Hyppää sisältöön
    • Suomeksi
    • In English
Trepo
  • Suomeksi
  • In English
  • Kirjaudu
Näytä viite 
  •   Etusivu
  • Trepo
  • Opinnäytteet - ylempi korkeakoulututkinto (Limited access)
  • Näytä viite
  •   Etusivu
  • Trepo
  • Opinnäytteet - ylempi korkeakoulututkinto (Limited access)
  • Näytä viite
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Värähtelyvaimennusratkaisun kehitys ja analysointi

Karttunen, Miska (2021)

 
Avaa tiedosto
KarttunenMiska.pdf (1.172Mt)
Lataukset: 

Tekijä ei ole antanut lupaa avoimeen julkaisuun, aineisto on luettavissa vain Tampereen yliopiston kirjastojen opinnäytepisteillä. The author has not given permission to publish the thesis online. The thesis can be read at the thesis point at Tampere University Library.

Karttunen, Miska
2021

Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. Only for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2021-12-21
Näytä kaikki kuvailutiedot
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202112179358
Tiivistelmä
Värähtely on käytännössä kaikissa liikkuvissa koneissa esiintyvä ilmiö, joka voi lyhentää niiden elinikää, heikentää suorituskykyä tai olla haitaksi niiden käyttäjille. Koneiden rakenteisiin värähtelyä aiheuttavat ulkoiset voimat eivät itsessään ole aina pahimpien värähtelyongelmien syy, vaan kun ulkoisen voiman taajuus ja rakenteen ominaistaajuus lähestyvät toisiaan, voi kevytkin voima aiheuttaa voimakkaan reaktion rakenteessa resonanssin seurauksena.
Tässä työssä on tavoitteena toteuttaa Koja Oy:n tuotekehitysprojektin osana ilmanvaihtokoneen puhallinkokoonpanolle värähtelyanalyysi ja kehittää analyysin pohjalta sen värähtelyominaisuuksia. Sekä värähtelyanalyysin, että kehitystyön päätyökaluja olivat ANSYS Mechanical 2020 R2 -ohjelmistolla toteutettu laskentamalli ja todellisella puhallinkokoonpanolla toteutetut värähtelymittaukset. FEM-mallin luominen oli osa työtä.
Työn alussa on teoriaosuus, joka koostuu kirjallisuuskatsauksesta värähtelyn teoriaan, resonanssiin ja värähtelyn lähteisiin ja vaikutuksiin. Värähtelyn ja resonanssin teoriasta esitellään yleisiä peruskaavoja, joilla niitä mallinnetaan. Niiden lisäksi tähän lukuun selvitettiin kirjallisuudesta värähtelyn vaimentamisesta ja mittaamisesta, jotka olivat olennaisia työn toteutuksen kannalta.
Työn toteutuksesta kertova osuus alkaa puhallinkokoonpanon nykytilanteen selvityksellä. Aluksi esitellään laskentamallin ensimmäisen version luominen. Luvussa kerrotaan geometrian luomisesta ja mitä tarpeellisia yksinkertaistuksia ja muita päätöksiä mallin muokkaamiseksi työtä palvelevaksi tehtiin. Siinä käsitellään myös alustavan laskennan ensimmäisiä ominaistaajuustuloksia. Nykytilanteen selvityksen seuraavassa osiossa esitellään ensimmäiset laboratoriomittaukset niiden toteutuksen ja tulosten osalta. Mittausten tuloksiin pohjautuvat simulointimallin muutokset ja nykyrakenteen värähtelyanalyysi selitetään mittausosion jälkeen.
Rakenteen kehityksestä kertovassa luvussa esitellään aluksi kehitystyön lähtökohdat, kuten selvitys siitä mihin pyrittiin, ja mitä kaikkea tulisi huomioida. Kokoonpanon kehityksen osaksi kuuluneesta Labrys Oy:n Infini Spring -värähtelyvaimennusjousesta ja sen integroimisesta kokoonpanoon on oma osionsa. Seuraavaksi työssä esitellään kehitettyjä lisäkomponentteja, joilla värähtelyongelmista pyrittiin eroon. Lisäkomponenteista ja Infini Spring -jousien integroimiskonseptista luotiin prototyypit, joille toteutettiin vastaavat mittaukset, kuin nykyrakenteelle. Prototyyppien mittaukset ja kehitystyön tulokset ovat työn tuotoksista kertovat kaksi viimeistä osiota.
Värähtelyanalyysi ja laskentamallin luominen puhallinkokoonpanosta onnistuivat hyvin. Puhallinkokoonpanon värähtelykäyttäytymisestä ja ongelma-alueista saatiin muodostettua kattava käsitys ja laskentamalli korreloi mittaustulosten kanssa. Värähtelyominaisuuksien kehityksen osalta ei kaikkiin tavoitteisiin päästy, mutta työn pohjalta siihen on hyvät edellytykset. Muita kokoonpanon ominaisuuksia onnistuttiin parantamaan ja ne parannukset ovat vietävissä kehitystyössä eteenpäin. Jatkotutkimuksissa täytyy selvittää työn lopussa esitellyn vaihtoehtoisen kehityssuunnan toimivuutta.
 
