Search

This thesis presents the design and development of a versatile test rig specifically tailored for measuring frictional properties of diverse materials across a wide range of velocities and pressures. The ability to accurately quantify frictional behaviour under varying conditions is essential for understanding material performance in numerous applications, such as automotive, aerospace, and manufacturing industries. The primary objective of this research is to design a test rig capable of simulating real-world operating conditions, facilitating the evaluation of frictional forces experienced by different materials. The experimental setup incorporates a carefully designed sliding mechanism, pressure control system, and instrumentation to measure frictional forces with high precision. The test rig's sliding mechanism is built to accommodate various material samples, allowing for controlled movement along different planes with adjustable velocities. By subjecting these samples to controlled loads, the influence of pressure on frictional behaviour can be systematically investigated. Moreover, the test rig features to replicate conditions encountered in practical scenarios. To ensure accurate measurements, the frictional forces are captured using high-resolution load cells and strain gauges integrated into the test rig. This thesis contributes to the field of material science and engineering by providing a comprehensive framework for evaluating frictional behaviour under controlled conditions. The developed test rig serves as a reliable and versatile platform for studying material performance, guiding the design and development of more efficient and reliable systems in numerous industrial applications. Denna avhandling presenterar designen och utvecklingen av en mångsidig testrigg speciellt anpassad för att mäta friktionsegenskaperna hos olika material vid olika hastigheter och tryck. Förmågan att exakt kvantifiera friktionsbeteendet under varierande förhållanden är avgörande för att förstå prestandan hos material inom många applikationsområden, såsom fordons-, flyg- och tillverkningsindustrin. Det primära målet med denna forskning är att designa en testrigg som kan simulera verkliga driftsförhållanden och underlätta utvärderingen av friktionskrafter som upplevs av olika material. Den experimentella uppställningen inkluderar en noggrant utformad glidmekanism, ett tryckkontrollsystem och mätutrustning för att mäta friktionskrafter med hög precision. Testriggens glidmekanism är utformad för att kunna hantera olika materialprover och möjliggör kontrollerad rörelse längs olika plan med justerbara hastigheter. Genom att utsätta dessa prover för kontrollerade belastningar kan tryckets inverkan på friktionsbeteendet systematiskt undersökas. Testriggen har dessutom funktioner för att återskapa förhållanden som uppstår i praktiska scenarier. För att säkerställa korrekta mätningar fångas friktionskrafterna med hjälp av högupplösta lastceller och töjningsgivare som är integrerade i testriggen. Denna avhandling bidrar till materialvetenskap och ingenjörskonst genom att tillhandahålla ett omfattande ramverk för att utvärdera friktionsbeteende under kontrollerade förhållanden. Den utvecklade testriggen fungerar som en pålitlig och mångsidig plattform för studier av materialprestanda och vägleder design och utveckling av effektivare och pålitligare system i många industriella applikationer.

