Vakwerken Eindrapport Project :

Transcriptie

1 Vakwerken Eindrapport groep 9 Project : WP2.2: stukproductie Jasper Hijmans Jesse Groenen Remco Heimeriks Niels Groeneveld Tommy Groen Robert-Jan Joosten Project begonnen op:

2 Voorwoord We zijn aan gekomen bij het eind rapport. In dit eindrapport vind u het hele proces dat wij zijn doorlopen gedurende blok vier. Tevens vindt u de afbeeldingen, berekeningen en kosten. Wij hopen dat alles duidelijk is na het lezen van dit rapport. Graag willen wij Dhr. P. Souren bedanken voor de begeleiding. 1

3 Samenvatting Het eindrapport is het laatste rapport van blok 4. In dit blok moet groep 9 een vakwerk maken dat aansluit op de andere vakwerken van de overige groepen die deelnemen aan het project. De doelstelling is om een module te ontwerpen met de afmetingen 200mmx200mmx700mm die een draagkracht van 2000N aankan. Daarnaast moet de module bevestigd worden aan twee andere modules. Bij de opdrachtformulering staat het PVE, dit zijn de eisen/wensen waaraan de module tenminste aan moet voldoen. Als groep hebben we totaal twee platen van staal en aluminium met de afmetingen 700mmx1000mm. Na alle gegevens zijn alle projectleden concepten gaan bedenken die vervolgens in een keuzematrix zijn gegooid. Het concept van Jesse kwam als hoogste eruit met 82,87%. Dit concept hebben we als groep verder uitgewerkt. Vervolgens is er een VLS gemaakt van het concept. En uiteindelijk de krachten in de staven berekent. Uit deze krachten kan je opmaken dat de onderste balk van de V-vorm dat daar de grootste kracht opkomt van 2485,26N en de laagste kracht zitten tussen de onderste balken en de twee bovenste balken, welke een kracht heeft van 302N. Ook zijn de formules te zien waarmee er gerekend voor de dikte formule:(p=π²*e*i/lk²) en oppervlakte formule: (σ=f/a) van de staven. Hierna volgen de normverwijzingen. Dit zijn afspraken die rondom het concept worden gemaakt. De normverwijzingen voor dit concept zijn: - Een uitgebreide en gedetailleerde Inventor tekening van het concept - Bijbehorende berekening van het concept - Calculatie van het concept - Moduleverbinding - Rekenwaardes Vervolgens worden de vak berekeningen uitgewerkt en wordt er een productieplan en een werkvoorbereiding opgezet. In de werkvoorbereiding kunt er gevonden worden dat partlist BL t/m AJ worden geknipt, geponst en gepopnageld. Partlist AE-XE en JF worden geknipt, geponst, gezet en gepopnageld. Tot slot is er een concept offerte gemaakt over de gereedschappen, fabricage uren en de ontwikkelingskosten. De totaalprijs hiervan is 671,11 euro (excl. Btw) en 825,47 euro (incl. Btw) Als we dan een winstmarge van 30% aanhouden komen we uiteindelijk uit op een prijs van 1073,11 euro. 2

4 Inhoud Voorwoord... 1 Samenvatting... 2 Inleiding... 4 Achtergronden... 5 Doelstelling/Probleemstelling... 6 Opdrachtformulering... 7 Pakket van eisen en wensen... 7 Randvoorwaarden... 7 Onderzoeken... 8 Conceptfase... 8 KeuzeMatrix... 9 Eind concept Technische beschrijving Normverwijzing Vakwerkberekeningen Productieplan Werkvoorbereiding Veranderings Journal Offerte Conclusie Bijlagen Nr.1: Bronnenlijst Nr.2: De concepten Nr.3: Testrapport Nr.4: Werktekeningen... 0 Nr.5: Complete berekeningen vakwerk... 0 Nr.6: Logboek... 2 Nr.7: de planning

5 Inleiding De studenten van werktuigbouwkunde propedeuse jaar 1 moeten door middel van samenwerking met alle andere projectgroepen één draagplateau maken. Wij zijn groep 9 en ons deel van het draagplateau bevindt zich in het midden. In dit rapport Eindrapport kunt u zien hoe het projectverloop van Groep 9 in zijn werking is gegaan. In dit rapport staat alle informatie van het vooronderzoek naar concepten tot uiteindelijk het definitieve eindontwerp. In dit rapport vindt u tevens achtergrond informatie, probleem-, doelstelling, onderzoeken en het eindconcept. Het eindrapport bevat alle voorgaande rapporten en zorgt voor een duidelijke overzicht van dit project dat weergegeven is op papier. 4

