Konstruktion av balanseringsutrustning

EXAMENSARBETE

Universitetstryckeriet, Luleå

John Eriksson Wiik

Konstruktion av

balanseringsutrustning

HÖGSKOLEINGENJÖRSPROGRAMMET Maskinteknik

Luleå tekniska universitet

Institutionen för Tillämpad fysik, maskin- och materialteknik Avdelningen för Maskinelement

2007:24 HIP • ISSN: 1404 - 5494 • ISRN: LTU - HIP - EX - - 07/24 - - SE

2007:24 HIP

Sammanfattning

Syftet med arbetet är konstruera en balanseringsutrustning för pump- och fläkthjul åt Billerud Karlsborg.

Det finns en balanseringsutrustning på företaget idag, men den klarar inte av alla dimensioner på pump/fläkthjulen varför en bättre lösning vore önskvärd. Målet med det här projektet är att kunna presentera en lösning på en balanserings utrustning i form av ritningar på själva

stålkonstruktionen samt ett förslag på hur drivning av utrustningen skall ske. Därmed skall projektet tillhandahålla Billerud med tillräcklig information för att en ny

balanseringsutrustning skall kunna tillverkas. Utrustningen bör klara av att balansera rotorer med en vikt på upp till 250kg och en största diameter på 1500mm.

Samtliga delar i balanseringsutrustningen som gjorts i det här projektet har blivit uppritade i Autodesk Inventor. Projektet har resulterat i en balanserings utrustning dimensionerad att klara ovan beskrivna krav.

Förord

Rapporten sammanfattar ett arbete som gått ut på att konstruera en balanseringsutrustning för Billerud karlsborg. Projektet är ett examensarbete som gjorts som avslutning på

maskiningenjörslinjen vid Luleå Tekniska Universitet.

Examensarbetet har gjorts för Billerud karlsborg under våren 2007.

Jag skulle vilja tacka samtliga personer som har hjälpt till med att ge tips och råd och svarat på frågor. Ett stort tack.

Särskilt tack till följande:

- Patrik Johansson, handledare, Billerud.

- Bernt Strömberg, Billerud.

- Lars-Erik Landström, Billerud.

- Gert Eriksson, Billerud.

- Stefan Harila, Billerud.

- Daniel Nyman, Billerud.

- Jan Andersson, VMI.

- Jan-Olov Aidanpää, handledare och examinator LTU.

Innehållsförteckning

Företaget 1… … … .4

Problembeskrivning 1.1… … … ....4

Mål 1.2… … … 4

Metod 2… … … ...4

Balansering på Billerud 2.1… … … ...4

Syfte 2.2… … … ...5

Upplägg 2.3… … … ...6

Stomme 2.4… … … ...6

Bord och drivenhet 2.5… … … ...7

Lagring 2.6… … … ..8

Elmotorn 2.7… … … ...9

Flexibelt fäste 2.8… … … ...9

Avlastning för gummikuddar 2.9… … … ..11

Skyddskåpa 2.10… … … ..11

Givare och mätinstrument 2.11… … … ..12

Kostnadsberäkning… … … ..14

Diskussion och slutsats… … … 15

Referenser… … … .16

1 Företaget

Billerud bildades 2001 genom en sammanslagning av AssiDomäns pappersbruk Skärblacka, Karlsborg och Stora Ensos pappersbruk Gruvön.

Massatillverkningen i Karlsborg har anor som går tillbaka till början av 1900-talet. Idag är Billerud Karlsborg regionens (östra Norrbottens) klart största industri. Bruket omfattar en massalinje, en pappersmaskin, en bestrykningsmaskin och en upptagningsmaskin för avsalumassa. Karlsborg är en av Europas ledande leverantörer av vitt säckpapper men tillverkar också vitt kraftpapper och vit långfibrig sulfatmassa för avsalu.

Produktionskapaciteten ton/år är: 130 000 ton kraftpapper och 170 000 ton avsalumassa.

Billerud Karlsborg har idag 430st anställda.

1.1 Problembeskrivning

Syftet med det här arbetet är konstruera en balanseringsutrustning för pump- och fläkthjul.

Kraven på utrustningen är att den ska:

-klara en vikter upp till 250kg.

-klara diametrar upp till 1500mm.

-klara varvtal upp till 1500rpm.

