Kiekko-kiekko- koelaitteen pinnankarheus- ja lämpötilamittauksien kehittäminen sekä niiden hyödyntäminen koeajoissa
Ruotsalainen, Pirkka (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-201811222735
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201811222735
Tiivistelmä
Voimansiirtojen ja moottoreiden komponenteissa voideltujen pintojen laadut, materiaalit sekä olosuhteet ovat olleet vuosikymmeniä jatkuvan tutkimuksen alla. Tribologisilla tekijöillä on hyvin merkittävä vaikutus komponenttien kulumiseen, kitkaan ja sitä kautta myös energiatehokkuuteen, suorituskykyyn ja elinikään. Voimansiirtojen tai moottoreiden komponenttien rikkoutuminen tai ennen aikainen kuluminen voivat vaatia pitkiä ja kalliita korjauksia teollisuuden sovelluksissa.
Kiekko-kiekko- koelaitteen avulla voidaan tutkia hammaspyörien ryntöön liittyviä tribologisia tekijöitä kuten kitkaa, kulumista, kestoikää sekä scuffingia. Tutkimuksen yhteydessä kosketuksesta on tarvetta saada mitattua mahdollisimman paljon yksityiskohtaista tietoa. Tästä johtuen koelaitteen mittausjärjestelmälle on tarvetta päivitykseen, jotta kyseisiä ilmiöitä voidaan tutkia tarkemmin.
Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää kiekko-kiekko- koelaitteen kiekkojen pinnankarheusmittausta sekä lämpötilojen mittausta. Päivitetyn pinnankarheusmittauksen avulla kiekkojen pinnankarheudet voidaan mitata ilman kiek-ko-kiekko- kokoonpanon purkamista. Päivitetyn lämpötilamittauksen avulla koelaitteessa pystytään mittaamaan kiekkojen pintalämpötiloja koeajojen aikana. Kiekkojen pintalämpötilojen tieto on hyvin tärkeää muun muassa kosketuksen voiteluainekalvon arvioimiseksi.
Pinnankarheusmittauksen kehitys tapahtui suunnittelemalla ja toteuttamalla pinnankarheusmittarille mittausteline sekä ohjurijigi koelaitteen yhteyteen. Näiden avulla kiekkojen pinnankarheusmittaukset voidaan suorittaa useasta eri kiekkojen aksiaalisuunnan ja kehän kohdasta.
Kiekkojen pintalämpötilojen mittaaminen koelaitteessa toteutettiin valitsemalla uudet infrapuna-anturit hyödyntäen infrapuna-antureiden teoriaa sekä kehittämällä infrapuna-antureille sopiva kalibrointimenetelmä. Kalibrointimenetelmää varten kehitettiin myös öljykaukalo, jonka avulla infrapuna-antureiden kalibrointi on koelaitteessa mahdollista. Testimittauksien avulla 1-väri infrapuna-antureille luotiin emissiviteettien korjauskäyrästö lämpötilan ja pintojen kulumisen suhteen. Koeajojen aikaisista olosuhteista johtuen infrapuna-antureille suunniteltiin ja toteutettiin myös suojaputket.
Kiekko-kiekko- koelaitteen avulla voidaan tutkia hammaspyörien ryntöön liittyviä tribologisia tekijöitä kuten kitkaa, kulumista, kestoikää sekä scuffingia. Tutkimuksen yhteydessä kosketuksesta on tarvetta saada mitattua mahdollisimman paljon yksityiskohtaista tietoa. Tästä johtuen koelaitteen mittausjärjestelmälle on tarvetta päivitykseen, jotta kyseisiä ilmiöitä voidaan tutkia tarkemmin.
Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää kiekko-kiekko- koelaitteen kiekkojen pinnankarheusmittausta sekä lämpötilojen mittausta. Päivitetyn pinnankarheusmittauksen avulla kiekkojen pinnankarheudet voidaan mitata ilman kiek-ko-kiekko- kokoonpanon purkamista. Päivitetyn lämpötilamittauksen avulla koelaitteessa pystytään mittaamaan kiekkojen pintalämpötiloja koeajojen aikana. Kiekkojen pintalämpötilojen tieto on hyvin tärkeää muun muassa kosketuksen voiteluainekalvon arvioimiseksi.
Pinnankarheusmittauksen kehitys tapahtui suunnittelemalla ja toteuttamalla pinnankarheusmittarille mittausteline sekä ohjurijigi koelaitteen yhteyteen. Näiden avulla kiekkojen pinnankarheusmittaukset voidaan suorittaa useasta eri kiekkojen aksiaalisuunnan ja kehän kohdasta.
Kiekkojen pintalämpötilojen mittaaminen koelaitteessa toteutettiin valitsemalla uudet infrapuna-anturit hyödyntäen infrapuna-antureiden teoriaa sekä kehittämällä infrapuna-antureille sopiva kalibrointimenetelmä. Kalibrointimenetelmää varten kehitettiin myös öljykaukalo, jonka avulla infrapuna-antureiden kalibrointi on koelaitteessa mahdollista. Testimittauksien avulla 1-väri infrapuna-antureille luotiin emissiviteettien korjauskäyrästö lämpötilan ja pintojen kulumisen suhteen. Koeajojen aikaisista olosuhteista johtuen infrapuna-antureille suunniteltiin ja toteutettiin myös suojaputket.