6 Achtergronden De opdrachtgever van dit project is de Haagse hogeschool delft. Haagse hogeschool benadert om dit project tot een goed eind te brengen. Het doel van dit project is om de studenten kennis te laten opdoen over momentlijnen en kracht berekeningen Dhr. P. van Souren zal tijdens dit project als tutor optreden en tevens de tussenpersoon zijn tussen de Haagse hogeschool De leden van de groep zijn: Jasper Hijmans: Woont in Pijnacker,20 jaar en heeft een havo diploma. Robert-Jan Joosten Woont in Leiden, 20 jaar en heeft een IB (technisch internationaal) diploma. Jesse Groenen: Woont in Hazerswoude-Rijndijk, 22 jaar met vmbo/mbo werktuigbouwkunde Niels Groeneveld: Woont in Aalsmeer, 19 jaar en heeft een havo diploma. Remco Heimeriks: Woont in Delft, 19 jaar, heeft een havo diploma. Tommy Groen: Woont in Wassenaar, 18 jaar, en heeft een havo diploma. Taken van de groepsleden: Voorzitter Jasper Hijmans Vice voorzitter Remco Heimeriks Notulist Tommy Groen Planner Niels Groeneveld Opmaker Jesse Groen procesverslaggever Robert-Jan Joosten 5

7 Doelstelling/Probleemstelling Het doel van het project is om een module te ontwerpen met een afmeting van 200mm x 200mm x 700mm. Daarnaast moet de module 2000N kunnen dragen. Het lastige van dit project is dat je moet samen werken met de andere projectgroepen. Omdat alle modules aan elkaar moeten worden bevestigt. Maar om dat mogelijk te maken moet er tijdens de ontwerpfase overlegt worden over hoe we onze 2 modules aan elkaar gaan maken. Tijdens dit project moet ieder groepslid zijn eigen module ontwerpen en doorrekenen. Als ieder van de groep een module heeft ontworpen zal de beste gekozen worden, welke daarna door 4 groepsleden volledig opnieuw doorgerekend zal worden in groepen van 2. Daarna zal dit ontwerp gebouwd gaan worden. 6

8 Opdrachtformulering De groep Groep 9 bestaande uit 6 studenten uit WP28 C1 & C2 hebben de opdracht gekregen om ieder een eigen module te ontwerpen voor een vakwerk constructie. Uit deze ontwerpen wordt één concept gekozen, dit concept moet vervolgens gerealiseerd worden in de vorm van het eind product en er moet een offerte worden gemaakt om een duidelijke prijsindicatie te verschaffen. De belasting die het geheel zal moeten weerstaan in een gelijk verdeelde belasting van 2000N De maximale afmeting bedraagt 200mm x 200mm x 700mm. De module moet aan de module van Groep 8 & 10 gekoppeld kunnen worden. De opdracht is afkomstig van de HHS Delft. Pakket van eisen en wensen Onderwerp Vast/Variabel/Wens Waardering Maak een vakwerk vast **** Moet het gewicht van 2kN kunnen weerstaan vast *** Een afmeting van 200mm bij 200mm bij 700mm vast ***** Moet te verbinden zijn met module 8 en 10 Vast ***** Naamplaatje van 34mm bij 25mm vast *** Gebruik van aluminium variabel *** Gebruik van staal Variabel *** Ontwerp moet zo makkelijk mogelijk te realiseren zijn Wens ** Een zo mooi mogelijk ontwerp wens ** Zo min mogelijk materiaal gebruik wens ** Moet voldoen aan de nen C2:2012 nl vast ** Tabel 1: Pakket van Eisen en Wensen Randvoorwaarden moet haalbaar zijn met de afmetingen van het plaatstaal. 1plaat alluminium van 700x1000 1plaat staal van 700x1000 isonorm rekspanning uitzettingscoefficient hoe zwaar maken we het vakwerk? hoe te bevestigen? welke bevestigingen? doorbuigingen De perfecte waarden worden nagestreeft, de weersomstandigheden en veiligheidseisen vervallen. tempratuur rond graden celcius. eigenschappen van staal en alluminium bij kamertepratuur. het gewicht van het materiaal van alle modules bij elkaar. geen valbeveiliging. 7

