Paperikonetelassa käytettävän suurikokoisen tiivisteen dynamiikan analysointi elementtimenetelmällä

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2007

Department

Konetekniikan osasto

Major/Subject

Lujuusoppi

Mcode

Kul-49

Degree programme

Language

fi

Pages

181

Series

Abstract

Tämä diplomityö käsittelee dynaamisen laskentamallin luomista eräästä paperikonetelassa käytettävästä tiivistetyypistä. Tiiviste on radiaalinen huulitiiviste, ja sen dynaamista käyttäytymistä simuloitiin elementtimenetelmällä (FEM). Paperikoneiden ratanopeuden nosto asettaa suuria haasteita tiivistykselle, jonka toimivuutta arvioitiin analysoimalla tiivisteen seurantakykyä työssä luodulla laskentamallilla. Mallinnetussa tiivisteessä on kaksi teräksistä tukirengasta, teräksiset sormijousi ja kierrejousi sekä fluorikumista valmistettu tiiviste-elementti. Metalliset jouset ja tiiviste-elementti määräävät tiivisteen vasteen dynaamisessa kuormituksessa. Fluorikumin vaste on viskoelastinen, joten se riippuu kuormitusnopeudesta, kuormitusamplitudista ja lämpötilasta. Viskoelastinen materiaalimalli yhdistettiin hyperelastiseen materiaalimalliin, joka puolestaan on yhdistetyn materiaalimalli kuormitusnopeudesta riippumaton osa. Työssä tutkittiin voiko tiivisteen vuotaminen johtua tiivistemateriaalin viskoelastisesta vasteesta. Fluorikumille teetettiin sekä staattiset että dynaamiset materiaalikokeet. Tulosten perusteella määritettiin käyränsovitusmenetelmillä hyperelastisen materiaalimallin vakiokertoimet ja aikatason viskoelastisuutta kuvaavan Pronyn sarjan parametrit. Mallinnettavaa tiivistettä testattiin Teknillisen korkeakoulun Koneensuunnittelun laboratoriossa sijaitsevalla tiivistekoelaitteella, jolla tiivisteen luotettavuutta mitattiin punnitsemalla ajon aikana vuotanutta öljyä. Tiivistekoelaitteella tehtyjen ajojen perusteella voidaan sanoa tarkastellun radiaalisen huulitiivisteen kykenevän tiivistämään erittäin hyvin tutkitulla liukunopeusalueella. Tiivistekoelaitteenajon aikaisten mittausten perusteella määritettiin tiivisteen poikkileikkauksen lämpötilajakauma eri liukunopeuksilla ja pyörivän vastinpinnan epäkeskisyydestä tiivisteeseen aiheutuva heräte. Näitä arvoja käytettiin dynaamisissa FEM- laskennoissa lähtöarvoina. Tiivistekoelaitteen ajojen perusteella tehtyjen dynaamisten FEM-simulaatioiden mukaan tiiviste pystyy seuraamaan vastinpintaa erittäin hyvin tutkituissa käyttöolosuhteissa. Käyttämällä simuloinneissa herätteen äsinimuotoista vastinpinnan liikettä havaittiin kuitenkin, että tiivistemateriaalin viskoelastisuudesta johtuen tiivisteen kyky seurata vastinpintaa heikkenee sekä liikkeen taajuuden että amplitudin kasvaessa.

Description

Supervisor

Tuhkuri, Jukka

Thesis advisor

Calonius, Olof

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120553801

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK