Puristimen voimanmittauksen mallinnus elementtimenetelmällä

Abstract

Puristusten laadunvalvonnalla voidaan varmistaa, että puristusprosessin vaiheet sujuvat suunnitellulla tavalla. Puristusprosessia voidaan leukojen asematiedon lisäksi seurata muun muassa puristuspaineen ja -voiman mittauksella. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan kirjallisuuteen, aikaisempiin tutkimuksiin ja simulointeihin pohjautuen mittaustekniikan hyödyntämistä puristusten laadunvalvonnassa sekä jännityksen ja venymän lujuusopillista käyttäytymistä. Puristimen leuoissa esiintyviä venymiä tutkitaan tietokonemallinnuksella käyttäen staattista elementtimenetelmää. Työn pääpaino on puristusleukojen venymien simuloinneissa ja niistä saatujen tulosten vertailussa. Tutkimuksessa keskitytään erityisesti radiaalisten ja aksiaalisten venymien simulointiin. Venymänmittaukseen vaikuttavia muuttujia ovat puristettavan kappaleen leveys, halkaisija ja sijainti sekä näiden suhde puristusvoimaan. Tässä työssä saatujen tulosten perusteella kaikki edellä mainitut muuttujat vaikuttavat puristusvoimanmittaukseen. Kappaleen leveyden ja halkaisijan muuttaminen suhteessa puristusvoimaan on lineaarista, eli muutoksen suhde on helposti ennustettavissa. Sijainnin vaikutus on vastaavasti epälineaarista. Tutkimustulosten pohjalta esitetään suositus puristimen voimanmittausanturoinnin toteutukselle. Leukojen anturointi on mahdollista toteuttaa seuraavilla mittausmenetelmillä: asettamalla anturi radiaalisesti perusleuan kylkipintaan tai aksiaalisesti perusleuan rakenteen sisään. Suosituksessa anturointi sijoitetaan perusleuan kylkipinnalle lähinnä helpon jälkiasennettavuuden takia. Vaihtoleukojen leveyksille ja halkaisijoille annetaan kalibrointikertoimet, joilla puristusvoima-alue skaalataan leualle sopivaksi. Puristettavan kappaleen paikoituksessa käytetään mekaanista rajoitinta, jonka avulla kaikki puristukset alkavat samasta kohtaa.