9 Onderzoeken Conceptfase Er moesten 6 concepten worden ontwikkeld, waarbij ieder project lid 1 concept zou ontwerpen. Dit om verschillende ideeën en ontwerpen te collecteren en hieruit vervolgens het beste ontwerp te kiezen. Er zijn enkele afspraken gemaakt rondom de concepten van ieder individueel. Zo moeten er vaste waardes worden gebruikt voor bijvoorbeeld bepaalde materiaalsoorten. Zo moet er het concept voorkomen: -een schets (of Inventortekening) van het concept De afbeelding moet met de computer of met de hand getekend zijn, of via een eenvoudig Inventor file zijn gemoduleerd. De schets geeft alleen het geheel weer van wat soort vakwerken en wat voor een soort bevestigingen er gebruikt worden. Ook moet er te zien zijn hoe de verbinding met de bijbehorende modules eruit ziet. -de bij het concept behorende berekeningen Het concept moet doorberekend zijn op druk en trekbelasting, en zo ook op de afschuiving naar de popnagel/bout/puntlasverbindingen. Dit wordt gedaan door middel van een VLS -de calculatie van de concepten Er moet een calculatie gemaakt worden van de hoeveelheid materiaal die gebruikt wordt en er moet een reële schatting worden gedaan van het aantal manuren dat er nodig is om het concept te maken, wanneer een bedrijf dat zou doen. -moduleverbindingen er moet een ontwerp in het concept zitten om de verscheidene modules met elkaar te kunnen verbinden. Ook deze moet doorberekend zijn. -morfologisch overzicht er moet een klein individueel morfologisch overzicht worden gemaakt wat later tot een geheel nieuw gezamenlijk morfologisch overzicht wordt samengevoegd. -rekenwaardes de rekenwaardes die gebruikt worden betreffen: Sigma Aluminium: 200 MPa Sigma Staal-37: 250 MPa Elasticiteitsmodus aluminium: 70GPa Elasticiteitsmodus Staal-37: 200GPa belasting: 5000N op alle modules 1569,6N op onze module De grootte van de platen die beschikbaar zijn: 1000x500x1mm Aluminium 1000x500x1mm Staal-37 Na onderzoek naar welke constructie vorm het sterkst is zijn wij tot de conclusie gekomen dan een driehoek-vorm sterker is dan een vierkant in een vakwerk, na deze bevindingen hebben we uiteindelijk gekozen om voor concept 2 te gaan en dit gaan we verder uitwerken en uiteindelijk bouwen. Zie ook bijlage nr. 2 voor de volledige uitwerking van de concepten. 8

10 KeuzeMatrix Eis Waardering Jasper Remco Tommy Jesse Robert-Jan Niels Max. Valt het concept binnen de afmetingen V V V V V V V V Vakwerk V V V V V V N V Is het concept te verbinden met de buren Is het concept makkelijk te realiseren Is het concept sterk genoeg 1 17, , ,5 20, ,5 15,5 14 1, ,5 17,5 7, , Is het naamplaatje te bevestigen 1 x x x x x x x Materiaal Gebruik 1, ,5 5 Vormgeving 1,525 15,5 14, Totaal 148,4 141,6 114,9 156,6 136, , ,958 Tabel 2: keuzematrix 78,52% 74,92% 60,79% 82,87% 72,49% 70,88% 100,00% 9

11 Eind concept Technische beschrijving In ons concept is er gekozen voor een ontwerp met een afwijkende vorm een drie hoek afbeelding 1 & 2: 3D-Inventormodel Deze vorm zorgde voor een extra moeilijkheid factor bij het bereken van de benodigde sterkte. Ten eerste moesten we uitzoeken hoe de krachten zouden gaan lopen. Dus is er een vrij-lichaamsschema opgesteld. Afbeelding 3: vrijlichaamsschema Aan de hand van dit schema is er vast gesteld wat trek- en duwstaven waren. Aan de hand van deze informatie zijn we gaan bereken welke krachten er op welke staaf zouden komen te staan. ab=1373,4n bj= 302N ji=2485,26n ib= 302N bc=1373,4n cd=1373,4n ch= 523,1N 10

