Ottomoottorin suoritusarvojen mittaaminen ja valittujen komponenttien lujuusanalyysi
Hannula, Raine (2011)
Hannula, Raine
Tampereen ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011052710021
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011052710021
Tiivistelmä
Kova kilpailu metalliteollisuudessa pakottaa yritykset keskittymään ydinosaamiseensa ja kehittämään sitä edelleen tuotteissaan. Tämäntapainen toiminta on yleensä osa strate-giaa, johon hyvä yritys väistämättä ajautuu, jos haluaa pysyä markkinoilla.
Asiakkaiden tarpeisiin pohjautuvalla tuotekehityksellä voidaan saavuttaa tukeva jalansija markkinoilta. Tuotekehitys voi myös palvella yritystä kustannuksia laskemalla. Tuot-teessa voi olla useita hyviä ominaisuuksia, joilla palvellaan strategian mukaisen seg-mentin asiakkaita.
Kampikoneiston lujuusanalyysin kohdalla tuotekehitys palvelee sekä asiakasta että tuot-teen valmistajaa. Asiakkaalle syntyy kuva yrityksestä, jonka tuotteissa jokaisen kom-ponentin valinta on tarkan laskennan ja testauksen tulos. Omien tuotteiden tuntemus vahvistaa asiakkaan luottamusta, ja samalla myös yrityksen omat materiaalikustannukset pienenevät.
Opinnäytetyö rakentuu ajoneuvon moottorin suoritusarvojen mittauksesta kaupallisella, tähän tarkoitetulla ohjelmalla. Työssä selvitetään ottomoottorin sylinterivoimia teoreet-tisesti termodynamiikan kaavoilla ja verrataan tuloksia mitattuihin arvoihin. Työhön si-sältyy myös 3D-mallien muodostaminen kaupallisella suunnitteluohjelmalla ja tällä suo-ritettu lujuusanalyysi.
Tietokoneohjelman mittataajuus osoittautui liian pieneksi moottorissa olevien suureiden muutosnopeuteen verrattuna. Tämän takia moottorinohjausyksiköltä saatu suoritusarvo ei välttämättä edusta todellista maksimiarvoa eikä sijaintia kierrosnopeusalueella.
Moottorin painetilavuuskuvaaja muodostettiin laskemalla moottoritekniikan yleispäte-villä kaavoilla, jonka tuloksena saadaan vain hyvä arvaus moottorin sisällä olevasta pai-neesta. Painetilavuuskuvaaja pitäisi muodostaa siihen tarkoitetulla paineanturilla.
Komponenttien 3D-mallien muodostaminen täysin identtisiksi todellisten komponent-tien kanssa oli haastavaa sisäpinnoilla olevien pyöristyksien osalta. Lujuusanalyysi sel-vensi ohjelman puutteita tukien ja kontaktien muodostamisessa, jolloin jouduttiin aja-maan lukuisia kertoja tuloksia ja vertaamaan muodonmuutoksia keskenään, mikä vastaisi kyseisen komponentin todellista tilannetta kuormituksen alaisena. Lujuusanalyysin tuloksista voidaan todeta komponentteihin syntyvien suurimpien jännityksien sijainnit. Tämä auttaa tilanteessa jossa halutaan muuttaa osan muotoa.
Asiakkaiden tarpeisiin pohjautuvalla tuotekehityksellä voidaan saavuttaa tukeva jalansija markkinoilta. Tuotekehitys voi myös palvella yritystä kustannuksia laskemalla. Tuot-teessa voi olla useita hyviä ominaisuuksia, joilla palvellaan strategian mukaisen seg-mentin asiakkaita.
Kampikoneiston lujuusanalyysin kohdalla tuotekehitys palvelee sekä asiakasta että tuot-teen valmistajaa. Asiakkaalle syntyy kuva yrityksestä, jonka tuotteissa jokaisen kom-ponentin valinta on tarkan laskennan ja testauksen tulos. Omien tuotteiden tuntemus vahvistaa asiakkaan luottamusta, ja samalla myös yrityksen omat materiaalikustannukset pienenevät.
Opinnäytetyö rakentuu ajoneuvon moottorin suoritusarvojen mittauksesta kaupallisella, tähän tarkoitetulla ohjelmalla. Työssä selvitetään ottomoottorin sylinterivoimia teoreet-tisesti termodynamiikan kaavoilla ja verrataan tuloksia mitattuihin arvoihin. Työhön si-sältyy myös 3D-mallien muodostaminen kaupallisella suunnitteluohjelmalla ja tällä suo-ritettu lujuusanalyysi.
Tietokoneohjelman mittataajuus osoittautui liian pieneksi moottorissa olevien suureiden muutosnopeuteen verrattuna. Tämän takia moottorinohjausyksiköltä saatu suoritusarvo ei välttämättä edusta todellista maksimiarvoa eikä sijaintia kierrosnopeusalueella.
Moottorin painetilavuuskuvaaja muodostettiin laskemalla moottoritekniikan yleispäte-villä kaavoilla, jonka tuloksena saadaan vain hyvä arvaus moottorin sisällä olevasta pai-neesta. Painetilavuuskuvaaja pitäisi muodostaa siihen tarkoitetulla paineanturilla.
Komponenttien 3D-mallien muodostaminen täysin identtisiksi todellisten komponent-tien kanssa oli haastavaa sisäpinnoilla olevien pyöristyksien osalta. Lujuusanalyysi sel-vensi ohjelman puutteita tukien ja kontaktien muodostamisessa, jolloin jouduttiin aja-maan lukuisia kertoja tuloksia ja vertaamaan muodonmuutoksia keskenään, mikä vastaisi kyseisen komponentin todellista tilannetta kuormituksen alaisena. Lujuusanalyysin tuloksista voidaan todeta komponentteihin syntyvien suurimpien jännityksien sijainnit. Tämä auttaa tilanteessa jossa halutaan muuttaa osan muotoa.