Vaihdesarjan hyötysuhteen parantaminen
Koukkunen, Iivar (2022)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022092720525
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022092720525
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, millaisilla menetelmillä pystytään kehittämään teollisuusvaihteen hyötysuhdetta. Näitä menetelmiä tutkittiin käytännön kokeilla, koska teoreettisten laskentamallien ei uskota olevan riittävän tarkkoja tulosten määrittämiseen. Tutkittaviksi kohteiksi valittiin viisi: laakereiden esikiristyksen pienentäminen, laakereiden kitkojen pienentäminen korkean hyötysuhteen laakereilla, hammaspyörien pinnanlaadun parantaminen ja sen vaikutus tehohäviöihin, huulitiivisteiden kitkojen vaikutus kokonaistehohäviöön ja voiteluhäviöiden tutkiminen öljyn pinnan korkeuden madaltamisella. Näillä koeajoilla määritettiin teollisuusvaihdesarjan termiikan laskenta uudelleen.
Työn toimeksiantaja on teollisuusvaihteita valmistava yritys SEW Industrial Gears Oy. Koeajot suoritettiin yrityksen testitiloissa Karkkilassa. Koeajot toteutetaan kahta identtistä vaihdetta käyttäen back-to-back periaatteella, eli; moottori-vaihde-vaihde-generaattori. Koeajoja mitattiin kahdella momenttianturilla ja lämpöantureilla.
Laakereiden kitkojen pienentäminen pinnoitetulla laakerilla jäi tämän opinnäytetyön puitteissa tutkimatta pinnoituksia suorittavien yritysten pitkien toimitusaikojen takia. Hammaspyörien pinnanlaadun parantaminen mikrokiillotuksen kaltaisella prosessilla jäi tutkimatta, koska yrityksille, jotka tätä palvelua tarjosivat, hammaspyörien moduuli oli liian pieni, jotta mikrohionnassa käytettävä hiontapartikkeli mahtuisi hampaanjuuren väliin. Laakereiden esikiristyksen pienentäminen antoi lupaavia tuloksia tehohäviöiden pienentämiseksi. Öljynpinnan alentaminen pienensi tehohäviöiden määrää. Koeajoissa selvisi, että pyörimissuunnalla oli suuri merkitys vaihteen hyötysuhteeseen. Parempi hyötysuhde toiseen suuntaan ei selittynyt vain kartiohammaspyörän edullisemmalla pyörimissuunnalla. Osasyyksi oletetaan öljyn leikkautuminen hammaspyöräparin rynnössä, ja se miten öljy ohjautuu tästä suoraan laakerille.
Työn toimeksiantaja on teollisuusvaihteita valmistava yritys SEW Industrial Gears Oy. Koeajot suoritettiin yrityksen testitiloissa Karkkilassa. Koeajot toteutetaan kahta identtistä vaihdetta käyttäen back-to-back periaatteella, eli; moottori-vaihde-vaihde-generaattori. Koeajoja mitattiin kahdella momenttianturilla ja lämpöantureilla.
Laakereiden kitkojen pienentäminen pinnoitetulla laakerilla jäi tämän opinnäytetyön puitteissa tutkimatta pinnoituksia suorittavien yritysten pitkien toimitusaikojen takia. Hammaspyörien pinnanlaadun parantaminen mikrokiillotuksen kaltaisella prosessilla jäi tutkimatta, koska yrityksille, jotka tätä palvelua tarjosivat, hammaspyörien moduuli oli liian pieni, jotta mikrohionnassa käytettävä hiontapartikkeli mahtuisi hampaanjuuren väliin. Laakereiden esikiristyksen pienentäminen antoi lupaavia tuloksia tehohäviöiden pienentämiseksi. Öljynpinnan alentaminen pienensi tehohäviöiden määrää. Koeajoissa selvisi, että pyörimissuunnalla oli suuri merkitys vaihteen hyötysuhteeseen. Parempi hyötysuhde toiseen suuntaan ei selittynyt vain kartiohammaspyörän edullisemmalla pyörimissuunnalla. Osasyyksi oletetaan öljyn leikkautuminen hammaspyöräparin rynnössä, ja se miten öljy ohjautuu tästä suoraan laakerille.