In the printing industry quality is key, this is because a product is printed for a better appearance or to convey information. If the packaging for a product looks bad customers will get a bad first impression of the product. The quality of the print can be affected by many different factors. The material properties of the paperboard such as stiffness, surface roughness, and thickness. It could also be affected by the coating of the paperboard, the properties of the ink, the material properties of the printing form, etc. In this thesis, the effect of the contact time and the maximum pressure in the nip of a flexographic printing press was studied. To separate these variables six different desirable pressure pulses were decided upon. Three of them where the contact time remains constant while the maximum pressure changes, and three other pulses where the maximum pressure is constant while the contact time changes. The printing was done in an IGT F1 laboratory printing press. The different pressure pulses were achieved by using three different printing forms and varying the force settings in the printing press. The mottle results from the mottle analysis do not show a clear reliance on the contact time or maximum pressure. Instead, the stiffness of the printing forms influences the results to such an extent that it overshadows any effect that the contact time or maximum pressure has. In the case of dot gain, it can be determined that a larger impression leads to more dot gain. However here the stiffness of the printing plays a large role, and no clear conclusions can be drawn when strictly comparing contact time or maximum pressure. Inom den grafiska industrin är kvalitet avgörande, detta eftersom en produkt trycks för att se bra ut eller för att förmedla ett budskap. Om förpackningen för en produkt ser dålig ut så får kunderna ett dåligt första intryck av produkten. Kvaliteten på trycket kan påverkas av många olika faktorer. Kartongens materialegenskaper såsom styvhet, ytjämnhet och tjocklek. Det kan också påverkas av kartongens beläggning, bläckets egenskaper, tryckplåtens materialegenskaper etcetera. I denna uppsats undersöktes effekten av kontakttiden och det maximala trycket i trycknypet i en flexografisk tryckpress. För att separera dessa variabler bestämdes sex olika önskvärda tryckpulser. Tre av dem var pulser med konstant kontakttid medan det maximala trycket justeras, och tre andra pulser där det maximala trycket hölls konstant medan kontakttiden justerades. Experimenten genomfördes i en IGT F1 laboratorietryckpress. De olika tryckpulserna uppnåddes genom att använda tre olika tryckplåtar och variera kraftinställningarna i tryckpressen. Analysen av provens flammighet visar inte ett tydligt beroende av kontakttiden eller maximalt tryck. Det är i stället tryckplåtarnas styvhet som påverkar resultaten mest, de påverkar resultaten i en sådan stor utsträckning att det inte går att dra några slutsatser om kontakttiden och det maximala tryckets påverkan på resultatet. Från resultaten av punktförstoring kan slutsatsen dras att högre intryckning ger mer punktförstoring. Men även i detta fall så spelar styvheten för tryckplåtarna väldigt stor roll och inga slutsatser kan dras för vare sig kontakttid eller maximalt tryck.

With the advent of Industry 4.0 and the Internet of Things, collecting data on Cyber-Physical systems has become the norm practice in large scale industries. By collectingrelevant data, it is possible to monitor the health status of whole systems or specificcomponents within them. Such practices allow for historical maintenance strategies suchas reactive maintenance or preventive maintenance to be phased out.In this thesis two separate algorithms are presented, both designed to identify contaminationlevels in the hydraulic pressure filters of forklifts. Furthermore, in contrast torelevant literature for similar applications only sensory data from the hydraulic pump’smotor current and hydraulic fluid pressure at the load was used. More specifically, theproposed algorithms are based on trends observed in the relationship between the measurementsand how it changes over time. The algorithms were evaluated on data fromfour forklifts used in Toyota’s factory. The forklifts had been collecting data while usedin production for over a year.The results indicate strong evidence that both algorithms can be used to detect degradationin the hydraulic system. This is especially true for one forklift where it was knownthat the damage at the time of replacement was substantial. However, it cannot be trulyestablished without further testing whether the algorithms detect degradation in the filteror pump.

Due to the increase of rotor size in horizontal axis wind turbine (HAWT) during the past 25 years in order to achieve higher power output, all wind turbine components and blades in particular, have to withstand higher structural loads. This upscalingproblem could be solved by applying technologies capable of reducing aerodynamic loads the rotor has to withstand, either with passive or active control solutions. These control devices and techniques can reduce the fatigue load upon the blades up to 40% and therefore less maintenance is needed, resulting in an important money savings for the wind farm manager. This project consists in a study of load control techniques for offshore wind turbines from an aerodynamic and aeroelastic point ofview, with the aim to assess a cost effective, robust and reliable solution which could operate maintenance free in quite hostile environments. The first part of this study involves 2D and 3D aerodynamic and aeroelastic simulations to validate the computational model with experimental data and to analyze the interaction between the fluid and the structure. The second part of this study is an assessment of the unsteady aerodynamic loads produced by a wind gust over the blades and to verify how a trailing edge flap would influence the aerodynamic control parameters for the selected wind turbine blade. På grund av ökningen av rotorstorleken hos horisontella vindturbiner (HAWT) under de senaste 25 åren, en design som har uppstod för att uppnå högre effekt, måste alla vindkraftkomponenter och blad stå emot högre strukturella belastningar. Detta uppskalningsproblem kan lösas genom att använda metoder som kan minska aerodynamiska belastningar som rotorn måste tåla, antingen med passiva eller aktiva styrlösningar. Dessa kontrollanordningar och tekniker kan minska utmattningsbelastningen på bladen med upp till 40 % och därför behövs mindre underhåll, vilket resulterar i viktiga besparingar för vindkraftsägaren. Detta projekt består av en studie av lastkontrolltekniker för havsbaserade vindkraftverk ur en aerodynamisk och aeroelastisk synvinkel, i syfte att bedöma en kostnadseffektiv, robust och pålitlig lösning som kan fungera underhållsfri i tuffa miljöer. Den första delen av denna studie involverar 2D- och 3D-aerodynamiska och aeroelastiska simuleringar för att validera beräkningsmodellen med experimentella data och för att analysera interaktionen mellan fluiden och strukturen. Den andra delen av denna studie är en bedömning av de ojämna aerodynamiska belastningarna som produceras av ett vindkast över bladen och för att verifiera hur en bakkantklaff skulle påverka de aerodynamiska styrparametrarna för det valda vindturbinbladet.

