Hydraulimoottorin eliniän laskentamallien kehittäminen

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin Sampo Hydraulicsin valmistamien radiaalimäntäisten hydraulimoottoreiden eliniän laskentamenetelmiä. Työssä selvitettiin kuinka valikoitujen yksittäisten moottorin komponenttien eliniät voitaisiin määrittää. Lisäksi pohdittiin keinoja, joilla komponenttien elinikiä voitaisiin kehittää pidemmiksi. Työn lähtökohtina olivat luotettavien eliniän arvioiden saaminen ja moottorin jatkuva kehittäminen.

Ongelmaa lähestyttiin tutkimalla minkä tyyppistä kulumista moottorissa ilmenee, mitkä ovat kulumisilmiöiden syyt ja mitkä tekijät vaikuttavat kulumisen ilmenemiseen. Kriittisiksi katsotuille kulumismekanismeille etsittiin teoreettinen perusta, jonka avulla luotiin laskentamenetelmät komponenttien kulumisnopeuden ja siten moottorin eliniän määrittämiseksi. Sovellettu teoriaperusta oli syväluotaavaa ja käsitti tribologiaa, lujuusoppia ja tilastotieteitä. Voitelu- ja kosketusmekaniikan analysointi osoittautui merkittäväksi tekijäksi kulumistarkastelussa. Työ sisältää sovellettujen kulumisilmiöiden kannalta oleellisten teorioiden teoreettisten lähtökohtien, käytön rajoitteiden ja las-kentamallien kuvaukset.

Työn tarpeiden pohjalta asetettiin kolme tavoitetta: laskentamallien kehittäminen, moottoriin sovelletun tietoperustan syventäminen ja kehityskohteiden pohtiminen. Työn tuloksena olivat eliniän laskentamenetelmien sovellukset hydraulimoottorin komponenteille ja niiden pohjalta luotu laskentaohjelma. Lisäksi tarkasteltiin useita keinoja kulumiskestävyyden parantamiseksi. Kaikkien tavoitteiden katsottiin toteutuneen, joten työn voidaan katsoa vastaavan hyvin sen tarpeeseen. Laskentaohjelman tarkoitus oli muodostua hyödylliseksi työkaluksi moottorin eliniän arvioimisessa. Ohjelman antamia tuloksia voidaan käyttää moottorin markkinoinnin tukena, esimerkiksi kun etsitään asiakaskohtaisiin sovelluksiin sopivaa tuotetta.

The subject of this bachelor’s thesis was the calculation methods used for hydraulic radial piston motors manufactured by Sampo Hydraulics Ltd. In this thesis the methods for lifetime estimations of the selected motor components were established. In addition, the ways to improve the wear performance of these components were discussed. The purpose of this work was to obtain reliable estimates of the life expectancy for the motor components and to put forward the constant development of the motor.

The problem was approached by studying the type of wear that occurs inside the motor, the causes of wear, and the factors affecting wear performance. For wear mechanisms, which were valued the most critical, a deep theoretical study was performed in order to find appropriate calculation methods for wear rate and lifetime estimations. The applied theoretical basis consisted of tribology, strength of materials, and statistics. Fluid film lubrication and contact mechanics turned out to be a significant factor in the wear analysis. Basis, limitations, and calculation methods of relevant theories were introduced, but only for applied theories.

Based on the purpose of this work, three goals were set: the development of the lifetime calculation methods, the introduction of the new theories for motor applications, and the consideration of the ways to improve the motor performance. The results of this work were the determined calculation methods and calculation program based on those methods. In addition several ways to improve the motor performance were considered. The conclusion was that all the goals set were reached and therefore the objective of this work was well achieved. The purpose of the calculation program was to become a useful tool for estimating the motor lifetime. The results produced by the program can be used to support the marketing of the hydraulic motor, for example, when searching for the right product for customer-specific applications.