12 daarna zijn we de diktes van de staven gaan bepalen, dit hebben we gedaan door te kijken op welke manier de staaf belast zou gaan worden. Als de staaf op trek belast gaat worden, hebben we de dikte berekend aan de hand van de formule σ=f/a σ = sigma N* m² F = kracht in N A= oppervlakte doorsneden m² Voor de andere staven, is er gekozen om de dikte te bereken met de formule P=π²*E*I/Lk² P = kracht in N E = elasticiteitmodule MPa I = traagheidsmoment in m^4 Lk = knikafstand m Deze formule hebben we omgebouwd naar I= π²*e/(lk²*p) omdat we de i in deze formule willen bereken. want aan de hand van de i kan je de vorm en de dikt van je staaf gaan bepalen. Deze vorm en dikte kunnen we uitrekken aan de hand van de formule I = 1 H B3 12 Als de waarde van i niet heel groot is en er gewoon een balk gebruikt kan worden. Als dat niet het geval is dan moet je een andere vorm kiezen bijvoorbeeld een L-profiel en die is te bereken aan de hand van de formule I = 1 H 12 B3 + a d 2 Normverwijzing Er zijn enkele afspraken gemaakt rondom het concept. Zo moeten er vaste waardes worden gebruikt voor bijvoorbeeld bepaalde materiaalsoorten. Zo moet het concept ontworpen worden met: -een uitgebreide en gedetailleerde Inventortekening van het concept De schets geeft het geheel weer van wat soort vakwerken en wat voor een soort bevestigingen er gebruikt worden. Ook moet er te zien zijn hoe de verbinding met de bijbehorende modules eruit ziet. Daarnaast moeten er werktekeningen gemaakt worden en ieder onderdeel moet een apart part hebben. De maten moeten duidelijk weergegeven worden. -de bij het concept behorende berekeningen Het concept moet doorberekend zijn op elke belasting, kracht enz. die er plaatsvindt, en zo ook op de afschuiving naar de popnagel/bout/puntlasverbindingen. Dit wordt gedaan door middel van een VLS en berekeningen -de calculatie van het concept Er moet een calculatie gemaakt worden van de hoeveelheid materiaal die gebruikt wordt en er moet een reële schatting worden gedaan van het aantal manuren dat er nodig is om het concept te maken, wanneer een bedrijf dat zou doen. 11

13 -moduleverbindingen er moet duidelijkheid zijn over de manier waarop het concept vast komt te zitten aan de verscheidene modules om het concept heen. Ook deze moet doorberekend zijn, om stevigheid te kunnen garanderen in groepsverband. -rekenwaardes de rekenwaardes die gebruikt moeten worden betreffen: de Sigma van Aluminium: 200 MPa de Sigma van Staal-37: 250 MPa de Elasticiteitsmodus van aluminium: 70GPa de Elasticiteitsmodus van Staal-37: 200GPa De grootte van de platen die beschikbaar zijn: 1000x500x1mm Aluminium 1000x500x1mm Staal-37 De belasting die plaatsvindt op alle modules is 5000N. Onze module alleen moet 1569,6N (oftewel twee personen van 80kg) kunnen verdragen. Popnagels in Aluminium kunnen een maximale trekkracht verdragen; Dicht bij de rand geschoten popnagels: Veraf van de rand geschoten popnagels: Popnagels in Staal-37 kunnen een maximale trekkracht verdragen; Dicht bij de rand geschoten popnagels: Veraf van de rand geschoten popnagels: Een puntlas in Staal-37 kaneen trekkracht verdragen van max.: 10mm breed staal (uitgehoekt) kan een trekkracht verdragen van max.: 10mm breed staal kan een trekkracht verdragen van max: 10mm breed aluminium (uitgehoekt) kan een trekkracht verdragen van max.: 10mm breed aluminium kan een trekkracht verdragen van max.: 1.2kN 1.27kN 3,491kN 3,955kN 8,350kN 4,248kN 3,613kN 0,977kN 1,270kN 12

14 Vakwerkberekeningen Hoek A & Hoek x A X Y ,5 0, ,25 19,485 Tabel 3: hoeken _ X= (45*22,5+45*11,25)/90=16,875 _ Y=( 45*0,5+45*19,485)/90=9,7675 Iy1=(1/12)*h1*(b1^3)+A1*d1² = (1/12)*(1^3)*(45^3)+45*(22,5-16,875)² Iy2= (1/12)*h1*(b1^3)+A1*d1²= ,53 38, (16,875 11,25) 2 Iy1=9, Iy2=38, Iytotaal=9, , =47, BI, CH, GD, AJ, EF AJ: I=15,146 I = 1 12 H B3 15,146 = B3 B = 9,686mm BI: I = 1 12 H B3 29, = B3 B = 11mm CH: I = 1 12 H B3 10,783 10^3 = 1/ B³ B = 8,649mm afbeelding 3: vrijlichaamschema 13

