Tyrannosaurus T990X murskaimen sähkökäytön suunnittelu
Jukarainen, Arttu (2024)
Jukarainen, Arttu
2024
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202404035585
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202404035585
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli löytää BMH Technologyn suurim-malle yhdyskuntajätemurskaimelle sähköinen käyttölaiteratkaisu. Lisäksi työssä simuloitiin kolme moottorivaihtoehtoa aiemmin mitatulla hydrauliikka-käytön painedatalla, jonka avulla tehtiin vertailu näiden kolmen käyttölait-teen välillä.
Sähköistä käyttölaiteratkaisua suunniteltaessa huomioin nykyisen hydrauli-sen käyttölaitteen fyysisen koon sekä kiinnityksen, joka asetti sähkömootto-rille erityisen vaatimuksen sen koon suhteen. Tavoitteena oli antaa asiak-kaille mahdollisuus hydraulisen murskaimen modernisointi tulevaisuudessa sähköiseen käyttölaitteeseen, ennen kuin murskaimen mekaaninen käyt-töikä lähenee loppuaan ja asiakkaan tulee tarkastella koko murskaimen uu-sintaa.
Sähköinen käyttölaite ilman vaihdelaatikkoa, joka olisi yhtä tehokas kuin hydrauliikka, oli hyvin vaikea löytää. Vaihtoehtoja löytyi kuitenkin yhteensä kolme, joista yksi vaihtoehto oli kuitenkin jopa tehokkaampi kuin nykyinen hydraulinen vaihtoehto. Tutkittuani hydrauliikasta mitattuja paineita, tulin kuitenkin siihen tulokseen, että hydrauliikan suurin mahdollinen teoreetti-nen huippuvääntö ei ole välttämättömyys sähköiselle käyttölaitteelle. Hyd-rauliikasta nauhoitetulla datalla sai tehtyä Exceliin graafin, joka näytti pai-neet 5 millisekunnin mittausvälein. Huippupaineet olivat hyvin lyhytkestoi-sia, sillä roottorin inertia on se, joka tekee murskauksen, eikä varsinaisesti hydraulinen paine. Tein sitten samasta mitatusta paineesta samanlaisen graafin Exceliin, mutta siihen oli muutettu paine momenteiksi, jossa roottorin kierrosnopeudeksi oletettiin tasainen 100 kierrosta minuutissa. Kaikilla vaih-toehdoilla on suurempi nimellinen momentti kuin nykyisellä hydrauliikka-käytöllä, sekä myös suurempi keskiarvollinen momentti. Tämä aiemmin mi-tattu data tehtiin mittapisteiksi simulaatiota varten SimuLinkiin ulkoiseksi kuormaksi. Yrityksellä on mitattua dataa värinöistä, mutta tätä ei voitu simu-loida, sillä en onnistunut saamaan selville miten tämä onnistuisi SimuLinkil-lä.
Vertailun perusteella sähköinen käyttölaite on selvästi parempi vaihtoehto, sillä sähkömoottorit kuluttavat huomattavasti vähemmän energiaa ja tarvit-sevat huomattavasti vähemmän varaosia sekä huoltotoimenpiteitä elinkaa-rensa aikana. Hintavertailua en voinut tehdä, sillä neuvottelut eivät ole edenneet niin pitkälle, eikä yrityksellä ole aiempaa kokemusta kestomag-neettimoottoreista.
Opinnäytetyön tuloksena yrityksellä on nyt kolme eri vaihtoehtoa, joilla jat-kaa sähköisen käyttölaitteen kehittämistä.
Sähköistä käyttölaiteratkaisua suunniteltaessa huomioin nykyisen hydrauli-sen käyttölaitteen fyysisen koon sekä kiinnityksen, joka asetti sähkömootto-rille erityisen vaatimuksen sen koon suhteen. Tavoitteena oli antaa asiak-kaille mahdollisuus hydraulisen murskaimen modernisointi tulevaisuudessa sähköiseen käyttölaitteeseen, ennen kuin murskaimen mekaaninen käyt-töikä lähenee loppuaan ja asiakkaan tulee tarkastella koko murskaimen uu-sintaa.
Sähköinen käyttölaite ilman vaihdelaatikkoa, joka olisi yhtä tehokas kuin hydrauliikka, oli hyvin vaikea löytää. Vaihtoehtoja löytyi kuitenkin yhteensä kolme, joista yksi vaihtoehto oli kuitenkin jopa tehokkaampi kuin nykyinen hydraulinen vaihtoehto. Tutkittuani hydrauliikasta mitattuja paineita, tulin kuitenkin siihen tulokseen, että hydrauliikan suurin mahdollinen teoreetti-nen huippuvääntö ei ole välttämättömyys sähköiselle käyttölaitteelle. Hyd-rauliikasta nauhoitetulla datalla sai tehtyä Exceliin graafin, joka näytti pai-neet 5 millisekunnin mittausvälein. Huippupaineet olivat hyvin lyhytkestoi-sia, sillä roottorin inertia on se, joka tekee murskauksen, eikä varsinaisesti hydraulinen paine. Tein sitten samasta mitatusta paineesta samanlaisen graafin Exceliin, mutta siihen oli muutettu paine momenteiksi, jossa roottorin kierrosnopeudeksi oletettiin tasainen 100 kierrosta minuutissa. Kaikilla vaih-toehdoilla on suurempi nimellinen momentti kuin nykyisellä hydrauliikka-käytöllä, sekä myös suurempi keskiarvollinen momentti. Tämä aiemmin mi-tattu data tehtiin mittapisteiksi simulaatiota varten SimuLinkiin ulkoiseksi kuormaksi. Yrityksellä on mitattua dataa värinöistä, mutta tätä ei voitu simu-loida, sillä en onnistunut saamaan selville miten tämä onnistuisi SimuLinkil-lä.
Vertailun perusteella sähköinen käyttölaite on selvästi parempi vaihtoehto, sillä sähkömoottorit kuluttavat huomattavasti vähemmän energiaa ja tarvit-sevat huomattavasti vähemmän varaosia sekä huoltotoimenpiteitä elinkaa-rensa aikana. Hintavertailua en voinut tehdä, sillä neuvottelut eivät ole edenneet niin pitkälle, eikä yrityksellä ole aiempaa kokemusta kestomag-neettimoottoreista.
Opinnäytetyön tuloksena yrityksellä on nyt kolme eri vaihtoehtoa, joilla jat-kaa sähköisen käyttölaitteen kehittämistä.