Massavaimentimen kehitys pienentämään hissikoneiston värähtelyä

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2021-01-25
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
fi
Pages
53
Series
Abstract
Hissikoneistot aiheuttavat tärinää ajon aikana. Tämä tärinä aiheuttaa melua, joka voi olla joskus ongelma asuinrakennuksissa. Tässä työssä syvennytään tutkimaan hissikoneiston ajonaikaista tärinää ja kehittämään massavaimennin tärinän ja siitä aiheutuvan melun pienentämiseksi. Tutkimuksen teoriaosuus toteutettiin kirjallisuustutkimuksena ja prototyyppi luotiin Creo-mallinnusohjelmistoa käyttämällä ja simuloimalla. Prototyypin komponentit valmistettiin valmistuskuvien perusteella ja prototyyppiä testattiin vasara- ja moottoritestauksilla. Työn tavoitteena oli pienentää hissimoottorin melupiikkiä 5-10 desibeliä resonanssitaajuudella. Prototyypin testauspaikkana toimi KONE:n tuotekehityslaboratorio Hyvinkäällä ja siihen kuuluva testikuilu. Lähtötilanteen kartoittamiseksi hissikoneiston melua mitattiin aluksi ilman massavaimenninta mikrofonin avulla. Kartoituksen jälkeen massavaimennin asennettiin koneistoon kiinni ja verrattiin tuloksia. Creo-ohjelmiston moodianalyysi ei täysin vastannut todellisia arvoja, joten massavaimentimelle suoritettiin vasaratestaus oikean ominaistaajuuden selvittämiseksi. Massavaimentimen massaa säädettiin vasaratestauksen mukaan ja näin prototyypille saatiin oikea ominaistaajuus. Tämän jälkeen suoritettiin moottoritestaus uudelleen säädetyn prototyypin kanssa. Tärinän vaimennus ja melupiikin pienentäminen onnistui massavaimentimella ja suurin vaikutus koettiin 235 Hz resonanssitaajuuden melupiikin pienenemisellä ajonopeuden ollessa 1,04…1,05 m/s. Melupiikki 235 Hz resonanssitaajuudella pieneni noin 10 dBA ja massavaimentimen vaikutus ulottui myös laajemmalle alueelle. Massavaimenninta voidaan tulevaisuudessa käyttää eri koneistotyyppeihin ja laajan taajuuskaistan ansiosta massavaimennin ei vaadi erityisen tarkkaa viritystä ja toimii, vaikka resonanssitaajuus jostain syystä hieman muuttuisikin. Lisäksi sisäisen kitkan avulla toimiva massavaimennin on helpompi valmistaa ja huomattavasti halvempi ratkaisu kuin jousivaimentimilla toimiva massavaimennin.

Elevator hoisting machines induce vibrations while running. This vibration causes noise and sometimes exceeds the noise limitation requirements. In this thesis the vibration of hoisting machine while running has been studied and a tuned mass damper was developed to reduce this vibration and the noise caused by that. A theory part of the study was done by means of literature study and a prototype of the tuned mass damper was developed by using and simulating Creo-software. Components of the prototype were manufactured by using manufacture drawings and the prototype was tested by means of motor tests and hammer test. This thesis was funded by KONE Oyj. Objective of this study was to reduce noise peak of the hoisting machine by 5 to 10 dB at resonance frequency. The prototype testing was carried out at KONE’s R&D laboratory at Hyvinkää and there included testing shaft. Noise of the hoisting machine was measured by means of a microphone by driving the elevator without the tuned mass damper in order to map the initial situation. After that the tuned mass damper was attached to the hoisting machine and after running the results were compared. A mode analysis of the Creo software did not exactly match with the actual values, so a hammer test was carried out to determine the correct natural frequency of the prototype. Mass of the prototype was adjusted according to the hammer test and thus the correct natural frequency was obtained for the prototype. Engine testing was then performed with the re-adjusted prototype. Vibration attenuation and noise peak reduction were successful and the greatest effect was experienced with the reduction of the noise peak at 235 Hz resonant frequency with speed of 1,04…1,05 m/s. The effect of the tuned mass damper also extended to a wider range. The noise peak at the resonant frequency decreased around 10 dBA. The tuned mass damper can be used for different types of machinery in the future and because of the wide operating frequency band the mass damper does not require precise tuning and works even if the resonant frequency slightly changes for some reason. In addition the mass damper with the internal friction damping method is easier to manufacture and much cheaper than previously used mass damper with spring damping method.
Description
Supervisor
Kuosmanen, Petri
Thesis advisor
Korpela, Arto
Keywords
massavaimennin, värähtely, ääni, melu
Other note
Citation