajasi rungon ominaistaajuudet kahden arvon ympärille.
The design focused mainly on controlling vibrations. Efforts were made to remove the characteristic frequencies of the frame structure from the engine speed range. The technical bills were limited to examining the deflection, which was used to check the exact accuracy of the piece to be cut. According to the profile sizes that met these requirements, the first configuration of the lathe body was formed. The lowest characteristic frequencies of the structure were determined using the frequency analysis of 3D modelling software. In the frame structure, various support rigs were designed to increase the stiffness, which tried to move the characteristic frequencies over the critical area.
The study did not find a complete solution to frame structure of the wood turning lathe in terms of vibration characteristics. Different support solutions or profile selections did not remove all the characteristic frequencies from the critical area. The nearest solution was a solution that bounded the frame's characteristic frequencies around two values.