Hydrostaattisen kuormituselementin parametrien vaikutus tehontarpeeseen

Työssä tutkitaan paperiteollisuuden käyttämän taipumakompensoidun telan hydrostaattisen kuormituselementin parametrien vaikutusta tehontarpeeseen ja kuormituselementin käyttäytymistä eri parametreilla. Työssä käsitellään hydrostaattisen kuormituselementin FE-laskennassa käytetyn mallinosien rakentaminen, kokoonpano ja teoria. Lisäksi analyyttinen laskenta esitetään lyhyesti. FE-laskennassa käytetään virtaus-rakenne -vuorovaikutusanalyysiä. Laskenta suoritetaan ANSYS/Flotran ohjelmistolla (versio 5.5). Hydrostaattisen kuormituselementin tehontarpeen vähentämiseen löytyi kolme tekijää. Suurimpana yksittäisenä tekijänä on elementin kitkapinta-alan pienentäminen, jolla saavutetaan 44 % kitkatehontarpeen pieneneminen. Seuraavaksi eniten vaikuttaa kitkatehontarpeeseen kuormituselementin muotoilu, jolla saavutetaan 20 % kitkatehontarpeen pieneneminen. Kolmantena tekijänä on viskositeetin pienentäminen, jolla suurimmillaan saavutetaan 15 % kitkatehontarpeen pieneneminen.

In this work the hydrostatic loading element of a deflection-compensated roll used in the paper industry is studied. The main focus is on the effect of the loading element parameters on power consumption and on loading element behavior with different parameters. The study presents building and assembly of the elements used in the FE model of the hydrostatic loading element. Additionally, the theory used in the model is presented, as is the calculation with analytical formulas. A fluid-structure interaction analysis was used in the FE calculation. The analysis was performed using an ANSYS/Flotran programme (version 5.5). Three factors decreasing the power consumption of the loading element were found. The greatest effect was achieved by reducing the friction area, which decreased the friction power by 44 %. Modification of the loading element profiles decreased the friction power by 20 %. A third significant factor decreasing the friction power was reduction of oil viscosity, which resulted in a 15 % lower power consumption.