Teollisuuspuhaltimien runkorakenteiden ja siipipyörien suunnittelu

Abstract

Tämä diplomityö tehtiin Voikkaalla Dust Control Systems Oy:lle. Työ on osa teollisuuspuhaltimien tuotekehitystä yrityksen olemassaolevan puhallinratkaisujen, sekä suunnitteluprosessin kautta. Työn tavoitteena oli tutkia puhaltimen toiminnasta aiheutuvan värähtelyn vaikutusta puhaltimen rakenteisiin nykyisillä puhallinmalleilla, sekä tutkia eri rakenneratkaisujen käyttöä yrityksen normaalista tuotelinjasta suuremmilla puhaltimilla. Työ toteutettiin kahden toteutuneen puhallinprojektin yhteydessä, joiden rakenteellisia ominaisuuksia pyrittiin arvioimaan normaalin suunnitteluprosessin ohella puhallinkomponenttien mitoituksen suhteen. Molemmat projektit olivat yrityksen mittakaavassa huomattavan suuria sekä suunnittelultaan haastavia, joten ne sopivat diplomityön toteutukseen hyvin. Suunnittelussa käytettiin FE-mallinnukseen Femap ja COMSOL-ohjelmistoja, sekä värähtelyn simulointiin yliopistolla kehitettyä RoBeDyn – laskentaohjelmaa. Työn aikana todettiin, että tarkempi FE-mallinnus yrityksen valmiista 3D-malleista on varsin hankala toteuttaa ja vaatisi mallien suunnittelun erityisesti lujuuslaskentaa varten. Laskennassa päädyttiin käyttämään yksinkertaistettuja malleja, joiden avulla saatiin johdonmukaisia arvioita puhaltimien toiminnasta eri materiaalivahvuuksilla. Käytännössä tuloksien oikeellisuutta päästään arvioimaan kesällä 2015 puhaltimien valmistuttua.

This master’s thesis was written in Voikkaa for Dust Control Systems Oy. The thesis is a part of product development for the company’s centrifugal fans through the existing fan models and planning process. The aim for the thesis was to study the vibrations caused by the fan’s operation and its effect on the framework as well as to examine different solutions for the frame construction for bigger fan models outside the company’s normal product range. The thesis was put into practice with two fan projects, which structural attributes were evaluated next to the normal design process of the fan components. Both projects were large and challenging to design, so they were well suited for a master’s thesis. Tools used for the FEM designing were Femap and COMSOL softwares, and the University’s RoBeDyn software were used for the simulation of the vibrations. During the thesis were realized that an accurate FEM modelling were hard to accomplish with the existing 3D-models, and it would require the models to be designed especially for strength calculation. The use of simplified models were chosen, which were able to get consistent estimates of fan functioning on different material strengths. In practice the results can be evaluated in summer 2015 when the fans are manufactured.