Moottorin suorahampaisen jakohammaspyörästön suunnittelu : Vinohammastuksen muuttaminen suoraksi ja vaikutukset melutasoon
Oravasaari, Timo (2013)
Oravasaari, Timo
Tampereen ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201305169072
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201305169072
Tiivistelmä
AGCO Powerin dieselmoottoreissa on alusta lähtien käytetty jakopään hammaspyörinä vinohampaisia hammaspyöriä niiden hiljaisen käyntiäänen takia. Vinohampaisten pyörien haittapuolena verrattuna suorahampaisiin pyöriin ovat kuitenkin akselinsuuntaisen voiman tuotto sekä kalliimmat kokonaiskustannukset. Paremman valmistustekniikan ja hammasprofiilien monipuolisemman muokattavuuden ansiosta meluero ei enää ole välttämättä kuitenkaan niin suuri. Työssä tutkittiin mahdollisuuksia suorahampaisten pyörien käyttöön AGCO Powerin moottoreissa. Haasteita muutostyöhön toivat rajoitteiden suuri määrä, joka johtui siitä, että moottori oli jo valmiiksi suunniteltu eikä muutoksia moottorin rakenteeseen hyväksytty. Täten akselivälit olivat ennalta määrätyt, välityssuhteiden täytyi pysyä suurimmaksi osaksi samoina ja edellisten takia myös hammaspyörien vierintähalkaisijoiden täytyi säilyä lähellä alkuperäisiä arvoja. Lisäksi hammaspyörästön käyntiäänen taso pyrkii kasvamaan muutostyön seurauksena. Analyyttisesti ja kokeellisesti tutkimalla etsittiin rajoitteiden puitteissa sopivat suorahampaiset hammaspyörät, joita sitten käytännön testeissä verrattiin alkuperäiseen pyörästöön. Käytännön testeissä pääpaino keskittyi hammaspyörästön tuottaman melun määrään.
Jatkotutkimuksiin valikoitui kaksi eri hammaskokoa, joista molemmista tehtiin valmistuspiirustukset ja toiset valmistettiin käytännön testejä varten. Testeissä mitatun melun ja hammaspyöräkotelon värinöiden lisäksi moottorin tuottama ääni nauhoitettiin kuuntelutestiä varten, jossa selvitetään melun ärsyttävyyttä koehenkilöin. Suunniteltu uusi suorahampainen pyörästö toimi erinomaisesti ja kokonaismelutasoa pystyttiin jopa pienentämään. Kuunteluarvioiden mukaan melun ärsyttävyys ei lisääntynyt merkittävästi vaikka pyörästön huomattiin tuottavan pienen lisä-äänen vinohampaiseen pyörästöön nähden.
Ennen uuden pyörästön sarjatuotannon aloittamista vaaditaan lisätestejä esimerkiksi kestävyydestä ja melutason suhtautumisesta lisäkuormitukseen. Jo saavutettuja tuloksia voisi vielä mahdollisesti parantaa suunnittelemalla pyörästö uudelleen ilman työkalurajoituksia ja hankkia uudet työkalut juuri tätä tarkoitusta varten.
Jatkotutkimuksiin valikoitui kaksi eri hammaskokoa, joista molemmista tehtiin valmistuspiirustukset ja toiset valmistettiin käytännön testejä varten. Testeissä mitatun melun ja hammaspyöräkotelon värinöiden lisäksi moottorin tuottama ääni nauhoitettiin kuuntelutestiä varten, jossa selvitetään melun ärsyttävyyttä koehenkilöin. Suunniteltu uusi suorahampainen pyörästö toimi erinomaisesti ja kokonaismelutasoa pystyttiin jopa pienentämään. Kuunteluarvioiden mukaan melun ärsyttävyys ei lisääntynyt merkittävästi vaikka pyörästön huomattiin tuottavan pienen lisä-äänen vinohampaiseen pyörästöön nähden.
Ennen uuden pyörästön sarjatuotannon aloittamista vaaditaan lisätestejä esimerkiksi kestävyydestä ja melutason suhtautumisesta lisäkuormitukseen. Jo saavutettuja tuloksia voisi vielä mahdollisesti parantaa suunnittelemalla pyörästö uudelleen ilman työkalurajoituksia ja hankkia uudet työkalut juuri tätä tarkoitusta varten.