Anodinostimen tuotekehitys

Abstract

Opinnäytetyö tehdään Outotec oyj:n Anode casting -tuotelinjan kanssa yhteistyössä. Anode casting -tuotelinja valmistaa kuparianodivalimoiden kalustoa.

Työn tarkoituksena oli mitoittaa pidennetty versio nostovarresta, luoda toimiva geometria ja suorittaa lujuustarkastelut, jotta rakenne on kestävä ja täyttää kestoikävaatimuksen, sekä tehdä toimeksiantajalle valmistuskuvat. Anodinostimen tehtävä on hakea anodi valumuotista ja viedä se vedellä täytettyyn jäähdytysaltaaseen.

Työssä tehdyt geometria -ja liikeratatarkastelut sekä nostovarren mallinnus tehtiin Solid Works -ohjelmalla. Lujuuslaskelmat tehtiin väsyttävän kuormituksen suhteen tarkastelemalla maksimijännitysvaihteluita. Rakenteesta määritettiin sijainnit, joihin kohdistuu suurimmat jännitysvaihtelut. Nostovarren liikerata jaetiin seitsemään kulma-asemaan, jolla pyrittiin tarkastelemaan koko liikeradan aikaiset kuormituk-set. Jokaiselle kulma -asemalle suoritettiin FEM-analyysi, ja analyysin tulokset kerättiin Excel -taulukoihin, joilla laskenta suoritettiin.

Työssä analysoitiin alkuperäisen nostovarren geometrian mukaan pidennetty nostovarsi, josta kriittisimmät kohdat paikallistettiin. Tämän perusteella nostovarren geometriaa aloitettiin optimoimaan, jotta jännitysvaihteluita saataisiin pienemmiksi. Nostovarresta luotiin yhteensä kolme eri geometriaa, joista tulosten ja valmistettavuuden perusteella valittiin paras. Työn aikana nostovarren jännityksiä saatiin pienennettyä siten, että vaikka momenttivarsi pidentyi, päästiin varmuuskertoimia noudattaen nostovarren kestoiässä reilusti yli vaaditun.

Outotec Oyj saa tämän työn perusteella vaihtoehtoisen, pidemmän nostovarren anodinostimeen, jonka avulla laitteiden keskinäisiä etäisyyksiä voidaan kasvattaa ja valimolaitteisiin kohdistuvia lämpökuormia pienentää. Lisäksi laitteiden huolto helpottuu, koska laitteiden sijoitteluun saadaan pelivaraa ja enemmän tilaa laitteiden välille.

This thesis was made for Outotec Oyj´s anode casting- product line. Outotec´s anode casting -product line manufactures equipment for copper anode foundries.

The purpose of this thesis was to create a new design of lifting arm, create a geometry which suits other foundry devices, run strength calculations to make sure that the lifetime of the structure meets its requirements and make manufacturing drawings for Outotec

Reviews and 3D- modelling were made by using Solid Works software. Strength calculations were made by terms of fatiguing load, inspecting maximum variations of tension. The paths of movement were in-spected in seven different positions, to get accurate results of structures loads. FEM- analyses were run in every position. Results of FEM- analyze were solved with Microsoft Excel.

The most critical parts of lifting arm were localized after the first analysis, and according to results the geometry was modified. In total, three different geometries of lifting arm were created. By analyzing structure and modifying geometry, lifting arm achieved its requirements of lifetime By this thesis Outotec Oyj gets an alternative solution for lifting arm. Longer lifting arm gives more space between devices, reduces thermal loads and easier the maintenance of devices.