Purkainruuvin pyöritysjigin suunnittelu

Abstract

Tässä opinnäytetyössä esitellään purkainruuvin pyöritysjigin suunnitteluprosessi. Opinnäytetyö tehtiin toimeksiantona Andritz Oy:lle. Purkainruuvi on selluteollisuuden prosesseissa käytetty kriittinen komponentti, jonka tehtävänä on siirtää esimerkiksi kuorta tai haketta eteenpäin prosessissa. Opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella purkainruuville pyöritysjigi. Pyöritysjigin on tarkoitus helpottaa ja yhdenmukaistaa purkainruuvien valmistus- ja tarkastusmenetelmiä eri valmistusyksiköiden välillä.

Työn aikana perehdyttiin Inventor-3D-suunnitteluohjelmaan ja sen lujuuslaskentamahdollisuuksiin suunnittelemalla purkainruuville pyöritysjigi, joka koostuu akselikokoonpanosta, runkorakenteesta ja niitä yhdistävästä laakerikokoonpanosta. Lisäksi syvennettiin lujuuslaskennan teorian osaamista perehtymällä erilaisiin lujuuslaskennan teoriaa käsitteleviin kirjoihin. Koneen osien mitoittamista harjoiteltiin käytännössä tekemällä rakenteelle staattisia lujuusanalyysejä.

Työ aloitettiin mallintamalla ja mitoittamalla akseli, johon purkainruuvi voidaan kiinnittää. Akselikokoonpano kiinnittyy purkainruuviin pulttiliitoksella laipasta. Akselin alle suunniteltiin myös runkorakenne, johon se saadaan kiinnitettyä laakeripesien kautta. Runkorakenne on ainesputkesta valmistettava ristikkorakenne, johon on lisätty levyt laakeripesien kiinnitystä varten.

Akselin lujuutta tarkasteltiin perinteisillä lujuuslaskennan opeilla ja Inventorin FEM-työkaluilla. Akselin lujuusanalyyseissä esiin tulleet jännitykset olivat suuria ja siksi akselin optimointia kannattaa vielä jatkaa. Runkorakenteen lujuustarkastelut suoritettiin vain Inventor-ohjelmaa apuna käyttäen. Runkorakenteen lujuusanalyyseissä ei esiintynyt suuria jännityksiä, joten jännitysten puolesta optimointia ei tarvita. Lisäksi akselikokoonpanolle valittiin laakerointiin tarvittavat komponentit.

Työn tuloksena saatiin pyöritysjigin 3D-malli ja valmistuspiirustukset, joita pystytään hyödyntämään prototyypin valmistuksessa ja pyöritysjigin jatkokehityksessä. Lisäksi mahdollisia jatkosuunnitelmia ja kehitysehdotuksia tuli ilmi, joita ovat esimerkiksi akselin lukitus, mikä pitää pystyä toteuttamaan ja runkorakenteen tuentaa maahan täytyy vielä parantaa. Opinnäytetyö opetti tekijälleen paljon asioita, joita tullaan hyödyntämään työelämässä, kuten koneen osien ja rakenteiden suunnittelua ja mitoitusta.

In this thesis, the design process of the reclaimer screw manufacturing jig is presented. The purpose of the manufacturing jig is to facilitate and standardize the manufacturing and inspection methods between different manufacturing units.

During the work, the Inventor 3D design software and its strength calculation possibilities were familiarized. In addition, knowledge of the structural analysis theory, dimensioning of machine parts and selection of purchase components were deepened.

The process started by modeling and dimensioning the shaft and the frame structure. The structural analysis of the shaft was completed using traditional strength calculation methods and Inventor’s FEM tools. The stresses revealed in the structural analyzes of the shaft were large, and therefore it is recommended continuing the optimization of the shaft. The structural analysis of the frame structure was performed only using Inventor. There were no high stresses, so no structural optimization is needed for the frame. In addition, the bearing components for the shaft assembly were selected.

As a result of the work, a 3D model of the manufacturing jig and manufacturing drawings were obtained. Results can be used in the production of the prototype and the development of the manufacturing jig. In addition, possible further plans and development proposals were revealed. The thesis taught its author a lot of things that will be utilized in working life.