-klara axeldiametrar från 10 till 100mm genom ett utbytbart/flexibelt fäste.

- skall utrustas med hållare/fästen för två vibrations givare.

- Uppfylla säkerhets krav samt krav på god

arbetsmiljö.

Det finns en balanseringsutrustning på företaget idag men då denna är av en lite bristfällig konstruktion och inte klarar av alla dimensioner på först och främst fläkthjulen så behövs en bättre lösning.

1.2 Mål

Målet med det här projektet är att kunna presentera en lösning på en balanseringsutrustning i form av ritning på själva stålkonstruktion och ett förslag på drivning av utrustningen. Kort och gott förse billerud med tillräckligt mycket information för att en egen balanseringsutrustning skall kunna tillverkas.

2 Metod

Arbetet med det här projektet startades med en demonstration av den befintliga utrustningen på företaget. Sedan har en balanserings bänk del för del konstruerats och ritats upp i Autodesk inventor. Nedan följer en beskrivning av konstruktionen på den befintliga utrustningen samt en förklaring av hur det går till att balansera ett pump/fläkt hjul på billerud karlsborg idag.

Sedan får den nya bänkens samtliga delar en grundlig beskrivning del för del.

2.1 Balansering på Billerud

Billerud har idag en liten balanseringsutrustning för pump och fläkthjul, problemet med den är att konstruktionen är för liten och för klen för att kunna balansera främst de större

fläkthjulen. Dagens utrustning är byggd så att en axel(1) med lagerhus(2) står på en tjock stål platta(3)(t ˜ 20mm), plattan står i sin tur på gummi kuddar(4)(4st). Rotorn som sen ska balanseras fästs på axelns(1) kona(5), när axeln sedan roterar kommer obalansen i rotorn att orsaka att plattan börjar svänga fram och tillbaka p.g.a. gummikuddarna, denna

svängning mäts sedan med induktiva(6) givare som sitter fast inspända utanför stål plattan(3), varvtalet på axeln(1) mäts med en givare(7) placerad ovanför axeln(1) givaren mäter varvtalet via en reflex tejp placerad på axeln(1), på det här sättet får man obalansens storlek i rotorn.

Fig:1 Fig:2

För att sedan ta reda på var obalansen befinner sig så görs en ny mätning den här gången med en testvikt med känd massa utplacerad på rotorn. Var på rotorn testvikten placeras beror på hur stor obalansen är, är den stor så kan en statisk balansering först göras för att bestämma ungefär var testvikten skall sitta, det går till så att man roterar rotorn något varv och kontrollerar om det är någon punkt på rotorn som hela tiden är riktad nedåt när rotationen upphör, om så är fallet placeras testvikten 180° från den punkten. Att det här förfarandet inte alltid används beror på att om obalansen är liten så kan kraften som krävs för att rotera axeln vara större än kraften som obalansen verkar med. Om så är fallet får man helt enkelt chansa när man placerar ut testvikten(ofta sätts testvikten vid 0º). När mätningen med testvikt är utförd kommer mätinstrumentet att ge ett förslag på en ny punkt att placera testvikten,

punkten ges i antal grader från testviktens ursprungliga läge mot rotationsriktningen. Det som nu görs är att antingen man slipar bort material 180° från den punkt som instrumentet angett alltså obalansens läge, eller så svetsar man på material i den punkt som instrumentet visar.

Axeln på vilken balanseringen sker drivs av en frekvensstyrd elmotor(8), det innebär att man kan reglera varvtalet på motorn fritt. Kraft överföringen mellan motor och utgåendeaxel sker med o-ringar(9) på två remskivor(10) med utväxlingen 1:1.

Fig:3 Fig:4

2.2 Syftet

Syftet med det här projektet är att skapa en stabilare konstruktion så att även de större

rotorerna går att balansera. Samtliga delar av den befintliga utrustningen kommer att bytas ut.

Nya mätinstrument och givare finns redan på företaget eftersom man har tänkt börja göra vibrations mätningar ute i fabriken och har därför redan köpt in utrustningen. Största skillnaden mot de befintliga mätinstrumenten är att de nya givarna inte är induktiva givare utan de mäter acceleration de är så kallade accelerometrar. Ett önskemål från billerud finns att även slopa remdriften för en mera direkt drift. Detta för att man ska slippa byta ut och/eller spänna remmarna jämt då bänken ibland står oanvänd i månader.

