Lumesaha väänderaami arendamine

Lõputöö eesmärgiks oli arendada traktoritel kasutatavat lumesaha väänderaami väsimuspurunemise suhtes vastupidavamaks. Kirjeldati lumesahkade kasutustingimusi ja deformeeruvaid mehhanisme. Konstruktsiooni väsimuse suhtes vastupidavamaks muutmise jaoks analüüsiti purunenud väänderaami ja arvutati mõjuvaid koormusi. Hinnati kasutatavate materjalide ja detailide liitmisviiside vastupidavust väsimusele. Koormuste arvutuste käigus leiti, et tegelik väändekoormus on umbes 44% suurem kui vanal raamil arvutustes. Samuti arvestati juurde ka 100 kN hüdrosilindri jõudu, mida vana raami arvutustes ei kasutatud. Vana raami uuendatud koormustega simulatsioonis ületasid koormused terase Hardox voolepiiri. Simulatsioonis olevad kõrgete pingete alad ühtisid osaliselt väänderaami purunenud ja pragunenud aladega. Nähti, et pragunemised olid toimunud vaid kõrgelt pingestatud piirkondades, kus olid ka keevisliited ja Hardoxi materjal. Purunenud terase Hardox analüüsimisel leiti, et selle materjali keevituse termomõjutsoonid on väga haprad ja need ei tohiks pingete kontsentraatorite juures olla. Uue väänderaami arenduse käigus asendati hapra keevituse termomõjutsooniga teras Hardox 450 paremini keevitatava ja vähem pragunemisohtliku terasega Strenx 700MC. Kõrgemate pingete alas olevad keevisliited asendati poltliidetega, mis võivad olla väsimuspurunemise suhtes kordades vastupidavamad. Pingete kontsentraatoreid vähendati detailide ja tugevduslehtede geomeetria ning asukohtade muutmisega. Simulatsiooni suurimad pinged ei ületanud enam materjalide voolepiiri. Väänderaami jäikust suurendati 25% võrra, mis peaks tagama lumesahkadele parema teepinna järgimise ja seeläbi ka puhastamise lumest ja jääst. Väänderaami keeviskoostu arendamine neljaks polditavaks alamkoostuks lihtsustab remontimist. Samuti võimaldaks ühilduvate alamkoostude kasutamine tulevikus erinevate omadusega väänderaame kiiremini komplekteerida ja toota. Väänderaami majandusosas arvutati tootmiskuluks 983 €, mis on sama metoodikaga arvutatud vana väänderaami hinnast 18% kallim. Vana väänderaami tootmiskuluks arvutati 834 €. Majandusarvutustes saadud tootmiskulu on indikatiivne ja näitab eelkõige materjalide, töötluste, lõppkoostamise ja standardsete toodete osakaalu toote hinnast. Tootmiskulu hulka arvati ka tootmisjaoskonna üldkulud.

The goal of the following thesis Development of a Snow Plow Torsion Frame was to develop a more durable snow plow torsion frame for tractors. For this purpose, a broken torsion frame was analyzed, affecting loads were calculated, and the materials and joints resistance to fatigue was assessed. With the load calculations, it was found that the actual torsional load is about 44% higher than in the old torsion frame calculations. Hydraulic cylinder load of 100 kN, which was not used in the old torsion frame calculations, was also included. In the old frame simulation, the loads exceeded the material flow limit. When analyzing broken steel parts, it was found that the welded joint heat affected zone (HAZ) of the Hardox is very fragile and welds should not be at the stress concentrators. During the development of the new torsion frame, the Hardox steel with a fragile heat affected zone was replaced with Strenx, a better steel for welding with a lower risk of cracking. The welds in the higher stress zones were replaced with bolted joints which are more resistant to fatigue. Stress concentrators were reduced by changing the geometry of the details. The greatest stresses in the simulation no longer exceeded the material flow limit. The rigidity of the torsion frame was increased by about 25%, which should ensure that the snow plow will follow road surface better. Developing a welded assembly into four sub-assemblies simplifies repairing. The use of compatible sub-assemblies would allow faster assembly and manufacture of different torsion frames in the future. In the calculations of the snow plow torsion frame, the cost of production was calculated to be € 983, which is about 18% more expensive than the old torsion frame. General production costs were also included in the total cost of the product.