Vaipanporauskoneen värähtelyn juurisyiden selvittäminen karalaatikon ja sen voimansiirron rakenteissa

Abstract

Toimeksiantaja yritys Valmet technologies Oy, halusi selvittää vaipanporauskoneessa esiintyvän työstönaikaisen värähtelyn juurisyitä. Lähtökohtana oli havaittu ilmiö, jossa porauksen laatu ja tehokkuus olivat heikentyneet ajansaatossa värähtelyn seurauksena. Tavoitteena oli tunnistaa karalaatikon ja sen voimansiirron rakenteelliset sekä kunnossapitoon liittyvät tekijät, jotka aiheuttivat värähtelyä.

Tutkimus toteutettiin laadullisena tutkimuksena, jota täydennettiin mittauksilla. Aineisto koostui valmistuspiirustuksista, huolto- ja kunnossapitodokumentista, asiantuntijahaastatteluista sekä mittaus- ja visuaalisesta-analysoinnista. Mittauksia suoritettiin käsin mittaamalla mikrometreillä ja mittakelloilla. Niiden avulla tutkittiin kara- ja vaihdelaatikon sekä voimansiirron geometrisia ominaisuuksia ja mittoja. Mittaustuloksia verrattiin alkuperäisin valmistusmittoihin ja toleransseihin. Analysoinnissa hyödynnettiin alanteoriaa ja juurisyyanalyysiä (RCA), 5 X miksi- menetelmää sekä syyseurauskaaviota.

Tuloksissa havaittiin, että merkittävin värähtelyaiheuttaja oli karalaatikon laakeripesien ja akselinkaulojen kuluminen, joka lisäsi välyksiä ja heikensi niiden tukevuutta. Kunnossapidon reaktiivinen toimintamalli on mahdollistanut kulumien ja välysten kasvamisen. Lisääntynyt värähtely nopeuttaa välysten muodostamista myös muissa komponenteissa iskukuormituksen takia. Voitelujärjestelmän epäpuhtaudet ja metallipartikkelien kertyminen kiertovoituun osoittivat, että suodatus tai tiivistys ratkaisut eivät toimi riittävällä tasolla, mikä on lisännyt laakerivaurioiden syntyä.

Lopputuloksena todettiin, että vaipanporauskoneen värähtelyn juurisyyt olivat laakeripesien kuluminen, aksiaalisen välyksen kasvu, voitelujärjestelmän epäpuhtaus sekä kunnossapitostrategian reaktiivinen luonne. Näiden tekijöiden yhteisvaikutus on johtanut karalaatikoiden ja voimansiirron elimien tasapainon heikkenemiseen ja värähtelyn voimistumiseen. Analyysin perusteella ennakoivan kunnossapidon ja kunnonvalvontajärjestelmän käyttöönotto, sekä rakenteiden korjaaminen toleranssien mukaisiksi, olisivat keskeisiä toimenpiteitä värähtelyn hallitsemiseksi.