This thesis provides a standardized method to measure accuracy for engine and gearbox sensors. Accuracy is defined by ISO 5725, which states that trueness and precision need to be known to provide a metric for accuracy. However, obtaining and processing the data required for this is not straight forward. In this thesis, a method is presented that consists of two main parts: data acquisition and data analysis. The data acquisition part shows how to connect all of the equipment used and how to sample and store all the raw data from the sensors. The data analysis part shows how to process that raw data into statistical data, such as trueness, repeatability and reproducibility for the sensors. Once repeatability and reproducibility are known, the total precision can be determined. Accuracy can then be obtained by using information from trueness and precision. Besides, this thesis shows that measurement error can be separated into error caused by the sensors and error caused by the measurand. This is useful information, because it can be used to assess which type of error is the greatest, whether or not it can be compensated for, and if it is economically viable to compensate for such error. The results are then shown, where it is possible to gain information about the sensors’ performance from various graphs. Between Hall and inductive sensors, there were no superior winner, since they both have their strengths and weaknesses. The thesis ends by making recommendations on how to compensate for some of the errors, and how to improve upon the method to make it more automatic in the future.

Att använda stora mängder skärvätskor vid en bearbetningsprocess har potentiellt negativ inverkan inte bara för operatören men också på miljön. Utöver detta tillkommer ökade kostnader för tillverkningsprocessen. För att minska skärvätskekonsumtionen under maskinbearbetning införs en teknik som kallas minimalsmörjning(MQL=Minimum Quantity Lubrication) som använder mycket mindre mängd skärvätska men ändå är effektivare än standard kylspolning med skärvätska. Denna avhandling fokuserar på att bestämma konvektionen över ett skär med en konstant värmekälla placerad inuti ett kvadratiskt hölje och beräkningsdomänen för den CFD-modell som presenteras, vilken består av flytande och fasta domäner och interaktion mellan dessa. Möjligheten att använda MQL då lågtemperatur- och högtryckskylmedel appliceras undersöks och hur temperaturen sjunker efter applicering av kylmedel/kylvätskor observeras genom att simulera förhållandena i ANSYS flytande arbetsbänk. Denna tekniks effektivitet bestäms med avseende på huruvida högtrycks- och lågtemperaturkylvätska kan avleda värme och transportera bort spånor från ingreppszonen. Slutligen sammanställs resultaten och därpå dragna slutsatserna. Employing huge amount of cutting fluids in machining process has potential negative impacts not only to the operator but also to the environment along with increased cost of manufacturing process. To reduce the cutting fluid consumption during machining, a technique called Minimum Quantity Lubrication (MQL) is introduced which uses very less amount of cutting fluid yet being effective than flood cooling. This thesis focuses on determining the convection over a cutting insert with a constant heat source inside a square enclosure and the computational domain of the CFD model presented consists of fluid and solid domains with fluid-solid interaction. The feasibility of MQL using low temperature and high-pressure coolant and observing how temperature is dropping after the application of coolant/coolants by simulating the conditions in ANSYS fluent workbench. The effectiveness of this technique is determined in terms of whether high pressure and low temperature coolant can dissipate heat and remove chips from the cutting interface. Finally drawing conclusion based on results.

