W31-moottorin sylinterikansien suojaluukkujen ongelmien määrittäminen ja parannellun rakenteen kehittäminen

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Wärtsilän Vaasan tehtaalla R&D (Research and Development) osastolla 2017. Opinnäytetyön aiheena oli Wärtsilän W31-moottorin sylinterikansien suojaluukkujen ongelmakohtien määrittäminen ja parannellun rakenteen kehittäminen. Tarkoituksena oli kehittää NX-mallinnusohjelmaa käyttäen 3-5 konseptia luukkujen ongelmakohtien poistamiseksi. Toimivin konsepti valittiin jatkokehitykseen.

Alkuperäinen sylinterikansien suojaluukkurakenne koostui ylä- ja sivuluukuista, sekä luukkuja tukevasta tukirunkorakenteesta. Työ rajattiin näihin kolmeen kokoonpanoon, sekä ympärillä oleviin luukkujen toimintaan vaikuttaviin osiin. Työ aloitettiin haastattelemalla asentajia ja luukkujen kanssa tekemisissä olevia suunnittelijoita. Lisäksi luukkujen asennusta testattiin ja ongelmakohdat kuvattiin. Työ piti sisällään ongelmakohtien kartoitusta ja dokumentointia, konseptointia, 3D-mallinnusta, sekä erilaisten kiinnitysmekanismien suunnittelua.

Pääasiallisia ongelmakohtien aiheuttajia olivat luukkujen tukirungon kaareva muoto ja moniosainen rakenne, sekä suojaluukkujen kiinnityskulmien aste-erot. Eri osastoilla oli myös erilaiset näkemykset luukkujen olennaisimmista ongelmakohdista. Kuljetuspuoli kiinnitti huomiota luukkujen runkoon, joka joudutaan osittain purkamaan ennen moottorin nostoa. Asennuspuolella huomio kiinnittyi enemmän luukkujen käytettävyyteen. Moottorin päätyjen muodot asettivat rajoitteita luukkujen ulkoisille muutoksille.

Lopputuloksena päädyttiin konseptiin, joka vaikuttaa eniten luukkujen käytettävyyteen. Valitussa konseptissa luukkujen tukirungon rakenne suoristettiin, luukkujen kiinnityskulmat muutettiin samansuuntaisiksi ja alemman luukun yläkiinnityksen tekniikka muutettiin. Valitusta konseptista valmistettaan testiosat koeajoa varten.

This thesis was made at Wärtsiläs Vaasa factory at the R&D (Research and Development) department in 2017. The topic of the thesis was to determine and solve the problem areas of protective covers of the Wärtsilä W31 engine cylinder heads and after that create an improved structure of covers. The purpose was to develop 3-5 concepts that resolve the problem areas. The concepts were created with the NX modeling program. The best concept was chosen for further development.

The original protective covers of cylinder heads consisted of the top and side covers and the support body of covers. The work was limited to these three assemblies and surrounding parts which affect the use of covers. The work began by interviewing assembly staff and designers who are dealing with covers. In addition, we were experimenting with the installation of the covers and took pictures of problem areas. The work consisted of determining and documenting of problem areas, concepts creating, 3D modelling and designing of locking mechanism.

The main source of problems was the curved profile of the cover support body, the multi-segment structure of the support body and the differences in the locking angle degrees of the covers. Various departments had also different views of the problem areas of covers. The assembly unit paid attention to the usability while the transportation department paid more attention to the support body which must be partly dismantled before lifting the engine. Both sides of engine ends set constraints on the shape of the outer surface of the cover.

In conclusion, it was decided to choose the concept which improves the usability of the covers. In the selected concept, the curved shape of the support body was removed, the locking angle degrees of covers converted to parallel and the upper locking technique of the side cover changed. The test parts were manufactured based on the selected concept for the test drive.