Kuormanlaskuventtiilin ohjauspaineen vaikutus syöttövoimaan
Toppinen, Visa (2017)
2017
Automaatiotekniikka
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
2017-09-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241776
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241776
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia mittausten avulla millaisia ominaisuuksia kallioporalaitteen syöttöhydrauliikkapiirissä olevassa kuormanlaskuventtiilissä on, ja millaiset valmiudet venttiilillä on toimia osana sellaista syöttövoiman säätöpiiriä, jossa kuormanlaskuventtiilin ohjauspainetta säädetään erillisellä proportionaalisella paineenrajoitusventtiilillä. Lisäksi syöttöhydrauliikkapiiristä tehdään osittainen simulointimalli, jonka avulla hankitaan tietoa siitä, miten kuormanlaskuventtiilin ohjaus voidaan toteuttaa. Työssä dokumentoidaan kyseisen järjestelmän mallinnus ja kuormanlaskuventtiilien mittaustuloksia.
Työn lähdeaineistona on käytetty hydrauliikan oppikirjallisuutta ja luentomateriaalia sekä valmistajien ilmoittamia tietoja hydrauliikkakomponenteista. Hydraulipiirin mallinnus on toteutettu MSC.Softwaren Easy5 –ohjelmalla ja myös sen käyttöohjetta on käytetty aineistona.
Työn teoreettisessa osiossa tarkastellaan pääpiirteittäin tavanomaista kallioporalaitteen syöttöjärjestelmän mekaanista ja hydraulista toiminta-ajatusta. Lisäksi käsitellään kuormanlaskuventtiilien sekä hydraulimoottoreiden käyttöä ja ominaisuuksia tarkemmin, koska ne ovat tämän työn kannalta keskeisimpiä komponentteja syöttöjärjestelmässä. Lisäksi esitellään simulointimalleihin liittyvää teoriaa.
Työn käytännön osiossa mitattiin kahden kuormanlaskuventtiilin käyttäytymistä tunkeumanopeuksien määrittämän porauksen aikaisen liikenopeuden vaatimalla tilavuusvirta-alueella. Työn kannalta tärkeitä mitattavia ominaisuuksia olivat venttiileiden hystereesi sekä paineen tilavuusvirtariippuvuus. Mittauksia varten tehtiin testijärjestelmä siihen soveltuvan olemassa olevan testipenkin yhteyteen. Syöttölaitteen hydraulisesta järjestelmästä rakennettiin simulointimalli, jonka avulla tarkasteltiin ja kehitettiin uudenlaisen järjestelmänosan toiminta-ajatusta.
Työn tuloksena saatiin selvitettyä mitkä toimintaedellytykset uudenlaisella syöttövoiman säätötavalla on mitattujen venttiilien tapauksissa ja millaiset vaatimukset se asettaa ohjausjärjestelmälle. Työssä saatiin aikaan simulointimalli tarkastellusta järjestelmästä ja sitä voidaan hyödyntää muissa simulointimalleissa myöhemmin.
Työn lähdeaineistona on käytetty hydrauliikan oppikirjallisuutta ja luentomateriaalia sekä valmistajien ilmoittamia tietoja hydrauliikkakomponenteista. Hydraulipiirin mallinnus on toteutettu MSC.Softwaren Easy5 –ohjelmalla ja myös sen käyttöohjetta on käytetty aineistona.
Työn teoreettisessa osiossa tarkastellaan pääpiirteittäin tavanomaista kallioporalaitteen syöttöjärjestelmän mekaanista ja hydraulista toiminta-ajatusta. Lisäksi käsitellään kuormanlaskuventtiilien sekä hydraulimoottoreiden käyttöä ja ominaisuuksia tarkemmin, koska ne ovat tämän työn kannalta keskeisimpiä komponentteja syöttöjärjestelmässä. Lisäksi esitellään simulointimalleihin liittyvää teoriaa.
Työn käytännön osiossa mitattiin kahden kuormanlaskuventtiilin käyttäytymistä tunkeumanopeuksien määrittämän porauksen aikaisen liikenopeuden vaatimalla tilavuusvirta-alueella. Työn kannalta tärkeitä mitattavia ominaisuuksia olivat venttiileiden hystereesi sekä paineen tilavuusvirtariippuvuus. Mittauksia varten tehtiin testijärjestelmä siihen soveltuvan olemassa olevan testipenkin yhteyteen. Syöttölaitteen hydraulisesta järjestelmästä rakennettiin simulointimalli, jonka avulla tarkasteltiin ja kehitettiin uudenlaisen järjestelmänosan toiminta-ajatusta.
Työn tuloksena saatiin selvitettyä mitkä toimintaedellytykset uudenlaisella syöttövoiman säätötavalla on mitattujen venttiilien tapauksissa ja millaiset vaatimukset se asettaa ohjausjärjestelmälle. Työssä saatiin aikaan simulointimalli tarkastellusta järjestelmästä ja sitä voidaan hyödyntää muissa simulointimalleissa myöhemmin.