The parts in this report that are classified have been replaced by the symbol □.Even axes in some figures have been erased by the same reason.In emission legislation from California Air Resources Board, CARB, futuredemands on misfire detection in heavy duty diesel vehicles will cover anextended operating area than previous demands. Industry standard has so farbeen using crank shaft speed based methods. It is not obvious that speedbased methods will manage to detect misfire in the extended area.This report shows an alternative approach for misfire detection, based uponmeasured pressure in the exhaust manifold. The method compares themeasured pressure pattern with known templates. This work shows that themethod works at stationary measurements in the whole required operatingarea. Furthermore, measurements has shown that the exhaust brake can beused at pressures up to about □□□ hPa without any significant change to theexhaust pressure pattern. The influence of waste gate use at low load has beenanalysed. It shows low influence on the pressure trace when using misfiredetection template. Finally location of the pressure sensor has been studied,showing a possibility to improve misfire detection by placing the sensor closeto the exhaust port at the cylinder where improvement is needed. De delar av denna rapport som är hemligstämplade har ersatts av symbolen□. Även axlar i vissa figurer har raderats av samma skäl.I emissionslagstiftning från California Air Resources Board, CARB, kommermisständningsdetektion för tunga dieselfordon att krävas i ett störrearbetsområde än vad som tidigare kravställts. Industristandard har hittillsvarit varvtalsbaserad misständningsdiagnos, men det är inte uppenbart attden metoden kommer att klara detektion i det utökade lagkravsområdet.Denna rapport visar en alternativ metod för misständningsdetektion sombaseras på uppmätt tryck i avgassamlaren. Metoden som används jämföruppmätt avgastryck mot ett känt mönster. Det har i detta arbete visats attmetoden fungerar vid stationära mätningar i hela lagkravsområdet. Vidare harmätningar visat att avgasbroms kan användas upp till ca □□□ hPa mottryckutan att tryckmönstret ändras signifikant. Inverkan av turbons waste gate vidlåga laster har analyserats och visar låg påverkan i fall då man användermisständning som detektionsmönster. Slutligen har placering avtrycksensorer analyserats. Denna visar att det går att förbättradetektionsförmågan genom att placera sensorn närmare utblåset på dencylinder man önskar förbättra detektionen.

“Overworking to death” is a phenomenon that has been noticeable in developing countries. The cause of death is mainly through ischemic strokes. While the victims’ occupations differed, they all shared a common characteristic, being positioned in a sedentary work, ranging from IT workers to doctors. This project’s aim was to develop a product that prevented or decreased the strokes that derived from sedentary overwork. This was mainly tackled by preventing one of the three causes of developing blood props, slowed blood flow. In order to gather rich data of the phenomenon, a qualitative study was conducted in China, during two months. By doing an extensive structured sampling, information rich data could be gathered during a short period of time. Data were derived from observations, questionnaires and an interview, which then was interpreted to customer needs and the final product specification. The final product became a trouser with an in built dynamic compression mechanic, that can compress the veins mostly during sitting activities, in order to prevent blood stasis. The compression mechanic works like the Chinese finger trap; compressing the calves while sitting and stretching the legs forward. It is made only out of polysaccharides fibres; cotton and corn. "Guolaosi" eller död från överarbete är ett fenomen som i regel uppkommer bland utvecklingsländer. Dödsorsaken är huvudsakligen genom stroke. Offrens yrken varierar allt från professorer, IT-arbetare till läkare. De delar dock en sak gemensamt; att arbeta under långa perioder stillasittande. Projektets mål var att utveckla en produkt som minskar dödliga följderna av sedentära överarbete, genom att förebygga en av de tre orsakerna för att utveckla blodproppar; saktad blodström. Målgruppen var då kineser av de yrken som hade tidigare drabbats av fenomenet. För att samla informationsrika data om fenomenet genomfördes en kvalitativ studie i Kina under två månader. Genom att göra en omfattande strukturerad provtagning kunde informationsrika data samlas under en kort tidsperiod. Fältstudien bestod av observationer, frågeformulär och en intervju, som då tolkades till kundbehov och eventuellt produktspecifikationen. Den slutliga produkten kom att bli ett par byxor med en inbyggd dynamisk komprimeringsmekanism, som kan komprimera venerna under sittande aktiviteter, för att förhindra saktad blodström. Kompressionsmekanismen fungerar som den kinesiska fingerfällan. Den komprimerar blodkärlen medan personen sitter och sträcker benen framåt. Produkten är konstruerad på så sätt att den kan tillverkas endast av polysackariders tråd, från bomull och majs. Vilket är lämpligt för Kinas lokala resurser.

