Paalunkatkaisulaitteen tuotekehitys
Honkanen, Paavo Petteri (2016)
Honkanen, Paavo Petteri
2016
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-04-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201603233741
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201603233741
Tiivistelmä
Tämä diplomityö on tehty osana Enmac Oy:n uusien tuotteiden kehittelyä. Työ esittelee paalunkatkaisulaitteeseen tehtyä tuotekehitysprojektia ensimmäisen prototyypin testeihin asti. Itse projekti jatkuu vielä tämän jälkeen, mutta ensimmäisen prototyypin jälkeiset projektin vaiheet eivät ehtineet tämän työn piiriin. Idea tuotteen kehitykseen on saatu paalujen kanssa työskentelevän kohderyhmän kontaktin kautta.
Projektin tavoitteena oli suunnitella kevyt, yksinkertainen ja käsikäyttöinen paalunkatkaisulaite. Laitteella on tarkoitus katkaista ainoastaan teräsputkipaaluja. Laitteen tulisi kyetä katkaisemaan mahdollisimman montaa paalukokoa, joiden halkaisija on lähellä 320 mm:ä. Tämän kokoisia paaluja käytetään yleisesti esimerkiksi työsilloissa. Katkaisun tulisi olla mahdollista maalla ja vedessä.
Tämä diplomityö jakautuu kahteen pääosuuteen. Ensimmäisessä osuudessa on esitelty projektille oleellista taustatietoa sekä teräksen katkaisua teoreettisesti. Teoriaosuudessa on esitelty yksi mekaaninen katkaisumenetelmä laajasti ja yksi terminen menetelmä lyhyesti. Suunnitteluprosessiin liittyen on esitetty yksi kehys kirjallisuudesta ja toteutetun projektin rakenne.
Toinen pääosuus keskittyy käytännön toteutukseen. Tässä yhteydessä tuotteen toteuttamiseksi ideoitiin erilaisia periaatteellisia ratkaisuja. Tämän jälkeen näistä kehitettiin konsepteja, joita parantelemalla päädyttiin valmistettavan prototyypin konseptiin. Prototyypin aikaansaamiseksi sen rakennetta ja komponentteja mitoitettiin laskelmiin pohjautuen. Prototyypille suoritettiin myös testejä, joilla kokeiltiin laitteen toimintaa käytännössä. Laitteen eri toiminnallisuuksia testattiin testivälineiden puitteissa erikseen.
Prototyypin testien perusteella laite vaatii vielä lisää testejä ja jatkokehittelyä. Prototyyppi toimii hetkittäin halutulla tavalla, mutta näin toimiakseen se vaatii laitteen säätöjen muuttamista ajon aikana. Tuotteen kehitystä voisi jatkaa valitsemalla joillekin pääkomponenteille erilaiset suoritusarvot. Myös itse katkaisumenetelmälle voisi pohtia muita vaihtoehtoja. Testiolosuhteista johtuen prototyypin testit tehtiin maalla yhdelle vaakasuuntaiselle paalulle. Testejä tulisi tehdä vielä erikokoisille pystysuuntaisille paaluille niin vedessä kuin maalla. This thesis has been done as part of Enmac Oy’s product development. This work presents the product development project of a pile cutting machine up to the first tests of the prototype. The project continues after this but these subsequent steps aren’t included in this work. The idea for the implementation of this product has come from a contact that works with piles.
The aim of the project was to design a pile cutter that is lightweight, simple and hand held. The product is to be used only for cutting steel pipe piles. The machine is supposed to be able to cut as many pile sizes that are close to 320 mm in diameter as possible. Piles of this size are commonly used in temporary bridges. Cutting should be possible both on land and in water.
This thesis is divided into two main parts. In the first part essential background information of the project and a part of steel cutting theory are presented. In the theory section one mechanical cutting method is presented in detail and one thermal method briefly. With respect to the design process one model from literature and the structure of the implemented project is shown.
The other part focuses on the practical execution of this project. Here various schematic solutions were composed in order to realize the product. Using the schematic solutions concepts were made and further developed until a satisfactory concept was found for the prototype that is to be manufactured. In order to complete the prototype its structure and components were designed based on calculations. Tests were also performed on the prototype in order to test it in practice. Functionalities of the machine were tested separately as much as the testing equipment allowed.
