Mittauslaite polkupyörän ketjunvoiteluaineiden analysoimiseksi : suunnittelu ja komponenttien valinta

Abstract

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli suunnitella Redox Oy:lle mittauslaite, joka tutkii polkupyörän ketjunvoitelun vaikutusta voimansiirron tehohäviöön. Tavoitteena oli hyödyntää mahdollisimman paljon kaupallisia osia, jotka olisivat asennus- ja käyttövalmiita sellaisinaan. Näin valmistus, käyttö ja kunnossapito pysyisivät yksinkertaisena. Mittauslaitteen haluttiin olevan tarkka ja luotettava.

Työssä noudatettiin systemaattisen suunnittelun mallia, jossa hyödynnettiin vaatimuslistaa, toimintorakennetta ja ideamatriisia. Tämän jälkeen mittauslaitteesta hahmoteltiin 3D-malli ja aloitettiin markkinoilta löytyvien komponenttien valinta. Suunnitellun mittauslaitteen toiminta perustuu polkupyörän voimansiirron pyörittämiseen. Taajuusmuuntimella ohjataan sähkömoottoria, joka on kytketty voimansiirtoon. Tehoa mitataan eturattailta ja takarattailta. Laitteen tehomittarit lähettävät mittausdataa älylaitesovellukseen, josta tehoarvojen erotusta eli tehohäviötä voidaan tarkastella.

Mittauslaitteen suunnitelmasta tuli valmis lukuun ottamatta sähkömoottorin kytkentää voimansiirtoon ja apurungon suunnittelua. Rakennuttamalla prototyypin, tulokset ja laitteen toimivuus voitaisiin varmistaa ja havaintojen perusteella aloittaa tuotteen jatkokehitys.

The purpose of this bachelor's thesis was to design a measuring device for Redox Oy. The device is meant to measure the effect of bicycle chain lubrication on drivetrain power loss. The goal was to utilize as much off-the-shelf components as possible. This way the components would be ready for installation and use as they are. Because of that, manufacturing, operation, and maintenance would remain simple. The measuring device had to be accurate and reliable.

The thesis followed a systematic design approach, utilizing a requirements list, functional structure, and idea matrix. After that a 3D-model of the device was outlined, and the selection of the components available on the market was started. The operation of the designed measuring device is based on rotating the bicycle's drivetrain. An electric motor, controlled by a variable frequency drive, is connected to the drivetrain. Power is measured from the front and rear sprockets. The power meters of the device send measurement data to a smart device application, from which the difference in power values, i.e., power losses, will be examined.

The design of the measuring device was completed except for the connection of the electric motor to the power transmission and the design of the subframe. By constructing a prototype, the results and functionality of the device could be ensured, and based on ob-servations, the product development could be initiated.