15 Productieplan Het plan voor deze module is om er een enkelstuks product van te maken. De module moet zo ontworpen zijn dat het bij de andere 29 modules aansluit zodat er een draagplateau gecreëerd kan worden. De module moet geheel op de HHS TIS-D werkplaats gemaakt kunnen worden. Ons ontwerp voldoet ook aan deze eisen. Er is gekozen om een 3 hoekige module te maken. De module is zo ontworpen, dat een professionele werknemer 1 module af kan hebben in ± 8 uur. Werkvoorbereiding L profiel 45x45x700x1 (Bx x By x L x D) L profiel 22x22x700x1 (Bx x By x L x D) Aluminum strip 231.5x12x1 (LxBxD) Aluminum strip 200x20x1 (LxBxD) Staal strip 231.5x12x1 (LxBxD) Staal strip 200x10x1 (LxBxD) AE-XE JF BI AX-CH BJ AJ Partslist Proces AE-XE 2x Knippen->ponsen->vouwen->Pop nagelen JF 1x Knippen->ponsen->vouwen->Pop nagelen BI 8x Knippen->ponsen->Pop nagelen AX-CH 3x Knippen->ponsen->Pop nagelen BJ 4x Knippen->ponsen->Pop nagelen AJ 6x Knippen->ponsen->Pop nagelen Tabellen 4 & 5: werktabellen Onze groep heeft de werkplaats tot beschikking op woensdag en donderdag. Hierdoor hebben wij gekozen om twee groepen te maken. Op woensdag zal Jesse, Robert-Jan, Niels, en Tommy aan de slag gaan en op donderdag Remko en JasperConcept Offerte Veranderings Journal Tijdens het bouwen merkten wij aan onze constructie dat het toch niet zo heel stevig was. De module kon makkelijk knikken en draaien. Ter versteviging hebben we aan de boven kant een stuk staal gebogen en aan beide zijkanten gemonteerd. Van te voren waren er afspraken gemaakt met de naast liggende buren over de bevestiging. In werkelijkheid werd dit anders en hebben wij besloten om aan beide kanten van onze module een vierkante plaat te monteren zodat wij als drie hoek toch aan een vierkant gemonteerd konden worden. 14

16 Offerte Offerte module Hartelijk dank voor uw offerte aanvraag. Met genoegen presenteren wij u onze scherpe aanbieding. Indien u vragen heeft naar aanleiding van deze offerte kunt u te allen tijde contact met ons opnemen. Op deze aanbieding zijn de volgende algemene voorwaarden van kracht, de maximale afmeting bedraagt 200mm x 200mm x 700mm met een maximaal toelaatbaar gewicht van 80kg aan beide kant van de module de module zal niet geschikt zijn om over te bewegen. De module zal bestaan uit een vakwerk met daarin uitsluitend aluminium en staal van 1mm dikte. De module zal voorzien zijn van een tagplaat met daarop een universeel nummer. Aan de kop ze kanten zullen verbindingen mogelijkheden zijn met de naast gelegen modules (8 & 10) Kostprijs Machine kosten 51,88 Materiaal 22,11 Fabricage 125,00 Ontwikkelingskosten 634,38 833,36 exclusief btw 1.025,04 23% btw De levertijd zal 2 weken na bevestiging van deze offerte. De offerte is geldig tot Met vriendelijke groet, Jesse Groenen 071-******* Rotterdamseweg 138 Delft 15

17 tabel 6: conceptofferte 16

18 Conclusie Het vakwerk van groep 9 staat in het midden van het gehele project. Het vakwerk bestaat uit de materialen aluminium en staal en is sterk maar besparend op materiaal. Het vakwerk kan een gewicht van twee personen dragen denk hierbij aan een gewicht van 160kg. Tenslotte is het vakwerk binnen de maximale afmetingen. Al deze gegevens bij elkaar zorgen voor een goed vakwerk dat zijn functie prima kan uitvoeren en goed zal aansluiten bij de buurgroepen groep 8 en groep 10. Doordat we al deze informatie hebben uitgewerkt in één verslag en vervolgens in een practicum hebben uitgewerkt. Kunnen we met trots zeggen dat we een goed eindproduct afleveren als groep en zijn we ervan overtuigt dat het vakwerk van groep 9 goed binnen de module past. 17

19 Bijlagen Nr.1: Bronnenlijst Boeken: Materiaalkeuze voor Technici Materiaalkunde 1-68 Mechanics of material 8th edition, R. C. Hibbeler Leerstof: Colleges door ing. van Tiel en ing. Koeleman 18

20 Nr.2: De concepten Concept 1 Tijdens het bedenken en creëren van mijn concept heb ik nagedacht over hoe ik een zo sterk mogelijk en ligt mogelijk ontwerp kon maken en toch nog binnen de criteria viel. Ook heb ik rekening gehouden met de moeilijkheidsgraad voor het bouwen van het concept. Mijn concept is opgebouwd uit twee L balkjes van 700x30x30mm (nummer 8&9), op deze balkjes worden drie dwarsbalkjes (nummer 1,4&7) gemonteerd onder een hoek van 90 graden. Op deze manier worden er 2 grote rechthoeken gecreëerd. In deze rechthoeken komen twee diagonale balken per rechthoek (nummer 2,3,5&6), deze zorgen voor de stabiliteit van de rest van het vakwerk en vangen de meeste krachten op. De L Balken worden gemaakt van aluminium, de dwarsbalkjes en de diagonale balkjes worden allemaal van staal geproduceerd. Materiaal Calculatie Concept 2 Waardes zijn in mm. Waarden zijn in mm^2 staaf Aantal Type materiaal Dikte Breedte Lengte Oppervlakte Totaal opp al a 1 Al 1 9, ,6 3204,6 Totaal opp staal b 1 Al 1 9, ,6 3204,6 c 1 Staal 1 3, ,84 627,84 d 1 Al 1 9, ,6 3204,6 e 1 Al 1 9, ,6 3204,6 f 1 Staal 1 3, ,84 627,84 g 1 Staal 1 22, ,3 893, ,138 h 1 Staal 1 12, ,3 893, ,138 i 1 Staal 1 12, ,3 893, ,138 j 1 Staal 1 22, ,3 893, ,138 k 1 Al

