Väitös koneensuunnittelun alalta, DI Raine Viitala
Asennetun laakerin sisäkehän ympyrämäisyyden kohentaminen vähentää roottorin värähtelyä.
Diplomi-insinööri Raine Viitala väittelee 28.9.2018 kello 12 Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, konetekniikan laitoksella, aiheesta Asennetun laakerin sisäkehän geometrian vaikutus roottorin alikriittiseen värähtelyyn. Väitöskirjan englanninkielinen nimi on Effect of Assembled Bearing Inner Ring Geometry on Subcritical Rotor Vibration. Väitöksen ala on koneensuunnittelu.
Suuria joustavia roottoreita käytetään laajasti teollisuudessa esimerkiksi paperin valmistuksessa. Roottorin tarpeeton värähtely aiheuttaa lopputuotteen, kuten paperin, laadun heikkenemistä, kunnossapitokustannuksia sekä tarpeettomia huoltoseisokkeja. Laakerit ovat merkittävä värähtelyherätteiden lähde.
Laakerin dynaamisiin ominaisuuksiin ja pyörimistarkkuuteen vaikuttaa huomattavasti roottorin akselille asennetun laakerin sisäkehän ympyrämäisyysprofiili, joka koostuu asennusakselin ympyrämäisyysprofiilista, sekä verrattain joustavan laakerin sisäkehän että mahdollisen kartiomaisen kiristysholkin paksuusvaihteluista.
Tutkimuksessa selvitettiin asennetun laakerin sisäkehän ympyrämäisyysprofiilin vaikutus joustavan roottorin värähtelyyn. Ympyrämäisyysprofiilia muokattiin, jonka jälkeen arvioitiin viiden erilaisen profiilin tuottamia herätteitä. Viimeisessä tapauksessa ympyrämäisyysprofiilin ympyrämäisyysvirhe minimoitiin. Jokaisessa tapauksessa laakerin sisäkehän ympyrämäisyysprofiili ja roottorin värähtely mitattiin. Lisäksi työssä analysoitiin nelipistemenetelmään perustuvan laakerin ympyrämäisyysprofiilin mittausmenetelmän mittausepävarmuutta. Asennetun laakerin ympyrämäisyysvirheiden juurisyiden analysoimiseksi esiteltiin menetelmä ja laite laakerin sisä- ja ulkokehien paksuusvaihteluprofiilien mittaamiseksi.
Tulokset osoittivat ympyrämäisyysprofiilin geometrian vaikutuksen olevan merkittävä. Ympyrämäisyysvirheen minimointi vähensi värähtelyä huomattavasti. Ympyrämäisyysprofiilin mittausepävarmuusanalyysi osoitti, että nelipistemittausmenetelmä on luotettava ja käyttökelpoinen tässä sovelluksessa.
Vastaväittäjä: Professori Francesco Braghin, Politecnico di Milano, Italia
Valvoja: Professori Petri Kuosmanen, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, konetekniikan laitos
Väitöskirjan verkko-osoite
Väittelijän yhteystiedot: Raine Viitala, raine.viitala@aalto.fi
Väitöstilaisuuden paikka: K1-rakennus, luentosali 216, Otakaari 4, Espoo