Kartioliitoksen tolerointi GPS-standardia käyttäen : potkurin kartioliitos
Lehtinen, Yrjö (2014)
Lehtinen, Yrjö
Turun ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014121519711
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014121519711
Tiivistelmä
Opinnäytetyön kohdeyrityksenä oli Rolls-Royce Oy Ab:n Rauman toimipiste, joka on osa Rolls-Royce Marinea, joka on tunnettu 360° kääntyvien potkurilaitteiden valmistajana. Rauman toimi-pisteessä Rolls-Royce valmistaa erilaisilla spesifikaatiolla useamman eri kokoluokan potkurilait-teita erilaisiin käyttötarkoituksiin. Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia ja ratkaista potkurin kar-tioliitoksen asennukseen vaikuttavia ongelmia suunnittelun näkökulmasta valmistustekniikka huomioiden. Potkurin kartioliitoksen asennuksessa ilmenevät ongelmat johtuvat pääasiassa potkurin napakartiosta, jonka valmistaminen on erittäin haasteellista.
Tutkimuksen aluksi potkurin kartioliitoksen napakartion suunnittelun ja valmistuksen ongelman-määrittelyä selvitettiin käymällä läpi liitokseen vaikuttavia ongelmatekijöitä, joista yleisimpiä ovat pinnankarheus, kulma-, muotovirhe sekä pystyraita sekä ongelmiin vaikuttavia valmistusteknisiä tekijöitä.
Teoreettisesti potkurin kartioliitoksen napakartion suunnittelun ongelmaan haettiin ratkaisua tutkimalla kartioliitoksen toimintaperiaatteita sekä laskentamenetelmää, jonka perusteella Rolls-Royce on asettanut potkurin kartioliitokselle vähittäisvaatimukset. Lisäksi selvitettiin liitoksen sovittamista Rolls-Roycen napakartion tulkkaus- ja potkurin kokoonpano-ohjeiden avulla. Napa-kartiossa ilmenevien ongelmien ratkaisemiseksi tutkittiin myös teoriaa uusista geometrisen tuo-temäärittelyn standardeista (GPS).
Tutkimuksen kehitystyö toteutettiin kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin napakartioissa usein esiintyvien pystysuuntaisina raitoina olevien muotovirheistä johtuvien jän-nityspiikkien vaikutusta FEM-analyysillä. Toisessa kehitysvaiheessa analysoitiin ja verrattiin vanhan mitoituksen sallimia virheitä GPS-standardilla määritettyjen mitoitusten kanssa napa- ja akselikartioissa sekä kartiotulkeissa. Kehitysosan lopuksi esiteltiin napa- ja akselikartioiden sekä kartiotulkin konepiirustukset, joissa on sovellettu GPS-standardin mukaisia mitoituksia.
Tutkimuksen tuloksina potkurin kartioliitoksen asennukseen vaikuttavia ongelmia ratkaistiin soveltamalla napa- ja akselikartioiden sekä kartiotulkin konepiirustuksiin GPS-standardin mukaisia mitoituksia. GPS-standardin mukaisesti mitoitetuista ja valmistetuista napa- ja akselikartioista tulee helpommin asennettavia osia. Helpommin asennettavien osien avulla Rolls-Roycen on mahdollista saavuttaa ajallisesti ja siksi myös taloudellisesti huomattavia etuja. GPS-standardia on myös mahdollista soveltaa kaikissa Rolls-Roycen konepiirustuksissa.
Tutkimuksen aluksi potkurin kartioliitoksen napakartion suunnittelun ja valmistuksen ongelman-määrittelyä selvitettiin käymällä läpi liitokseen vaikuttavia ongelmatekijöitä, joista yleisimpiä ovat pinnankarheus, kulma-, muotovirhe sekä pystyraita sekä ongelmiin vaikuttavia valmistusteknisiä tekijöitä.
Teoreettisesti potkurin kartioliitoksen napakartion suunnittelun ongelmaan haettiin ratkaisua tutkimalla kartioliitoksen toimintaperiaatteita sekä laskentamenetelmää, jonka perusteella Rolls-Royce on asettanut potkurin kartioliitokselle vähittäisvaatimukset. Lisäksi selvitettiin liitoksen sovittamista Rolls-Roycen napakartion tulkkaus- ja potkurin kokoonpano-ohjeiden avulla. Napa-kartiossa ilmenevien ongelmien ratkaisemiseksi tutkittiin myös teoriaa uusista geometrisen tuo-temäärittelyn standardeista (GPS).
Tutkimuksen kehitystyö toteutettiin kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin napakartioissa usein esiintyvien pystysuuntaisina raitoina olevien muotovirheistä johtuvien jän-nityspiikkien vaikutusta FEM-analyysillä. Toisessa kehitysvaiheessa analysoitiin ja verrattiin vanhan mitoituksen sallimia virheitä GPS-standardilla määritettyjen mitoitusten kanssa napa- ja akselikartioissa sekä kartiotulkeissa. Kehitysosan lopuksi esiteltiin napa- ja akselikartioiden sekä kartiotulkin konepiirustukset, joissa on sovellettu GPS-standardin mukaisia mitoituksia.
Tutkimuksen tuloksina potkurin kartioliitoksen asennukseen vaikuttavia ongelmia ratkaistiin soveltamalla napa- ja akselikartioiden sekä kartiotulkin konepiirustuksiin GPS-standardin mukaisia mitoituksia. GPS-standardin mukaisesti mitoitetuista ja valmistetuista napa- ja akselikartioista tulee helpommin asennettavia osia. Helpommin asennettavien osien avulla Rolls-Roycen on mahdollista saavuttaa ajallisesti ja siksi myös taloudellisesti huomattavia etuja. GPS-standardia on myös mahdollista soveltaa kaikissa Rolls-Roycen konepiirustuksissa.