Rullaussylinterin ja painotelan mallinnus kiinnirullaimen simulointiin

Diplomityössä tutkitaan kaupallisen simulointiohjelmiston soveltuvuutta nykyaikaisen kiinnirullaimen dynamiikan tutkimiseen. Kiinnostuksen kohteena on erityisesti kahden telan välinen nippi, sekä siinä tapahtuvat värähtelyt. Työssä mallinnetaan rullaussylinterin ja telapainolaitteen simulointimallit. Rullaussylinterin simulointimalli yhdistetään Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa mallinnettuun tampuuritelan simulointimalliin, jolloin nippikontaktin tutkiminen on mahdollista. Simuloituja tuloksia verrataan todellisella laitteella tehtyihin mittauksiin sekä elementtimenetelmällä laskettuihin tuloksiin. Diplomityön mekaniikka mallinnetaan ADAMS-ohjelmistossa monikappaledynamiikan keinoin. Toimilaitteiden sekä säätöjärjestelmien kuvaukseen käytetään MATLAB Simulink-ohjelmistoa. Telojen joustavuuden mallinnuksessa käytetään hyväksi keskittyneiden massojen periaatetta. Järjestelmän hydraulipiirit mallinnetaan keskittyneiden paineiden teorian mukaisesti ja toimilaitteiden mallinnuksessa käytetään puoliempiiristä mallinnustekniikkaa. Työssä havaitaan monikappaledynamiikan soveltuvan kiinnirullaimen dynamiikan tutkimiseen. Kahden diplomityön tuloksena laaditun nippimallin avulla voidaan kuvata rullaustapahtumassa vaikuttavat voimat oikein. Värähtelymittausten perusteella voidaan tehdä karkeita johtopäätöksiä, mallin toimivuuden arvioimiseksi värähtelyjen kuvaamisessa, joskin mallin havaitaan vaativan lisätutkimusta ja kehitystyötä.

The objective of this Master’s thesis is to study the suitability of commercial multibody simulation software for the analysis of a reel dynamics. The work is focused to study the vibrations at a roll nip between two drums. Simulation models for a reel drum and a pressure roll device is created. The model of the reel drum is combined to a model of a reel spool modeled in Lappeenranta University of Technology. The simulated results are compared to those measured with real machine and to those calculated earlier with FEM. In this work the mechanics for the simulation models are created using ADAMS-software. The actuators and control system are modeled using MATLAB Simulink-software. The flexibility of the rolls is modeled according to lumped mass theory. Hydraulic circuits are modeled in compliance with lumped fluid theory and semi-empirical theory is used to model the actuators. It is shown that the multibody dynamics can be used for the analysis of a reel dynamics. The reeling forces can be represented according to the nip model combined as a result of two master’s thesis. Coarse conclusions can be done according to the vibration simulations, though more research and improvements are needed.