21 20

22 Concept 2 De vormgeving van dit concept is afgeleid van een snelweg borden ophanging. Deze zijn er licht en sterk. Dit concept gebruikt minimale materialen door de kruisen verstevigen het concept door alle krachten van boven af te verdelen door de hele module. De zes hoek bied dat de krachten in het materiaal aan de boven kant groter zijn dan aan de onderkant. De zijkanten zijn dicht voor makkelijke bevestigingen aan de buren. Dit concept is als beste uit de keuzematrix gekomen echter is er een bepaald knop punt nog niet voor ons uit te rekenen. Daarom wordt er een alternatief concept geleverd wat alleen uit primaire vakwerken bestaat. Dit concept zal nog meer lijken op de borden ophanging over een snelweg. Volledige driehoekig met tussen het drie hoekige raamwerk staven om de krachten te geleiden. Materiaal Calculatie Concept 2 Waardes zijn in mm. Waarden zijn in mm^2 Part Aantal Dikte Breedte Lengte Oppervlakt Totaal P P P P P P P P P P P

23 Concept 3 Voor dit concept is gekozen om twee trapezium vormige onderdelen erin toe te voegen. Wat zorgt voor een goeie versteviging van het concept. Het twee grijze delen zijn gemaakt van staal en 20 cm breed. Het rode gedeelte is gemaakt van aluminium wat ook 20 cm breed is. Doordat de stalen trapezium onderdelen van buiten naar binnen werken kan deze hoge krachten opvangen en zo onderverdelen over het concept. Jammer genoeg telt dit concept niet mee als vakwerk wat een vaste eis is van het project, hierdoor blijft dit idee bij een concept en kan het dus niet gekozen worden als ontwerp. Het concept werd 4 e in de keuze matrix met 72,49% Materiaal verbruik: Stalen trapeziums hebben een totale oppervlak van 200x950=190000mm² Aluminium bovenplaat heeft een totale oppervlak van 200x800=160000mm² Aluminium tussenplaat heeft een totale oppervlak van 200x700=140000mm² 22

24 Concept 4 Dit concept heeft aan de twee zijkanten oneven kruisen, dit is om de kracht naar de bovenkant te verdelen. De onderkant is gewoon een vlakke plaat die alles goed bij elkaar houd. Het boven kruis zorgt dat als er druk op de boven kant gezet wordt dat de module niet gaat vervormen. De zij vlaktes zijn om makkelijk aan de andere modules te bevestigen. Het naam plaatje kan makkelijk op een de boven kant op de kruisen geplaatst worden. 23

25 Concept 5 Inleiding: Het eerste ontwerp wat ik maakte bestond uit een zeer ingewikkelde constructie, welke wel erg stevig oogde en ook qua materiaal mooi uitkwam, maar niet voldeed als vakwerk en niet te bereken viel. Het tweede ontwerp is veel eenvoudiger, en bestaat uit L-lijsten en kruizen zonder midden verbinding. Het materiaal bestaat volledig uit staal-37, op de bovenste plaat en diagonalen op de voor/achterzijde na welke uit aluminium bestaan. De bovenste en onderste plaat zijn massief 700x20x1mm, waarnaast ook nog uitstekende delen van 20mm zijn, welke de hoek om gebogen worden zodat andere onderdelen hieraan bevestigt kunnen worden. de breedte van deze onderdelen is 20mm, zodat er een M10 bout ingedraaid kan worden in combinatie met carrosserieringen met een diameter van 20mm, voor extra stevigheid. Gebruikt: -240x740x1mm (onderplaat) -4 keer 40x200x1mm (L-hoeken) -4 keer 20xwortel 80x1mm (zijdiagonalen) over: = mm^2 Aluminium Beschikbaar: 1000x500x1mm Gebruikt: -240x720x1mm (bovenplaat) -4x 20xwortel 53x1mm (voor- en achterdiagonalen) 24