5

1 2

3

4

6 5

10

8 9

7

2.3 Upplägget

Tidigt i projektet bestämdes att rotorerna som ska balanseras monteras liggande på bänken istället för stående montering vilket är fallet i dag. Detta val gjordes efter undersökning av befintliga balanseringsutrustningar där det visade sig att i de fall när det handlade om en större rotor som balanseras så användes oftast ett liggande montage. Dessutom så kändes det mer fördelaktigt att de enda krafter som verkar radiellt är de krafter som obalansen skapar. Som tidigare beskrivits så hade den gamla bänken gummi kuddar som fjädrande element för att förstärka vibrationerna som obalansen skapar, detta för att få noggrannare mätningar. Att just gummi kuddar används som fjädrande element är ingen slump utan det beror på att

egensvängningsfrekvensen eller resonans frekvensen som den kallas är låg för gummi omkring 2Hz, lite beroende på styvheten hos gummit. Detta gör gummi till ett bra alternativ som fjädrande element i vårt fall, eftersom det är tänkt att balanseringen ska ske vid 25Hz.

Man vill undvika att resonans frekvensen hamnar på driftsvarvtalet eftersom man då får en okontrollerad svängning som gör det omöjligt att balansera. Av den anledningen har en kontroll beräkning gjorts för att säker ställa att resonans frekvensen inte hamnar på driftsvarvtalet. Resonans frekvensen beror på gummits styvhet och lastens massa enligt följande: (1) f = 1/(2*p)*v(k/m), (där k = gummits fjäderkonstant, f = resonans frekvensen och m= lastens massa). Fjäderkonstanten får man enligt följande: k = (A*E)/L, (där A = arean, E = elasticitetsmodulen och L= längden). Resultatet blev att resonans frekvensen sjunker ju mer massa som lastas på bänken d.v.s ju tyngre rotor som skall balanseras. Detta innebär att den kritiska punkten skulle vara när man balanserar den lättaste rotorn. Därför gjordes ovan visade beräkningar för bänken utan någon rotor, alltså med endast massan för bordskivan och motorpaketet inräknat, dessa beräkningar visade att även utan någon rotor så hamnade resonans frekvensen omkring 2Hz, vilket betyder att resonans frekvensen inte kommer att innebära några som helst problem. Alla ovanstående beräkningar är gjorda på simrits vibrationsisolator typ C både den största och den minsta storleken på dessa isolatorer är testade och ingen av dem gav några problem med resonans frekvensen(låg fortfarande under 5Hz). Vilken storlek, hårdhet och hur många vibrationsisolatorer(max 16) som billerud vill använda beror helt och hållet på vad som funkar bäst med de rotorer som ska balanseras.

2.4 Stommen

Eftersom kravet var att bänken skulle bli stabil så valdes grova rektangulära rör(100*50*5) att utgöra bänkens yttre skal(11), sedan valdes fyrkantrör(50*50*5) för bänkens inre skal(12).

Bänkens fötter har försetts med hål för att kunna skruvas fast i golvet. Gummikuddar(13) har används som fjädrande element av samma anledning som nämnts tidigare, bänken är gjord med 16st gummi kuddar men med möjligheten att enkelt ta bort eller byta ut kuddarna. Själva gummikuddarna är gjorda i naturgummi p.g.a. att naturgummi har låg dämpning, god

elasticitet samt bra mekaniska egenskaper även vid låga hårdheter. Gummi kuddarna(figur:5) består av två gängade metall brickor sammanvulkade med en cylindrisk elastomer kropp.

Svängnings begränsare(14) är även konstruerade för att begränsa hur mycket obalansen tillåts svänga, dessa är gjorda så att det går att fritt reglera vilken max amplitud som tillåts genom att gänga in eller ut dem. Även svängningsbegränsarna är försedda med gummikuddar av

naturgummi för att begränsningen ska bli mjukare, så kallade anslagsbuffertar(även dessa valda ur simrits sortiment).

Figur: 5

Fig:6 Fig:7

2.5 Bord och drivenhet

Det fanns ett önskemål från företaget att remdriften som används i dagsläget skulle slopas.

