Lyöntipaalutusjärkäleen ominaisuuksien vaikutus iskutyynyn jännitystilaan ja energian siirtymiseen iskussa
Levy, Oskari (2018)
2018
Konetekniikka
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
2018-12-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201811212661
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201811212661
Tiivistelmä
Hydraulisia lyöntipaalutusjärkäleitä on valmistettu Suomessa 1970-luvulta alkaen. Savon Varvi Oy rakensi ensimmäisen hydraulisen lyöntipaalutusjärkäleen omaan käyttöön. Myöhemmin järkäleitä alettiin valmistaa muille toimijoille. Järkäleen toimintaperiaate on pysynyt samana, mutta järkäleiden koko ja tehokkuus on kasvanut vuosien varrelle. Samalla myös järkäleiden kestävyysongelmat ovat yleistyneet. Järkäleiden kehitys on keskittynyt pääasiassa tehokkuuden parantamiseen ja esille tulleita kestävyysongelmia on korjattu lähinnä yritys ja erehdys -menetelmällä.
Suuren massan nopea isku aiheuttaa lyöntipaalutusjärkäleeseen dynaamisia rasituksia. Nämä dynaamiset rasitukset puolestaan aiheuttavat järkäleen komponentteihin hitaasti kasvavia murtumia, kunnes lopulta murtumat kasvavat riittävän suuriksi ja koko komponentti särkyy. Jotta nämä suuret, nopeasti ajan mukaan muuttuvat rasitukset voidaan määrittää riittävän tarkasti, täytyy iskutapahtuma ja siihen vaikuttavat tekijät tuntea.
Tässä työssä iskutapahtumaa simuloitiin elementtimenetelmällä ANSYS ohjelmiston Explicit Dynamics moduulin AUTODYN ratkaisijalla. Simuloinneissa käytettiin kolmen kappaleen, liikkuvan osan, iskutyynyn ja paalun, pyörähdyssymmetrista laskentamallia. Simuloinneissa keskityttiin tutkimaan iskutyynyn rasituksia iskussa, sekä energian siirtymistä liikkuvasta osasta paaluun iskun aikana. Simuloinneissa varioitiin paalutuksen dimensiottomia suureita, iskutyynyn dimensiotonta massaa ja jousivakiota.
Tuloksena saatiin käyrästöt, joista nähdään energian siirtyminen liikkuvasta osasta iskutyynyyn ja siitä edelleen paaluun. Simuloinneissa havaittiin, että ensi-iskun aikana järkäleen komponenttien rasitukset, sekä energian siirtyminen olivat riippumattomia paalun tuennasta. Vaikka simulointimalli oli verrattaen yksinkertainen kolmen kappaleen pyörähdyssymmetrinen malli, pystyttiin sillä arvioimaan eri parametrien vaikutusta iskutapahtumaan kohtuullisen hyvin. On kuitenkin huomattava, että malli sisältää rajoitteita, joiden takia tulosten absoluuttisiin lukuarvoihin tulee suhtautua varaukselle. Olennainen tieto simuloinneista onkin, mihin suuntaa rasitukset ja energian siirtyminen muuttuvat kun järkäleen tai paalun ominaisuuksia muutetaan.
Suuren massan nopea isku aiheuttaa lyöntipaalutusjärkäleeseen dynaamisia rasituksia. Nämä dynaamiset rasitukset puolestaan aiheuttavat järkäleen komponentteihin hitaasti kasvavia murtumia, kunnes lopulta murtumat kasvavat riittävän suuriksi ja koko komponentti särkyy. Jotta nämä suuret, nopeasti ajan mukaan muuttuvat rasitukset voidaan määrittää riittävän tarkasti, täytyy iskutapahtuma ja siihen vaikuttavat tekijät tuntea.
Tässä työssä iskutapahtumaa simuloitiin elementtimenetelmällä ANSYS ohjelmiston Explicit Dynamics moduulin AUTODYN ratkaisijalla. Simuloinneissa käytettiin kolmen kappaleen, liikkuvan osan, iskutyynyn ja paalun, pyörähdyssymmetrista laskentamallia. Simuloinneissa keskityttiin tutkimaan iskutyynyn rasituksia iskussa, sekä energian siirtymistä liikkuvasta osasta paaluun iskun aikana. Simuloinneissa varioitiin paalutuksen dimensiottomia suureita, iskutyynyn dimensiotonta massaa ja jousivakiota.
Tuloksena saatiin käyrästöt, joista nähdään energian siirtyminen liikkuvasta osasta iskutyynyyn ja siitä edelleen paaluun. Simuloinneissa havaittiin, että ensi-iskun aikana järkäleen komponenttien rasitukset, sekä energian siirtyminen olivat riippumattomia paalun tuennasta. Vaikka simulointimalli oli verrattaen yksinkertainen kolmen kappaleen pyörähdyssymmetrinen malli, pystyttiin sillä arvioimaan eri parametrien vaikutusta iskutapahtumaan kohtuullisen hyvin. On kuitenkin huomattava, että malli sisältää rajoitteita, joiden takia tulosten absoluuttisiin lukuarvoihin tulee suhtautua varaukselle. Olennainen tieto simuloinneista onkin, mihin suuntaa rasitukset ja energian siirtyminen muuttuvat kun järkäleen tai paalun ominaisuuksia muutetaan.