Leukamurskaimen kiinteään leukaan kohdistuvien voimien mittaus

Abstract

Teollisuudessa tehtävillä mittauksilla on tärkeä rooli nykyajan tuotannossa ja yritystoiminnassa. Mittaustuloksia käytetään tuotesuunnittelussa ja tuotteiden kehittämisessä. Tämän opinnäytetyön tarkoitus on mitata Metso Minerals Oy:ssä suunnitellun laboratorioleukamurskaimen murskausvoimia.

Opinnäytetyön teoriaosuus rakentuu mittaustekniikan käsitteiden avaamisesta. Teoriaan sisältyvät mittaus, mittauksen suunnittelu ja toteutus, mittausjärjestelmä, mittausjärjestelmän rakenne sekä siihen kuuluvat komponentit. Lisäksi selvitetään voiman mittauksissa käytetyimmät menetelmät. Teoriaosuuden jälkeen käsitellään venymäliuskapohjainen mittaus. Opinnäytetyössä voimamittauksissa venymäliuskoilla pystyttiin mittaamaan vain z-suuntaisia murskausvoimia. Tarkoituksena oli myös selvittää moniakselisten voimien mittauskeino. Kolmikomponenttipietsoantureilla pystytään mittaamaan murskausvoimia x-, y- ja z-suunnalta. Työssä vertailtiin markkinoilla olevien valmistajien kolmikomponenttipietsoantureita. Vertailun jälkeen valittiin mittauskäyttöön sopivin tuote huomioon ottaen mittavaatimukset ja Metso Minerals Oy:n mittaustiimin käytössä olevat mittamoduulit ja instrumentit.

Selvityksen lopputuloksista käy ilmi, että pietsoanturipohjaisessa mittauksessa on kiinnitettävä huomiota mitta-alueeseen, momenttiin, pietsoanturin asennukseen koneeseen, esikiristykseen ja kalibrointiin. Tällä hetkellä markkinoilla olevilla kolmikomponenttipietsoantureilla ei pystytä mittaamaan 150 kN suurempia voimia, ja niiden momentin kesto on rajallinen. Kuitenkin niiden käyttö pienikokoisissa koneissa kuten laboratorioleukamurskaimessa on mahdollista.

Measurements have an important role in the modern industrial production. Measurement results are utilized in product design and development. The purpose of this thesis is to measure the crushing forces of a laboratory Jaw Crusher recently designed in Metso Minerals Inc.

The theoretical section explores measurement, designing and implementation of meas-urement, measurement system and components used in measurement system. In addition it explores the most used methods in force measurement. The strain gauge-based measurement is explained in the practical section of thesis. Because the crushing forces just in z-axis direction could be measured using strain gauges, the method of measuring of three component forces of x-, y- and z-axes is also explored. In this method measuring system is based on using three component piezoelectric sensors. In this thesis pie-zoelectric sensors of different manufacturers are compared to each other. The most ap-plicable sensor to the measurement task is chosen considering the measurement demands and the current available equipment of measuring team of Metso Minerals Inc.

When using piezoelectric sensors in measurement, attention need to be paid to measur-ing range, moment, installation of piezoelectric sensor to crusher, preloading of sensor and calibration. The measurement of forces greater than 150 kN is not possible using the piezoelectric sensors available on the market and the allowed moment is also limited. However these kinds of sensors can be used for measurement of the forces of small crushers like crushing forces of laboratory Jaw Crusher.