Därför togs 3 olika alternativ fram:

1. Kardankoppling.

2. Annan form av elastisk koppling.

3. Motorn monterad direkt i balanseringsplattan.

Vid användning av en kardankoppling så skulle motorn monteras fast i bänken och kopplingen skulle få ta upp svängningarna som obalansen skapar. Problemet med den här lösningen var att en kardankoppling har en egen obalans som skulle vara tvungen att kalibreras bort när balansering skall ske, detta talade emot denna lösning.

Olika modeller av elastiska kopplingar undersöktes, men det var svårt att hitta någon som med säkerhet skulle klara de parallellitets fel som obalansens svängningar ger upphov till, utan att påverka svängningen.

Därför valdes det tredje alternativet alltså att montera motorn(15) direkt i

balanseringsplattan(16) d.v.s. att låta motorn svänga med obalansen. Detta alternativ gav den enklaste konstruktionen och hade minst delar som kunde ställa till med problem.

Det här upplägget är konstruerat så att lagerhuset(15) är monterat till balanseringsplattan(16), motor kåpan(17) är monterad till lagerhuset(15) och elmotorn(18) är monterad till motor kåpan(17). Motor axeln och utgående axel är ihop kopplade med en elastisk koppling, denna sitter inne i motor kåpan och syns därför inte på bilden.

Figur:8 Figur:9

7 11

12

13 14

18 16

17

15

2.6 Lagring

Lagringen består av två lager ett dubbel radigt vinkelkontakt lager(3208)(19) och ett enradigt spårkullager(6307)(20). Vinkelkontaktlagret valdes för att det kan ta upp kombinerade belastningar bra dvs. både radiella och axiella, spårkullagret är endast ett stödlager för att öka den radiella stabiliteten. Vinkelkontakt lagret är monterat närmast bordskivan eftersom det är där den axiella kraften tas upp. Spårkullagret är mindre än vinkelkontakt lagret vilket framgår av lagernumret. Lagren är monterade på axeln med krymp passning och låsta mot säten på axeln med bricka(21) och segersäkring(22). Lagren monteras i lagerhuset med en lätt press passning. Två lock låser sedan lagren mot säten i lagerhuset. Lagerhuset skruvas fast i bordskivan, motor kåpan skruvas fast i lagerhuset och motorn skruvas fast i motor kåpan. På lagerhuset är även fästen för vibrations givare(23,24)

Figur:11 Figur:12

gjorda, dessa i form av försänkta och gängade hål. Det är två hål, ett för mätning i x-led och ett för mätning i y-led. Det finns två sätt att fästa givarna till mätpunkten det ena är med hjälp av en magnet fot och det andra är att man borrar och gängar ett hål som givaren skruvas fast i, det senare alternativet ger den bästa noggrannheten i mätningarna och kommer därför att användas i vårt fall. För att varje mätning ska starta vid samma punkt på axeln så krävs en startpuls från en varvtalsgivare, varvtalsgivaren blir en referens i det system som behövs för att bestämma vinklarna mellan 0°(testviktens position), positionen för den ”tunga

punkten”(obalansen) och positionen för den obalans som skapats av testvikten. Det är viktigt att varvtals givaren är stadigt monterad och inte flyttas under mätningarna, därför ska den monteras i motor kåpan(25). Den kommer då att mäta varvtalet på motoraxeln(26).

Figur:13

Lagerhuset kan enkelt byggas om för balansering i två plan genom att fräsa ytterligare två spår vid det nedre lagret och antingen montera två extra givare eller så flytta de två man har när mätning i plan 2 skall göras. En tumregel säger att man balanserar i två plan om längden på rotorn är två gånger diametern eller mera, det är dock inte fallet här så därför nöjer man sig med att balansera i ett plan.