26 Concept 6 Ik heb een stelling ontworpen waar bij er gebruik word gemaakt van drie zijspanen. Daar heb ik 2 reden voor. Ten eerste je verdeeld de belasting over een groter oppervlakte dus hoeft elk frame minder kracht te dragen. En als er 1 frame gaat bezwijken zal dat minder grote gevolgen hebben dan als je maar gebruik maakt van 2 frames, ( omdat we namelijk in elke frame een veiligheid factoor hebben verwerk). Er kijkt op het eerste gezicht 1 groot nadeel te zijn met dit ontwerp, en dat is dat je meer materiaal moet gebruiken om de je 1 frame extra gebruikt. Maar omdat je minder kracht op een frame krijgt kunnen de balken ook weer dunner gemaakt worden en dunner staat weer gelijk aan lichter. Benodigd materiaal a staal2x500 en 2*300aluminium 25

27 Nr.3: Testrapport Inleiding Groep 9 heeft een practicum gedaan met betrekking tot de treksterkte van verschillende verbindingsmogelijkheden. Dit hebben we getest door een plaatje aluminium en staal zonder verbindingen en met verbindingen in te klemmen in een apparaat dat de verbindingen op trek zal gaan belasten. De verbindingen die we hebben gebuikt zijn een pompnagel dichtbij de rand van het materiaal, een pompnagel verder van de rand van het materiaal af en een puntlasverbinding. Ook werd er gebruik gemaakt van een plaatje met een punt inkeping en een ronde inkeping. Door steeds een grotere kracht op het voorwerp te plaatsen zal uiteindelijk het vloeipunt worden bereikt gevolgd door het breekpunt. Zodra het breekpunt is bereikt zal de meeting worden gestopt en worden de resultaten verwerkt in een tabel. De tabellen van aluminium en staal worden per verbinding met elkaar vergeleken om de sterkste verbinding er uit te halen. Dit word vervolgens verder verwerkt in ons concept. 26

28 Standaard plaat van 10mm Zo als u kunt zien kan een staal plaat drie keer zoveel kracht absorberen dan aluminium plaat. 27

29 Pompnagels Bij de pompnagels is er een duidelijk verschil tussen aluminium en staal, ook is de plek waar de pompnagels worden geplaats van belang bij de krachten verdeling in de staven. Zoals je kunt zien in de tabel zijn de staven waarvan de pompnagels dichter bij elkaar staan minder lang instaat om de kracht te absorberen. Dit in tegenstelling tot de staven waarvan de pompnagels verder van elkaar af stonden. Bij deze staven werden de krachten een stuk beter geabsorbeerd. 28

30 Inkepingen Als je goed kijkt naar de test gegevens kan je zien dat er een groot verschil is tussen de testgegevens van een aluminiumstaaf ten opzichten van een stalenstaaf. Zo als je kan zien kan de stalenstaaf een aanzienlijk grotere kracht absorberen dan de aluminiumstaaf. Daarnaast kan staal een grotere vervorming door maken dan de aluminium staaf voordat hij breekt. Daarnaast kan je uit de tabellen opmaken dat een ronde inkeping in minder schade aan de krachten verdeling in de staaf toebrengt dan een punt inkeping. 29

31 Puntlas 30

32 Zo als u kunt opmaken uit de bovenstaande tabel van de puntlas van staal is de proef niet helemaal goed verlopen. Want er is iets fout gegaan bij inspannnen, wat tot zijn gevolg heeft gehad dat de staaf niet tot het breek punt belast kon worden. Maar omdat de de waarde van s nog steeds groter is dan de andere maximale s waardes van de andere verbindingsmethodes kan er nog steeds geconcludeert worden dat een lasverbinding sterker is dan de andere verbindings technieken. Conclusie Zo als u kunt opmaken uit de tabel is een staaf zonder inkeping beter te belasten op een trekspanning dan een staaf met een inkeping. Daarnaast is de vorm van de inkeping ook van belang voor de hoeveelheid spanning die de staaf aan kan. Er waren namelijk grote verschillen te zien tussen een staaf met een ronde inkeping ten opzichten van een staaf met een punt inkeping. Een ronde inkeeping kon meer spanning aan dan een punt inkeping. Ook een staaf zonder verbindingen kan meer trekspanning aan dan een staaf met verbindingen. Er was ook duidelijk op te maken uit de tabellen dat elk soort verbinding voor een andere spanningsconccentratie zorgde. Zo kwam er duidelijk naar voren dat een lasverbinding meer trekspanning aankon dan een popnagel. Ook de plaatsing van de popnagel had gevolgen voor de belasting die de staaf aan kon. De staaf waar de popnagel dichter bij elkaar zaten begaf het sneller dan de staaf waar de popnagel ver van elkaar af zaten. 31