Based on the test of the prototype more test and refinement need to be done. The prototype functions correctly intermittently but it needs adjustment of its controls during operation. One way to further develop this product could be a different choice of specifications for some of the key components. Also an alternative cutting method could be considered. Because of test circumstances prototype tests were performed only on a single horizontal pile on land. Additional test ought to be done on vertical piles of different diameter both in water and on land.
Projektin tavoitteena oli suunnitella kevyt, yksinkertainen ja käsikäyttöinen paalunkatkaisulaite. Laitteella on tarkoitus katkaista ainoastaan teräsputkipaaluja. Laitteen tulisi kyetä katkaisemaan mahdollisimman montaa paalukokoa, joiden halkaisija on lähellä 320 mm:ä. Tämän kokoisia paaluja käytetään yleisesti esimerkiksi työsilloissa. Katkaisun tulisi olla mahdollista maalla ja vedessä.
Tämä diplomityö jakautuu kahteen pääosuuteen. Ensimmäisessä osuudessa on esitelty projektille oleellista taustatietoa sekä teräksen katkaisua teoreettisesti. Teoriaosuudessa on esitelty yksi mekaaninen katkaisumenetelmä laajasti ja yksi terminen menetelmä lyhyesti. Suunnitteluprosessiin liittyen on esitetty yksi kehys kirjallisuudesta ja toteutetun projektin rakenne.
Toinen pääosuus keskittyy käytännön toteutukseen. Tässä yhteydessä tuotteen toteuttamiseksi ideoitiin erilaisia periaatteellisia ratkaisuja. Tämän jälkeen näistä kehitettiin konsepteja, joita parantelemalla päädyttiin valmistettavan prototyypin konseptiin. Prototyypin aikaansaamiseksi sen rakennetta ja komponentteja mitoitettiin laskelmiin pohjautuen. Prototyypille suoritettiin myös testejä, joilla kokeiltiin laitteen toimintaa käytännössä. Laitteen eri toiminnallisuuksia testattiin testivälineiden puitteissa erikseen.
Prototyypin testien perusteella laite vaatii vielä lisää testejä ja jatkokehittelyä. Prototyyppi toimii hetkittäin halutulla tavalla, mutta näin toimiakseen se vaatii laitteen säätöjen muuttamista ajon aikana. Tuotteen kehitystä voisi jatkaa valitsemalla joillekin pääkomponenteille erilaiset suoritusarvot. Myös itse katkaisumenetelmälle voisi pohtia muita vaihtoehtoja. Testiolosuhteista johtuen prototyypin testit tehtiin maalla yhdelle vaakasuuntaiselle paalulle. Testejä tulisi tehdä vielä erikokoisille pystysuuntaisille paaluille niin vedessä kuin maalla.
The aim of the project was to design a pile cutter that is lightweight, simple and hand held. The product is to be used only for cutting steel pipe piles. The machine is supposed to be able to cut as many pile sizes that are close to 320 mm in diameter as possible. Piles of this size are commonly used in temporary bridges. Cutting should be possible both on land and in water.
This thesis is divided into two main parts. In the first part essential background information of the project and a part of steel cutting theory are presented. In the theory section one mechanical cutting method is presented in detail and one thermal method briefly. With respect to the design process one model from literature and the structure of the implemented project is shown.
The other part focuses on the practical execution of this project. Here various schematic solutions were composed in order to realize the product. Using the schematic solutions concepts were made and further developed until a satisfactory concept was found for the prototype that is to be manufactured. In order to complete the prototype its structure and components were designed based on calculations. Tests were also performed on the prototype in order to test it in practice. Functionalities of the machine were tested separately as much as the testing equipment allowed.
Based on the test of the prototype more test and refinement need to be done. The prototype functions correctly intermittently but it needs adjustment of its controls during operation. One way to further develop this product could be a different choice of specifications for some of the key components. Also an alternative cutting method could be considered. Because of test circumstances prototype tests were performed only on a single horizontal pile on land. Additional test ought to be done on vertical piles of different diameter both in water and on land.