25 26

19 20

22 21 24

23

2.7 Elmotorn

En 4kW`s frekvensstyrd elmotor valdes som drivenhet detta på grund av att det är ett billigt alternativ, och för att man vet att den klarar av de belastningar som den kommer att utsättas för i och med att en liknande motor har används på den gamla bänken, man kan reglera varvtalet på motorn relativt fritt tack vare frekvensomriktaren. För att det ska vara säkert att jobba med utrustningen, så är det tänkt att lägesbrytare ska installeras som gör att motorn inte går att starta om skyddskåpan inte är på. Det är även tänkt att kåpan inte ska gå att öppna om inte rotorn står still. Med stora massor så innebär detta att om man endast ämnar stänga av motorn och låta rotorn rotera tills den stannar så kan det ta en liten stund. Därför så ska en bromschopper med ett bromsmotstånd installeras till frekvensomriktaren. Det som händer är att när man vill bromsa motorn så reverserar man den helt enkelt(kör den baklänges) tills den står still detta kallas motström bromsning. Efter inbromsning till stillestånd startar motorn med omvänd rotationsriktning om strömmen inte bryts i rätt ögonblick. Därför används en låghastighetsvakt, som bryter strömmen till motorn när varvtalet närmar sig noll. Om motorns och rotorns rörelseenergi är stor kommer motorn övergå till en generatordrift och mata

tillbaka energi över växelriktaren till mellanledet. Då bromsenergin inte kan återmatas till nätet över den normala diodbryggan så kommer likspänningen i mellanledet att öka till en viss nivå, då tänder bromschoppern och matar ut energin över bromsmotståndet där den

omvandlas till värme. Det är storleken på bromsmotståndet som avgör bromstiden.

2.8 Flexibelt fäste

Det ingick även i projektet att konstruera ett flexibelt fäste för varierande hålmontage i rotorerna som skall balanseras. Det visade sig ganska tidigt att konstruktionen av fästet var tvungen att lösas i ett tidigt skede i projektet för att arbetet med resten av bänken skulle kunna fortsätta. Den gamla balanserings utrustning har två utgående axlar att montera rotorerna på en för de större(27) och en för de mindre(28) rotorerna, så för att klara det behovet måste minst två fästen finnas. Eftersom rotorerna ska monteras liggande på den nya konstruktionen så var det nödvändigt att ha ett utbytbart fäste.

Figur:14

Resultatet blev att man låter utgående fäste som tillverkats enligt nedan(29) sticka upp från balanseringsplattan. Fästet är tillverkat som en fläns på vilken en hålbild med 4 gängade hål(30) samt två kilspår(31) och en centrerande styrning(32) är gjorda. Tanken är den att man ska kunna balansera fler typer av rotorer genom att bygga adapterar som passar till dem.

Figur:15 Figur:16

9

28 27

29 30

31 32

När man monterar rotorn som ska balanseras på den gamla bänken så har man en kona(33) längst in på axeln det är den inre delen av montaget, och sen en gänga(34) längre ut. Det som sen görs är att antingen sätter man en kona från andra hållet på axeln och drar ihop den med hjälp av mutter och brickor på gängan(34) mot den inre konan så att rotorn centreras och låses mellan konerna, Det andra alternativet är att istället för den yttre konan så sätter man en passningssvarvad bussning och låser mot den inre konan. Både konor och bussningar som passar en stor del av de pump/fläkt hjul som ska balanseras finns på företaget. Billerud har tillverkat konor och bussningar för de olika rotorerna, konerna passar till ett flertal olika rotorer medan bussningarna är special gjorda för vissa storlekar och fabrikat.

Figur:17

Med detta i åtanke så har adapterarna gjorts till kopior av de befintliga axel ändarna så att billerud ska slippa göra nya yttre konor och bussningar, för att de ska passa till de nya

adapterarna utan kan använda de som redan finns. När man monterar adaptern på fästet ställer man helt enkelt ner den på flänsen. På undersidan av adapterns fläns finns en styrning(35) som styr ner i en styrning(32) på fästet sedan vrids adaptern till så att kilarna hamnar i

kilspåren, då återstår endast att skruva fast adaptern med de fyra skruvarna så är den monterad och klar. Konan på adaptern är gjord med ett kilspår(36) för att låsa rotorn med konan i rotationen. (obs gängan syns ej på bilden nedan men ska finnas där precis som på bilden av den gamla bänken ovan.)

Figur:18

I det här projektet så kommer befintliga inre konorna att modifieras för att passa till det nya fästet, om sedan billerud vill bygga ytterligare adapterar för fler typer av rotorer så kommer det inte att vara nått problem, men det här projektet resulterar endast i två olika modeller en med en större kona för de större hjulen en och en med en mindre kona för de mindre hjulen.

