Teollisuusvaihdesarjan suunnittelu

This thesis was made in a company which manufactures power transmission solutions for the process industries. Due to acquisitions there were two dryer cylinder drive series for tissue machines in company portfolio. Objective was to replace the overlapping gear series with a new updated Yankee cylinder drive series. Customer's needs were mapped with company's paper and fiber sales team. Other sources were reclamation cases and documentation of delivered gear units. One gear unit size presenting the main product was engineered almost ready for production. 3D-model of a gear unit was made. Vibrations of gear unit housing is checked with FEM-analysis. Company own programs were used in engineering and calculation of transmission parts. New type of Sunday-drive construction was engineered. Dimensionless general properties were defined successfully. More difficult part was definition of actual operation conditions. To achieve durable solution it is important that sales persons precisely define the exact operating conditions with customer. Main objectives to improve were increasing distance between high speed shafts, updating low speed shaft bearings to handle axial forces in both directions of rotation and constructing of a price competitive Sunday-drive solution. Engineered gear unit is able to rotate in both directions and therefore is compatible with several customer's different paper machines and spare gear units. Modularity was increased by using common parts with other company's products and standard parts. A new Sunday-drive construction was developed. Sizes needed in gear unit series were defined and preliminary dimension drawings were made. Engineering Codes of Practice for low speed shaft bearing was made and it will he revised concerning other sizes of the gear unit series. Cost savings were achieved by more simply Sunday-drive construction, cast iron bearing covers for low speed shaft, harmonization of parts and paying attention to manufacturing and assembly in engineering. Engineered gear unit is ready for marketing. Anyway, longer time of delivery of the first units must be taken into account.Tämä työ on tehty yrityksessä, joka valmistaa voimansiirtoratkaisuja paperi-, kaivos- ja prosessiteollisuuden käyttöön. Yrityskauppojen myötä tuotevalikoimaan kuuluu kaksi pehmopaperikoneen kuivaus- eli jenkkisylinterivaihdesarjaa, Työn tarkoituksena oli yhtenäistää tuotevalikoimaa korvaamalla osittain päällekkäiset jenkkisylinterivaihdesarjat uudella päivitetyllä sarjalla. Vaatimuksia uudelle vaihdesarjalle kartoitettiin tutustumalla toimitettuihin vaihteisiin ja reklamaatiotapauksiin sekä kartoittamalla asiakastoiveita yhdessä yrityksen paperikonemyyntiorganisaation kanssa. Tapaustutkimukseksi valittiin nykyistä menekkikokoa vastaava vaihde, joka suunniteltiin lähes tuotantovalmiiksi. Työssä tehtiin kaikki vaihteen osat sisältävä mitoitettu 3D-malli, josta tarvittavat työkuvat voidaan helposti laatia. Vaihteen kotelon värähtelyominaisuuksia tarkasteltiin FEM-laskennalla. Välitysosat laskettiin ja suunniteltiin yrityksen omilla suunnitteluohjelmilla. Apukäytöksi suunniteltiin uudentyyppinen konstruktio. Laaduttomien, yleisiä ominaisuuksia kuvaavien vaatimusten kartoitus onnistui hyvin. Laadullisten, lähinnä käyttöolosuhteita ja todellista tehontarvetta koskevien vaatimusten määrittely osoittautui hankalammaksi. Jatkossa paperikonekäyttöjen myyntiorganisaation tulisi selvittää aiempaa tarkemmin olosuhteet, joihin vaihde suunnitellaan. Tärkeimmiksi uudistuskohteiksi osoittautuivat ensiöakselivälin kasvattaminen suurimpien käyttömoottorien mahduttamiseksi vierekkäin, toisiolaakeroinnin päivittäminen toimimaan kumpaankin pyörimissuuntaan sekä kilpailukykyisen apukäytön konstruoiminen. Työssä suunniteltu vaihde toimii kumpaankin pyörimissuuntaan, jolloin vaihde on asennettavissa useampaan kohteeseen. Modulaarisuutta parannettiin käyttämällä mahdollisimman paljon muiden vaihteiden kanssa yhteisiä osia sekä standardiosia. Sarjaan tarvittavat vaihdekoot määriteltiin ja laadittiin niiden alustavat mittakuvat. Sarjan muut koot vaativat vielä lisätarkasteluja toisiolaakeroinnin osalta. Toisiolaakeroinnista laadittiin suunnittelua ja kokoonpanoa varten yrityksen sisäinen ohjeistus, jota täydennetään vielä sarjan muiden kokojen osalta. Kustannussäästöjä saavutettiin yksinkertaisemmalla apukäyttökonstruktiolla, uusilla valurautaisilla toisiolaakerikansilla, osien yhtenäistämisellä sekä huomioimalla valmistettavuus ja kokoonpantavuus suunnittelussa. Suunnitellun vaihteen myynti voidaan aloittaa heti, kunhan otetaan huomioon ensimmäisten kappaleiden hieman normaalia pidempi toimitusaika