Dynaaminen simulointimalli kartiomurskaimelle
Nurmela, Wiljami (2016)
2016
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-03-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201602233551
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201602233551
Tiivistelmä
Diplomityönä kehitettiin dynaaminen simulointimalli kartiomurskaimelle. Simulointimalli toteutettiin kaupallisella, elementtimenetelmää hyödyntävällä ohjelmistolla ANSYS. Työn tarkoituksena oli kehittää malli, jonka avulla voidaan selvittää rakenteen eri kohtiin ja komponentteihin kohdistuvien voimien suuruudet, niiden paikat ja vaikutusalueet eri kuormatapauksissa. Tämän lisäksi simulointimallilla pyrittiin lisäämään ymmärrystä kartiomurskaimen dynaamisesta käyttäytymisestä sekä havaitsemaan erilaisten reunaehtojen, kuten kierrosnopeuden, muutoksen vaikutus murskaimen toimintaan. Sekundaarisena työn tavoitteena oli todentaa ANSYS -ohjelmiston soveltuvuus simulointimallien kehittämiseen.
Simulointimallin kehitys käsitti monta osa-aluetta, joista osa muodostui hyvinkin kriittiseksi työn onnistumisen kannalta. Kehitykseen liittyi mm. CAD -geometrian muokkaaminen ja asemointi, elementtiverkon optimoiminen, simulointimallin liitoksien määrittely sekä simulointimallin reunaehdot. Erityisen tärkeiksi työssä koettiin hydrodynaamisia laakereita approksimoivien kitkakontaktien määrittely, erilaiset nivelmääritykset ja murskauskuorman sisällyttäminen simulointimalliin.
Simulointimallin lisäksi työssä kehitettiin analyyttinen laskentamalli. Analyyttisen mallin lähtökohtana toimi ymmärrys murskaimen toimintaperiaatteesta ja malli toteutettiin hyödyntäen ympyräliikkeen kaavoja, hitausvoima-ajattelutapaa sekä tasapainoyhtälöitä. Analyyttisen laskentamallin sekä murskaimelle tehtyjen konedynaamisten ja jatkokäsiteltyjen mittauksien tuloksia verrattiin simulointimallin tuloksiin, erityisesti murskaimen hydrodynaamisten laakereiden osalta.
Tuloksien vertailun ja arvioinnin perusteella työssä onnistuttiin kehittämään todellisia voimia ja ilmiöitä kuvaava simulointimalli, jota voidaan käyttää yhtenä suunnittelun työkaluna. Työssä esitettyjä periaatteita, menetelmiä ja määrityksiä voidaan hyödyntää kehitettäessä simulointimalleja myös muille tuotteille, kuten esimerkiksi muille kartiomurskaimille tai muun tyyppisille murskaimille
Simulointimallin kehitys käsitti monta osa-aluetta, joista osa muodostui hyvinkin kriittiseksi työn onnistumisen kannalta. Kehitykseen liittyi mm. CAD -geometrian muokkaaminen ja asemointi, elementtiverkon optimoiminen, simulointimallin liitoksien määrittely sekä simulointimallin reunaehdot. Erityisen tärkeiksi työssä koettiin hydrodynaamisia laakereita approksimoivien kitkakontaktien määrittely, erilaiset nivelmääritykset ja murskauskuorman sisällyttäminen simulointimalliin.
Simulointimallin lisäksi työssä kehitettiin analyyttinen laskentamalli. Analyyttisen mallin lähtökohtana toimi ymmärrys murskaimen toimintaperiaatteesta ja malli toteutettiin hyödyntäen ympyräliikkeen kaavoja, hitausvoima-ajattelutapaa sekä tasapainoyhtälöitä. Analyyttisen laskentamallin sekä murskaimelle tehtyjen konedynaamisten ja jatkokäsiteltyjen mittauksien tuloksia verrattiin simulointimallin tuloksiin, erityisesti murskaimen hydrodynaamisten laakereiden osalta.
Tuloksien vertailun ja arvioinnin perusteella työssä onnistuttiin kehittämään todellisia voimia ja ilmiöitä kuvaava simulointimalli, jota voidaan käyttää yhtenä suunnittelun työkaluna. Työssä esitettyjä periaatteita, menetelmiä ja määrityksiä voidaan hyödyntää kehitettäessä simulointimalleja myös muille tuotteille, kuten esimerkiksi muille kartiomurskaimille tai muun tyyppisille murskaimille