33 34

36

35

2.9 Avlastning för gummikuddarna

På grund av att det blir ganska mycket massa som lastas på gummikuddarna så finns det en viss oro att det kan bli svårt att få bra mätvärden på de allra minsta hjulen. Därför så har en avlastning för gummikuddarna konstruerats. Tanken är den att avlastningen ska placeras under elmotorn(37) och ge stöd underifrån så att all massa från motorpaketet och rotorn inte verkar direkt på gummikuddarna. Stödet är konstruerat enligt följande, en gummi ring(38) är placerad i en stål tallrik(39), under tallriken är monterat 4st gängstänger(40) detta för att kunna reglera hur mycket stödet ska avlasta. Anledningen till användningen av gummi ringen är att stödet ska vara nog flexibelt i sidled för att kunna följa med i balanseringsplattans svängningar. Även andra lösningar finns för att avlasta gummi kuddarna, men då det är svårt och säga vilken som är bäst innan man testat, så valdes den enklaste lösningen.

Figur:19 Figur:20

2.10 Skyddskåpan

Eftersom det handlar stora massor och höga rotations hastigheter så är en skyddskåpa

nödvändig. På grund av att kåpan öppnas och stängs en hel del under balanseringsarbetet så är det väldigt viktigt att den proceduren är så enkel och smidig som möjligt, därför har följande upplägg konstruerats. Tanken är att man öppnar kåpan(41) som en dörr d.v.s. åt sidan. Vilket visas på bilderna nedan, det endast kåpans halva underdel plus taket som följer med när man öppnar den, tanken med det är att man ska undvika att lyfta kåpan så högt. Som beskrivits tidigare så lämnas en sarg(42) kvar. Kåpan är gjord så att den går utanför sargen och har en kant(43) som går ner bakom sargen vilket låser kåpan i sitt läge då den är stängd. Det här betyder att kåpan måste lyftas ungefär 200mm innan den kan vikas ut, för att göra denna procedur enkel och smidig så sköts själva lyftet pneumatiskt med hjälp av en luftcylinder som trycker upp kåpan via en axel(44) utanför själva bänken, axeln är sedan lagrad med plast bussningar så att det ska gå lätt att föra kåpan åt sidan. Det är även tänkt att kåpan ska göras i aluminium för att hålla nere vikten. Några beräkningar har gjorts på hur stor luftcylindern behöver vara för att klara sin uppgift. Resultatet blev att det räcker gott och väl med en standard cylinder med diameter 40mm och slaglängden 200mm.

11

39 40

38

37

Figur:21 Figur:22

Figur:23 Figur:24

2.11 Givare och mätinstrument

Det mätinstrument som kommer att användas är SPM´s leunova infinity, i leunova infinity är balansering i ett eller två plan tilläggs funktioner. Det finns fyra olika sätt att balansera med i leunova:

1. Balansering i ett plan med 4 mätningar.

2. Balansering i ett plan med 2 mätningar.

3. Balansering i två plan.

1. Denna metod använder en mätning utan testvikt för att bestämma rotorns vibrationstal och läge följt av tre mätningar med testvikt vid 0° 120° och 240° för kalkylering av vikt och position för balanseringsvikten.

2. Denna metod använder en mätning utan testvikt för att bestämma rotorns vibrationstal och läge följt av en mätning med testvikt för kalkylering av vikt och position för balanseringsvikten. Denna metod kräver tidsykron vibrationsmätning med en start puls från SPM´s varvtals givare eller en induktiv givare för att hitta fasvinkeln mellan de olika mätningarna.

3. Här används samma metod som vid två mätningar i ett plan men nu mäter man i två plan. Mätningarna kan göras genom att flytta givarna eller att ansluta två extra givare.

Leunovan guidar sig genom hela balanseringsprocessen och ger möjlighet till att byta rotations riktning och ändra uppmätta parametrar från hastighet acceleration eller vägamplitud.

43

42

41

44

Testvikten

Testvikten ska vara tung nog för att skapa en obalans, men får inte vara så tung att den skapar skadliga vibrationer. Leonovan kan beräkna testvikten om man anger rotorns ungefärliga vikt samt dess diameter.

Mätning med test vikt

Den position där testvikten är placerad blir automatiskt axelns position för 0°. Alla vinklar kommer sen att anges med den positionen som referens. Vid balansering med 4 mätningar mäter man först vinkel 1 med testvikten vid 0° sedan vinkel 2 med test vikten vid 120° och sist vinkel 3 med testvikten vid 240°. Vid balansering med två mätningar mäter man först vinkel 0 alltså vinkeln man får utan testvikt sen fäster man vikten vid vinkel 1 och mäter.

