Värähtely MIG/MAG-langansyöttölaitteissa

Abstract

Työn tavoitteena oli selvittää värähtelyä aiheuttavat tekijät MIG/MAG-langansyöttölaitteissa, jotta näiden laadunvalvontaa voidaan kehittää. Työssä selvitettiin aluksi kirjallisuuskatsauksena värähtelyn teoriaa. Pääpainona oli tutkia vaihteistojen värähtelyjen syntytapoja sekä värähtelyn mittaus- ja analysointimenetelmiä. Teoria liittyi pääosin värähtelymittauksilla suoritettavaan kunnonvalvontaan. Työssä tutkittiin lisäksi langansyöttölaitteiden rakennetta ja mahdollisia vikaantuvia komponentteja. Mahdollisia vikaantuvia komponentteja olivat hammaspyörät ja liukulaakerit.

Teorian pohjalta suunniteltiin ja toteutettiin värähtelymittaukset ja -analysointi langansyöttölaitteille ja arvioitiin mahdolliset komponenttien vikataajuudet. Värähtelymittaukset tehtiin sekä ehjillä, että linjausvirheellisillä langansyöttölaitteilla. Värähtelymittaukset suoritettiin yhdellä langansyöttölaitemallilla. Linjausvirhe toteutettiin korotuslaattojen avulla. Langansyöttölaitteiden värähtelyä testattiin ilman vastuskuormaa. Tuloksissa vertailtiin ehjien ja linjausvirheellisten langansyöttölaitteiden kiihtyvyyden ja nopeuden spektrejä toisiinsa eri pyörimisnopeuksilla. Taajuuksia verrattiin moottorin pyörimisnopeuteen.

Vikataajuuksista korostui kaksi ryntötaajuutta, jotka vastasivat 4,8X- ja 14X-taajuuksia. Ryntötaajuuksien lisäksi vikataajuuksien ulkopuolelta havaittiin tasavirtamoottorin ankkurikäämien aiheuttama 5X-taajuus ja rakenteen ominaistaajuudet. Linjausvirhe korosti erityisesti ominaistaajuuksia ja ryntötaajuuksia.

The aim of this work was to identify the factors causing vibrations in MIG/MAG wire feeders to improve their quality control. The theory of vibrations was examined through a literature review. The focus was on investigating the origins of gearbox vibrations and the methods for measuring and analyzing vibrations. The theory was mostly related to condition monitoring performed with vibration measurements. Additionally, the study investigated the structure of wire feeders and possible failing components. The possible failing components included gears and sliding bearings.

Based on the theory, vibration measurements and analyses were designed and conducted for the wire feeders. The possible fault frequencies of the components were also evaluated. Vibration measurements were carried out on unbroken and misaligned wire feeders. The vibration measurements were performed on one model of wire feeder. Misalignment was achieved using shims. The wire feeder vibrations were tested without a load. The results compared the acceleration and velocity spectra of unbroken and misaligned wire feeders at different rotational speeds. The frequencies were compared to rotational speed of the motor.

Two gear mesh frequencies 4,8X and 14X were emphasized in the fault frequencies. In addition to these fault frequencies, a 5X frequency caused by the DC motor’s armature windings and the natural frequencies of the structure were observed. Misalignment particularly highlighted the natural frequencies and the gear mesh frequencies.