Leukamurskaimen heilurin tappiliitoksen kehittämistutkimus

Abstract

Tässä opinnäytetyössä kehitettiin leukamurskaimen pidätinsylinterin ja heilurin välistä tappiliitosta. Työn tarve syntyi liitoksessa esiintyvästä kulumisesta, joka heikensi rakenteen käyttöikää ja aiheutti vaativia sekä aikaa vieviä huoltotoimenpiteitä. Työ toteutettiin kehittämistutkimuksellisena toimeksiantona Metso Finland Oy:lle, ja se rajattiin koskemaan Metson Nordberg C-sarjan leukamurskaimia.

Työn tavoitteena oli parantaa liitoksen kestävyyttä, toimintavarmuutta ja huollettavuutta mahdollisimman yksinkertaisella ja kustannustehokkaalla ratkaisulla. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuuskatsausta, laskennallista analyysiä, simulointitulosten tarkastelua sekä asiantuntijatietoon perustuvaa arviointia. Työssä analysoitiin liitokseen kohdistuvia kuormia, oskilloivaa liikettä, pintapaineita sekä tribologisia ilmiöitä, kuten kitkaa ja lämpötilan nousua, jotka vaikuttavat merkittävästi liitoksen kulumiseen.

Kehittämisvaihtoehdoista keskeisimmäksi nousi liukulaakerointiin perustuva holkkiratkaisu, jossa kuluminen ohjataan vaihdettavaan komponenttiin heilurirakenteen sijaan. Eri laakerimateriaalien soveltuvuutta arvioitiin kuormitus-, liikenopeus- ja lämpötilaolosuhteet huomioiden. Valitulle ratkaisulle määritettiin keskeiset suunnittelu- ja mitoitusperiaatteet, kuten välykset, sovitteet, pintapaineet sekä materiaalien kovuus- ja karheusvaatimukset.

Työn tulosten perusteella liukulaakerointiin perustuva ratkaisu parantaa merkittävästi liitoksen huollettavuutta ja käyttöikää sekä vähentää seisokkiaikoja. Ratkaisu tukee myös tuotteen elinkaariajattelua ja kestävän kehityksen tavoitteita. Työssä esitettyjä periaatteita voidaan soveltaa koko C-sarjan leukamurskaimiin, ja ne luovat perustan jatkokehitykselle ja mahdolliselle käytännön toteutukselle.

This thesis examined the performance and development potential of a heavily loaded pin joint used in the adjustment mechanism of a jaw crusher. The joint connects the tension cylinder to the pitman and is exposed to oscillating motion, high contact pressures and demanding operating conditions, which have led to premature wear and complex maintenance procedures in existing designs. The study was conducted as a development-oriented engineering project commissioned by Metso Finland Oy and focused on large Nordberg C-Series jaw crushers.

The work was based on analytical calculations, evaluation of kinematic simulation data and a review of relevant machine design and tribology literature. Key factors affecting wear behavior, such as joint loading, relative motion, frictional effects and thermal conditions, were analyzed to support design decisions.

The results demonstrate that introducing a plain bearing–based bushing solution significantly improves the joint’s functional reliability and maintainability. Wear is transferred to a replaceable component, reducing structural damage and maintenance downtime. The proposed design supports lifecycle-based engineering principles and provides a robust foundation for further product development and industrial implementation