Työkoneen levypyörän kantavuus
Varis, Kimmo (2016)
Diplomityö
Varis, Kimmo
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016051612390
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2016051612390
Tiivistelmä
Työkoneen vanteen kantavuuslaskentaan käytettävän taulukon epäiltiin tuottavan todellista
huonompia kantavuuksia etenkin suurten offset-arvon vanteiden tapauksessa. Tutkimuksessa
yhdestä tyypillistä kokoa edustavasta vannetyypistä valmistettiin offset-säädettävä erikoisvanne.
Vanteen käytön aikaisia rasituksia seurattiin venymäliuska-antureilla koeajoradalla
tavanomaisissa ajotilanteissa eri offset-arvoilla traktorilla vedettävän kuormitetun testivaunun
avulla. Saatuja tuloksia vertailtiin vanteen elementtimallin tuloksiin ja käytettyjä
kuormitusolettamia muutettiin.
Tutkimuksen tuloksena kantavuuden laskentaan käytettävän taulukon todettiin toimivan
pääosin mittauksen mukaisesti. Vanteen offset-arvolla on laskentataulukon mukaisesti merkittävä
vaikutus vanteen keskiön väsymiskestävyyteen. Suurilla negatiivisilla offset-arvoilla
vanteen kestoiän määrä ajo taisella alustalla, kun taas suurten positiivisten vanteiden väsymisvaurio
aiheutuu pääosin kaltevalla pinnalla ajosta. Mittauksella pystyttiin osoittamaan
laskentataulukon konservatiivinen olettama etenkin suurten negatiivisten offset-arvojen vanteille,
jolla kyseenomaisten vanteiden väsymiskestoikää voidaan parantaa merkittävästi. Lisäksi
laskentaohjelman tekemisessä käytettyjen kuormitus- ja reunaehto-olettamien vahvistettiin
toimivan keskiön kannalta riittävällä tarkkuudella. Havainnolla on tärkeä rooli tulevissa
elementtimenetelmään perustuvissa kantavuuslaskelmissa. A calculation sheet developed for the strength analysis of disc wheels is called into question
especially related to wheels with large offset value. In this study, an offset adjustable wheel
disc was manufactured and accommodated by strain gauges. The wheel was attached to the
test trailer which was pulled in test track by tractor. Strain results were compared with the
finite element model and load assumptions were adjusted.
As a result, wheel offset was noticed to have significant effect on its fatigue strength. In this
respect, the calculation sheet was confirmed to produce mostly reasonable stress results. It
was noticed that fatigue damage of the wheels with large negative offsets is mostly caused
by driving on a flat surface, unlike the wheels with large positive offset which damage is
mostly caused by driving on an inclined plane. With the measurements it was shown that the
calculation sheet contains conservative assumption which especially increase the fatigue
strength of wheels with large negative offsets. Moreover, earlier assumptions related to idealization
of loads and boundary conditions of the element models were verified to result in
correct stresses with a reasonable accurate. This observation has an important role in FEanalyses
in future.
huonompia kantavuuksia etenkin suurten offset-arvon vanteiden tapauksessa. Tutkimuksessa
yhdestä tyypillistä kokoa edustavasta vannetyypistä valmistettiin offset-säädettävä erikoisvanne.
Vanteen käytön aikaisia rasituksia seurattiin venymäliuska-antureilla koeajoradalla
tavanomaisissa ajotilanteissa eri offset-arvoilla traktorilla vedettävän kuormitetun testivaunun
avulla. Saatuja tuloksia vertailtiin vanteen elementtimallin tuloksiin ja käytettyjä
kuormitusolettamia muutettiin.
Tutkimuksen tuloksena kantavuuden laskentaan käytettävän taulukon todettiin toimivan
pääosin mittauksen mukaisesti. Vanteen offset-arvolla on laskentataulukon mukaisesti merkittävä
vaikutus vanteen keskiön väsymiskestävyyteen. Suurilla negatiivisilla offset-arvoilla
vanteen kestoiän määrä ajo taisella alustalla, kun taas suurten positiivisten vanteiden väsymisvaurio
aiheutuu pääosin kaltevalla pinnalla ajosta. Mittauksella pystyttiin osoittamaan
laskentataulukon konservatiivinen olettama etenkin suurten negatiivisten offset-arvojen vanteille,
jolla kyseenomaisten vanteiden väsymiskestoikää voidaan parantaa merkittävästi. Lisäksi
laskentaohjelman tekemisessä käytettyjen kuormitus- ja reunaehto-olettamien vahvistettiin
toimivan keskiön kannalta riittävällä tarkkuudella. Havainnolla on tärkeä rooli tulevissa
elementtimenetelmään perustuvissa kantavuuslaskelmissa.
especially related to wheels with large offset value. In this study, an offset adjustable wheel
disc was manufactured and accommodated by strain gauges. The wheel was attached to the
test trailer which was pulled in test track by tractor. Strain results were compared with the
finite element model and load assumptions were adjusted.
As a result, wheel offset was noticed to have significant effect on its fatigue strength. In this
respect, the calculation sheet was confirmed to produce mostly reasonable stress results. It
was noticed that fatigue damage of the wheels with large negative offsets is mostly caused
by driving on a flat surface, unlike the wheels with large positive offset which damage is
mostly caused by driving on an inclined plane. With the measurements it was shown that the
calculation sheet contains conservative assumption which especially increase the fatigue
strength of wheels with large negative offsets. Moreover, earlier assumptions related to idealization
of loads and boundary conditions of the element models were verified to result in
correct stresses with a reasonable accurate. This observation has an important role in FEanalyses
in future.