Beräknings resultat som sedan att visas är massan på balanseringsvikten och vinkeln som vikten ska fästas på. Bilden nedan visar en Leunova infinity samt en givare för vibrations mätning.

Figur:25 Figur:26

13

3 Kostnadsberäkning

Elmotor och frekvensomrikatare: 2610+10600 = 13210 kr SPM`s vibrations givare: 2728kr*2 = 5456kr

Mätkabel: 1401kr*2 = 2802kr Mätkabel för 2-kanalsmätning: 2629kr

SPM`s varvtalsgivare: 2562kr Hållare rpm prob: 546kr

Luftcylinder + tillbehör: 1250 kr

*Vibrationsisolatorer + anslagsbuffertar: 3068kr

*Ämnes rör för tillverkning av lagerhus: 800kr

*Stångstål för tillverkning av fäste + två adapterar: 2900kr

*Rektangulära rör till stommen: 2696kr

*Fyrkantrör för den inre stommen: 1603kr

Plåt t=10mm för balanseringsplattan och fötterna mm: 1350kr Plåt t=5mm för bänkskivan: 704kr

Plåt t=2mm för infästningen av bänkskivan i bänken: 867kr Aluminium plåt t=2mm för skyddskåpan och sargen: 3176kr Totalkostnad: 45619kr

De ovan angivna pris uppgifterna är en blandning av priser som gäller för billerud och priser som är hämtade rakt av från hemsidor vilket betyder att billerud säkert har bättre priser för dessa artiklar än de som angetts ovan.

Priser som är hämtade från hemsidor är markerade med en stjärna. Det är endast material kostnaden som beräknas ingen hänsyn har tagits till arbetskostnaden det p.g.a att billerud bygger allting själv.

Diskussion och slutsats

Den nya bänken kommer att bli betydligt stabilare än den än den befintliga. Den är även mera flexibel i det avseendet att man kan lägga till ta bort eller byta ut upp till 16st gummi kuddar till skillnad från de 4 som var fallet på det gamla bänken. I och med att en reglerbar avlastning för kuddarna är konstruerad så ökar flexibilitet på bänken ytterligare. Det nya fästet för

rotorerna kommer att innebära att fler rotorer kommer att kunna balanseras, i och med att man kan bygga special adapterar för de rotorer som inte passar eller passar dåligt på dagens

utrustning. Den nya bänken blir även en klar förbättring ur säkerhets synpunkt i och med att skyddskåpan på den gamla bänken inte används p.g.a. att den är för liten för stora rotorer.

Akilleshälen i den här konstruktionen är vikten på motorpaketet och balanseringsplattan med lagerhus, vid en liten obalans på en liten rotor så kan problem med att få bra mätvärden uppstå. Ett försök att lösa detta har gjorts i och med konstruktionen av avlastaren men exakt hur effektiv denna lösning kommer att vara är svårt att förutsäga. Vid samtal med

leverantören för mätinstrumentet har det sagts att vikten på motorpaketet inte kommer att innebära något problem men några löften är svåra att ge innan utrustningen testats fullt ut. Att bänken kommer att klara av de större rotorerna råder det dock inga tvivel om. En egenskap som kommer att gå förlorad vid användning av ett liggande montage av rotorerna är möjligheten att statiskt balansera rotorn först. Detta är egentligen inget större problem eftersom Billerud kan använda bockar till att utföra statisk balansering på om de vill. Den enda nackdelen blir att man måste flytta rotorn mellan den statiska och den dynamiska balanseringen.

¹⁵

Referenser

1. SKF`s huvudkatalog, katalog 6000 SV Mars 2006.

2. E. ERIKSSON E. KLASSFELDT E. HÖGLUND O. ISAKSSON S. LAGERKRANS J, LUNDBERG, MASKINELEMENT.

Avdelningen för Maskinelement

3. VMI, Vibtrations Mät Instrument, Grundkurs i vibrationsmätteknik, Jan Andersson.

4. SPM`s handbok till Leonova infinity.

5. Balanseringsgrunder, Wikman och Malmkjell AB.

6. KTH`s formelsamling i hållfasthetslära.