Päällystyskoneiden runkojen värähtelyiden FE-analysoinnin kehittäminen

Abstract

Työssä kehitettiin päällystyskoneen runkojen FE-analysointia erityisesti vastelaskennan kannalta, joskin myös ominaistaajuuslaskennan tarkentamiseksi esitettiin parannuksia. Työssä rajoitutaan harmonisten telaherätteiden aiheuttamien vasteiden analysointiin. . Työssä käsitellään värähtelyjen teoriaa ja tarkastellaan Abaqus-ohjelmiston (versio 5.8) laskentamenetelmiä vakiotilan värähtelyvasteen laskemiseksi. FEM-mallin rakenteeseen liittyen käsitellään perustuksien ja maaperän, konepalkin ja telaherätteiden mallintamista ja mallinnuksen laajuutta. Telaherätteitä käsitellään yksittäisen telan ja telojen samanvaiheisuuden kannalta. Samanvaiheisuutta tutkitaan työssä kehitetyllä summafunktiolla. Värähtelyjen mittaukseen FEM-mallien verifioimiseksi esitetään parannuksia. Nykyinen mallinnustapa käsitellään lyhyesti. Parannusehdotuksia kokeiltiin mallintamalla Rauma 400-päällystyskone ja vertaamalla tuloksia mitattuihin. Laskennan tulokset vastasivat vaihtelevasti mittaustuloksia, mittaustulosten puutteellisuus vaikeutti vertailua. Tulosten perusteella herätetiedon parantaminen on perusteltua ja mallin laajennus lisää todenmukaisuutta. Maaperän huomiointi vaikuttaa ennen kaikkea ominaistaajuuksiin ja muotoihin ja suora ratkaisutapa on käyttökelpoinen vasteen laskentamenetelmä otettaessa maaperä huomioon.

In this work the FE-analysis of vibrations of a coater frame was developed especially from the point of view of response calculation. Only harmonic excitation was considered. Suggestions are also made to increase the accuracy of the natural frequency calculation. This work deals with the theory of vibration and the steady-state response calculation methods of Abaqus version 5.8. Relating to the the structure of a FEM-model, the size of the modelling is commented and the modelling of foundations, soil, machine beam and excitations are studied. Excitations are studied from the point of view of an individual roller and a roller group with a various number of in-phase rollers. The roller groups are studied by using the sum function developed in this work. Improvements are suggested to verify FEM by vibration measurements. Present modelling method is introduced briefly. Suggestions are tested by modelling Rauma 400-coater and by comparing the results to the measurements. Correspondence between calculations and measurements varied, inadequacy of measurements made comparison difficult. According to the results the improvement of excitation knowledge is justified and the enlargement of models makes them more realistic. The modelling of soil effects especially on the natural frequencies and modes. The direct-solution calculation is useful method when the soil is taken into account.