33 Nr.4: Werktekeningen

34 1

35 2

36 3

37 4

38 5

39 6

40 7

41 8

42 Nr.5: Complete berekeningen vakwerk Krachten die gelijk aan elkaar zijn: AB = BC = CD = DE JI = IH = HG = GF AJ = EF = JX AX = aan de andere kant Krachten driehoek op punt A F3 =0,5mg =0,5*80*9,81=392,4N F1 =0,5(mgL/h)=0,5(80*9,81*0,7/0,2)=1373,4N F2 =mgl/h=80*9,81*0,7/0,2=2746,8n F4 =(1/3)mg= (1/3)*80*9,81=261,6N Fy =0; -F3+F4+FAJ cos (60) Fy =-392,4+261,6+FAJ cos (60) FAJ =261,6N Fx =0 ; -Fax+Faj sin (30) Fx = -Fax+261,6 sin(30) FAX =130,8N Fy =0; -Fxj cos(60) Faj cos(60) + 261,6=0 Krachten vakwerk Fx =F1-Fab 1373,4 Fab FAB =1373,4N Fy =-Faj+ Fbj cos(30) Fy =-261,6 + Fbj cos (30) FBJ= 302N Fx = -F2+Fji+Fbj sin (60) Fx = -2746,8+ Fji+302 sin (60) FJI =2485,26N Fy =Fjb cos(60)+ Fib cos(60) FIB = 302N Fx = -Fjb sin(30)+fib sin (30)+ Fab-Fbc Fx =-302 sin(30) sin (30) ,4 Fbc FBC =1373,4N Fx = Fbc-Fcd-Fci sin(60) + Fcg sin(60) Fx = 1373,4 -Fcd -302 sin (60) sin (60) FCD =1373,4N Fy =Fch Fci cos (30) Fcg cos(30) Fy = Fch- 302 cos (30) 302 cos(30) FCH = 523,1N 9

43 Lengte AB=DE=GH=HI JI=BC=CD=GF AJ=EF JB=BI=IC=CG=GD=DF AJ=JX=XA JI 700/3=233,33mm AB (700/3)/2=116,667mm JB ( ,667 2 )=231,557mm AJ =200mm AX =200mm Dikte balk berekening met formule σ=f/a Balken Gelijk: JI = IH = HG = GF AX = YC = ZE BJ = IC = CG = DF IH,JI A=2485,26/250=9,94mm² (staal) A=2485,26/300=8,28mm² (aluminium) JB A=302/250=1,208mm² (staal) A=302/300=1,00667mm² (aluminium) AX A=130,8/250=0,5232mm² (staal) A=130,8/300=0,436mm² (aluminium) Knik berekening voor het bepalen I De volgende balken zijn gelijk aan elkaar: AB = DE BC = CD BI = GD AJ = JX = EF Met de volgende vaste waardes & formules is de I berekend: E Staal=200 E Aluminium=70 P=π²*E*I/Lk² I= π²*e/(lk²*p) Staaf AB L=116,667mm P=1373,4N materiaal= staal E=200MPa I=9,47*10³mm^4

44 Staaf AJL=200mm P=261,6N Materiaal= aluminium E=70MPa I=15,146*10³mm^4 Staaf BI L=231,557mm P=302N materiaal= Aluminium E=70MPa I=23,44*10³mm^4 Staaf CH L=200mm P=523,1N Materiaal=staal E=200MPa I=10,783*10³mm^4 Staaf BC L=233,33mm P=1373,4N Materiaal=staal E=200MPa I=37,879*10³mm^4 Traagheidsmoment I Hoek A & Hoek x A X Y ,5 0, ,25 19,485 _ X = (45*22,5+45*11,25)/90=16,875 _ Y =( 45*0,5+45*19,485)/90=9,7675 Iy1 =(1/12)*h1*(b1^3)+A1*d1² = (1/12)*(1^3)*(45^3)+45*(22,5-16,875)² Iy2 = (1/12)*h1*(b1^3)+A1*d1²= ,53 38, (16,875 11,25) 2 Iy1 =9, Iy2 =38, Iytotaal =9, , =47, BI, CH, GD, AJ, EF

45 AJ: I=15,146 I = 1 12 H B3 15,146 = B3 B = 9,686mm BI: I = 1 H 12 B3 23, = B3 B = 11,2mm CH: I = 1 H B3 10, ^3 = 1/ B³ B = 8,649mm 1

46 Nr.6: Logboek 2

47 3

48 Nr.7: de planning 4

49 5