The fuel pressure is one of the central control variables of a modern common-rail injection system. It influences the generation of nitrous oxide and particulate matter emissions, the brake specific fuel consumption of the engine and the power consumption of the fuel pump. Accurate control of the fuel pressure and reliable diagnostics of the fuel system are therefore crucial components of the engine management system. In order to develop for example control or diagnostics algorithms and aid in the understanding of how hardware changes affect the system, a simulation model of the system is desirable. A Simulink model of the XPI (Xtra high Pressure Injection) system developed by Scania and Cummins is developed. Unlike the previous models of the system available, the new model is geared towards fast simulations by modelling only the mean flow and pressure characteristics of the system, instead of the momentary flow and pressure variations as the engine rotates. The model is built using a modular approach where each module represents a physical component of the system. The modules themselves are based to a large extent on the physical properties of the components involved, making the model of the system adaptable to different hardware configurations whilst also being easy to understand and modify. Bränsletrycket är en av de centrala styrvariablerna i ett modernt common-rail insprutningssystem. Det påverkar utsläppen av kväveoxider och partiklar, motorns specifika bränsleförbrukning och bränslepumpens effektförbrukning. Nogrann reglering och tillförlitliga diagnoser av bränslesystemet är därför mycket viktiga funktioner i motorstyrsystemet. Som ett hjälpmedel vid utveckling av dessa algoritmer samt för att öka förståelsen för hur hårdvaruförändringar påverkar systemet är det önskvärt med en simuleringsmodel av bränslesystemet. En Simulink modell av XPI (Xtra high Pressure Injection) systemet som utvecklats av Scania och Cummins har utvecklats. Till skillnad från de redan tillgängliga modellerna av systemet fokuserar denna modell på snabba simuleringsförlopp genom att enbart modellera medeltryck och medelflöden istället för de momentana trycken och flödena i systemet när motorn roterar. Modellen är uppbyggd av moduler som var och en representerar en fysisk komponent i systemet. Modulerna är mestadels uppbyggda kring de fysikaliska egenskaperna hos komponenten de försöker modellera vilket gör modellen av systemet anpassningsbar till olika hårdvarukonfigurationer och samtidigt lätt att förstå.

This thesis aims to describe a new design of low signature nozzles offering better accuracy against pressure and thermal loads. Low signature nozzles are used in, for example, military aircraft to lower the signature, defined as the contrast to the background. The work begins with a theoretical part and continues with a practical part where simulations in ANSYS are done. The goal and purpose of this thesis work are to give an understanding of the behaviour of circular and elliptical outlets and find a way to make the structure stronger when needed without increasing the weight. The theoretical part gives a mathematical understanding of the problem that is necessary for the simulations, conducted in the following practical part. Chapter 3 focuses on the program and model. Different methods and element types were tried and three elements were eventually used in the program. Two are shell elements used for structural forces and one is a thermal element. To solve the thermal load, a layered element was used. Several evaluations were done to confirm that the program was correct. These evaluations showed that the model here is not sensitive to the number of elements used in the simulation. Three different analyses were done, all with an elastic model. The different loads used are a pressure load, a thermal load and a combination of both loads. All simulations were done with a circular and an elliptical geometry. From the simulations, the conclusions can be divided in two groups, depending on the geometry. When a circular geometry is exposed to pressure, the stresses become of a membrane kind, and when the load is thermal, the stresses are of a bending kind. To lower the membrane stresses is an increased thickness the solution. For the bending stresses the thermal gradient, ΔT, should be lowered. An increased ΔT increases the stresses, but not the thickness. When the thicknesses increase, ΔT remains the same, which can be related to how the load is applied. The elliptical geometry has mainly bending stresses for both loads: to lower the stresses the solution is the same as for the circular geometry. These conclusions are useful when the thickness is uniform. When the thickness varies and the load is pressure an increased thickness is still the solution. For a thermal load, the conclusion about ΔT remains true. The result gives only the stress level, the position is the weakest point in the structure. The highest stress level is found in the thinnest part of the structure. Validerat; 20101217 (root)