Öljykalvovaimennetun laakeripesän suunnittelu

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli vertailla VDI2221:n mukaista järjestelmällistä tuotesuunnittelumetodia ja asiantuntijahaastattelua hyväksi käyttäen suurnopeusmoottoriin valitulle vierintälaakerille soveltuvia periaatteellisia SFD-laakeripesärakenteita (SFD=Squeeze film damper). Tässä opinnäytetyössä käytettiin arvoanalyysia, jonka perusteella valittiin toiminnoiltaan, suorituskyvyltään ja kustannuksiltaan sopivin rakenneratkaisu. Valitun periaatteellisen ratkaisun perusteella suunniteltiin SFD-laakerointia varten laakeripesän prototyyppi. Yhdestä laakeripesävaihtoehdosta tuotettiin myös pelkistetty 3D-tulostettu pienoismalli.

Kirjallisuuslähteiden avulla koottiin tietoa erilaisista laakeripesän öljykalvovaimenninrakenteista. Tiedonhaun perusteella vaimenninratkaisut luokiteltiin passiivisiin ja aktiivisiin vaimentimiin ja näiden sisällä huomio kiinnitettiin erilaisiin keskitysjousitoteutuksiin. Toteutetun asiantuntijahaastattelun avulla täydennettiin suunniteltavan laakeripesäkonstruktion vaatimuslistan yksityiskohtia.

Asiantuntijahaastattelun tuloksena havaittiin, että sekä vastekäyriä että kriittisten nopeuksien karttoja voidaan hyödyntää tehokkaina työkaluina laakeripesän yksityiskohtaisessa suunnittelussa. Varsinainen laakeripesärakenteiden ideointi toteutettiin VDI2221:n mukaisesti ja sen yhteydessä käytetyn morfologisen luokituksen perusteella tuotettiin yli 2000 keskitysjousiratkaisun toteutusvaihtoehtoa ja yli 2000 kappaletta laakeripesäkonstruktion toimintorakenteen täyttävää rakennevaihtoehtoa. Arvoanalyysin arviointikriteereinä käytettiin kokoonpantavuutta, rungon ja pesän valmistettavuutta sekä keskitysjousien säädettävyyttä. Vertailluista rakennevaihtoehdoista sopivimmaksi jatkokehitystä varten arvioitiin rakennevaihtoehto, jossa käytetään neljää lautasjousta pesän kehällä, ja jossa jousille on toteutettu säätömahdollisuus pidätinruuvien avulla.