Vibration is a phenomenon which is present in nearly every moving machine. It can shorten the lifespan or weaken the performance of a machine, or even be harmful to its users. By themselves, the external forces that cause vibration to structures of machines are not always the source for worst vibration-caused issues. When frequency of the external force and natural frequency of the structure are similar, even smaller forces can cause large reaction due to resonance.
The objective of this work is to carry out a vibration analysis of the fan assembly inside an air-conditioning unit as part of a product development project at Koja Oy, and to develop its vibration characteristics based on the analysis. The main tools for both the vibration analysis, and the development task, were a simulation model created with ANSYS Mechanical 2020 R2 software and vibration measurements carried out on a real fan assembly. The creation of the FEM-model was part of the thesis.
The thesis starts with a theory section consisting of a literature review on vibration theory, resonance and sources and effects of vibration. From the theory of vibration and resonance, general basic formulas to model them are presented. In addition to these, in this chapter the literature on vibration damping and measurement was reviewed, which were essential to carry out the research and development sections of the thesis.
The section on the analysis and development done starts with examination of the current state of the fan configuration. The creation of the first version of the simulation model is presented first. The chapter describes the creation of the geometry and the necessary simplifications and other decisions that were made to create effective model. First natural frequency results of the initial calculation are also presented. The next section of the analysis of the fan assembly presents the implementation and results of first laboratory measurements. The changes to the simulation model and the vibration analysis based on the measurement results of the current structure are explained after the measurement section.
In the chapter on the development of the structure, the starting point of the development is first presented, including an explanation of what was the objective and which details should be considered during the development. There is a separate section on the Labrys Oy’s Infini Spring vibration damping spring and its integration into the assembly, which was part of the development of the assembly. Next, the paper presents the components developed to overcome the vibration problems. Prototypes of the components and of the concept to integrate the Infini Springs were created and vibration measurements, comparable to those of the current structure, were carried out. The measurements of the prototypes and the results of the development work are the last two areas of the analysis and development section of the thesis.
The vibration analysis and the creation of a simulation model of the fan assembly were successful. A comprehensive understanding of the vibration behavior and problem areas of the fan assembly were obtained, and the calculation model correlated with the measurement results. Not all objectives were achieved in the development of the vibration characteristics, but the thesis shows that there is a good basis for these objectives to be reached. Other characteristics of the assembly were successfully improved, and these improvements can be taken forward in the development work. Further studies will have to investigate the feasibility of the alternative development approach presented in this work.
 
Kokoelmat
  • Opinnäytteet - ylempi korkeakoulututkinto (Limited access) [3567]
Kalevantie 5
PL 617
33014 Tampereen yliopisto
oa[@]tuni.fi | Tietosuoja | Saavutettavuusseloste
 

 

Selaa kokoelmaa

TekijätNimekkeetTiedekunta (2019 -)Tiedekunta (- 2018)Tutkinto-ohjelmat ja opintosuunnatAvainsanatJulkaisuajatKokoelmat

Omat tiedot

Kirjaudu sisäänRekisteröidy
Kalevantie 5
PL 617
33014 Tampereen yliopisto
oa[@]tuni.fi | Tietosuoja | Saavutettavuusseloste