Ruuvivaihderatkaisujen mekaanisen liikkeenrajoituksen tutkiminen

Abstract

Opinnäytetyön tilaajana toimi Metso Paper Oy:n Rautpohjan yksikön paperikoneen märkäpään suunnittelun osasto. Viira- ja puristinosien suunnittelussa kaivattiin selvitystä kulmatelan nostolaitteissa sekä siirtotelan liikutuslaitteissa käytettävien ruuvivaihderatkaisujen mekaaniseen liikkeenrajoitukseen sekä käytettävän voiman rajaamiseen.

Työ aloitettiin kartoittamalla liikutuslaitteiden toimintaa ja sitä kautta komponenteille määräytyviä vaatimuksia. Lähtökohtien kartoituksen jälkeen tutkittiin ruuvivaihteen mitoitusperusteet ja selvitettiin eri vaihdevalmistajien vaihteiden eroja. Tämän jälkeen tutkittiin mekaaninen liikkeenrajoitus. Ulkoisen liikkeenrajoitusratkaisun mitoitus tutkittiin alusta loppuun standardia hyväksi käyttäen. Sisäisen liikkeenrajoitusratkaisun mahdollisuus tutkittiin yhteistyössä vaihdevalmistajan kanssa kartoittamalla ratkaisun ongelmakohdat ja ratkaisemalla ne. Varmuuskytkimen käyttömahdollisuus voiman rajaamiseen tutkittiin määrittämällä vaadittavat ominaisuudet ja kartoittamalla eri mallien vastaavuudet vaatimuksiin.

Työssä saatiin selvitettyä ruuvivaihteiden mitoitusperusteet. Ulkoiselle liikkeenrajoitusratkaisulle laadittiin lopputuotoksena suunnitteluohje. Varmuuskytkimen soveltuvuus saatiin tutkittua. Tärkeimpänä tuloksena ympäröivästä rakenteesta riippumaton sisäinen liikkeenrajoitusratkaisu saatiin kehitettyä toimivaksi ja käyttökelpoiseksi. Työn tuloksena yrityksen käyttöön jäi myös valmiit laskentapohjat mitoituksia varten sekä malliratkaisut 3D-malleineen liikkeenrajoitusratkaisuihin.

The thesis was ordered by Metso Paper Oy’s wet end engineering department in Rautpohja. In the former and press section engineering, research was required for mechanical movement limiting and for limiting the applied force in the screw jack operated corner roll lifting devices and the transfer roll equipment.

In the beginning the main functional principles of lifting devices were studied which was followed by defining the needed restrictions for the components. After clarifying the bases, dimensioning of the screw jack system was researched and a comparison was done between screw jack producers. Mechanical movement limiting was researched next. Dimensioning of an external movement limiting solution was researched by designing it from the beginning to the end using standards as guidance. The possibility for an internal movement limiting solution was researched in co-operation with the producer by defining the main problems and solving them. The possibility for using a torque limiting clutch in limiting the applied force was studied by defining the required properties and then comparing different models with the requirements.

In the thesis the main principles for dimensioning the screw jacks were defined. A designing guide was created for the external movement limiting solution. Suitability of the torque limiting clutch was researched successfully. The most important result was the developing of an internal movement limiting solution into a fully functioning design. Also ready to-use calculation bases for dimensioning and example solutions including 3D-models for movement limiting remained for the use of the company.