Syrjäytystilavuuspumpun toiminnallisen välyksen säätömekanismin kehitys

Syrjäytystilavuuspumppua käytetään kuluttavien, syövyttävien, jähmeiden ja kiteytyvien väliaineiden pumppaukseen. Sähkömoottorin pyörittämä akseli puristaa rullan välityksellä letkun tiiviisti rungon sisäpintaa vasten työntäen samalla väliainetta edellään kulkiessaan letkua pitkin. Puristuksen jälkeen letku palautuu pyöreään muotoonsa muodostaen alipaineen pumpun imupuolelle. Nykyisen konstruktion iskunsäätö on toteutettu ruuvi-epäkeskomekanismilla, jolle haetaan vaihtoehtoja. Tässä työssä on tavoitteena kehittää syrjäytystilavuuspumpun iskunsäätömekanismista nykyistä konstruktiota yksinkertaisempi ja halvempi vaihtoehto. Työssä ideoidaan koneensuunnittelun perinteisin keinoin uusia ratkaisuvaihtoehtoja, joista kaksi valitaan jatkokehitykseen. Näistä kahdesta valitaan nykyiseen konstruktioon tehdyn vertailun jälkeen toinen lopulliseksi vaihtoehdoksi.

Henkilökohtainen on poliittista. Neuvottelu politiikan sukupuolittuneesta työnjaosta Annan julkaisemissa poliitikkojen henkilökuvissa vuosina 1975–2005

Henkilökohtainen on poliittista Tutkimuksessa tarkastellaan tiedotusvälineissä käytyä neuvottelua miesten ja naisten mahdollisuuksista osallistua politiikkaan sekä siinä ilmenevää suomalaisen poliittisen julkisuuden muutosta. Tutkimuksen materiaalin muodostavat Anna-lehdessä vuosina 1975–2005 julkaistut 339 poliitikkojen henkilökuvaa, joita eritellään laadullisen tekstianalyysin keinoin. Politiikan sukupuolittunut työnjako Poliitikkojen henkilökuvat ovat Anna-lehdessä olleet henkilöhaastatteluja tai poliitikon haastatteluita yhdessä puolisonsa tai perheensä kanssa. Tutkittuna ajanjaksona Annassa on julkaistu selvästi enemmän naispoliitikkojen kuin miespoliitikkojen henkilökuvia. Poliitikkojen haastatteluissa neuvottellaan siitä, keillä on oikeus toimia politiikassa ja millaista politiikkaa miehet ja naiset voivat tehdä. Vaikka Annassa ilmestyneissä poliitikkojen henkilökuvissa on eri aikoina vastattu näihin kysymyksiin erilaisin tavoin, sukupuolittunut jako miesten yhteiskunnalliseen ja naisten yksityiseen tilaan säilyy teksteissä läpi koko tarkastellun 30 vuoden ajanjakson. Sukupuolittunut jako yhteiskunnalliseen ja yksityiseen ilmenee henkilökuvissa siten, että miehet esitetään toimimassa politiikassa vaivattomasti ja luonnollisesti, mutta naisten kuvataan ponnistelevan sen eteen, että he kykenisivät osallistumaan politiikkaan. Naispoliitikkojen henkilökuvissa toistuva kysymys on, millä edellytyksin tai millaisin rajoituksin naiset ovat voineet toimia politiikassa. Miehet edustavat poliitikon normia ja naiset poikkeusta normista. Poliitikkojen parisuhde- ja perhehaastatteluissa puolestaan käsitellään kysymystä sukupuolten välisestä työnjaosta perheessä. Kirjoituksissa toistuvat kysymykset siitä, millainen tulisi olla poliitikon ja hänen puolisonsa välinen työnjako, tulisiko miespoliitikon vaimon osallistua pyyteettömästi puolison uran tukemiseen tai millä tavoin naispoliitikon puolison tulisi suhtautua vaimonsa aikaa vievään poliittiseen uraan. Naispoliitikkojen haasteita Annan julkaisemat naispoliitikkojen henkilökuvat osoittavat sekä naisten poliittiseen osallistumiseen liittyviä ongelmia että joukon erilaisia ratkaisuja niihin. Naisten ruumiillisuus on näistä haasteista keskeisin. 1970-luvun Annassa ilmestyneissä naispoliitikkojen haastatteluissa käsiteltiin toistuvasti sitä, millä tavoin politiikassa työskentelevät naiset pukeutuvat, syövät ja lepäävät. 1980-luvulla Anna pyrki tekemään naisruumiista voimavaran osoittamalla, että naisten ”luonteva” taipumus hoivaamiseen teki heistä erityisen sopivia politiikan ”pehmeiden” asioiden puolestapuhujina, kuten rauhantyön ja sosiaalisektorin asioiden hoitajina. 1980-luvun lopussa ja 1990-luvun alussa julkaistuissa teksteissä luotiin naisten poliittista yhteisöllisyyttä korostamalla heidän kokemaansa ruumiillisuuteen perustuvaa sortoa, esimerkiksi ulkonäköön liittyviä epäasiallisia huomautuksia. 2000-luvulla naispoliitikkojen henkilökuvissa vakuutettiin, että naisen ikääntyminen ei heikennä hänen kykyään tehdä politiikkaa. Samana aikakautena julkaistuissa nuorehkojen naispoliitikkojen henkilökuvissa ruumiillisuuteen otettiin toinen näkökulma. Niissä naisruumiin väitetty sopimattomuus poliittiseen työhön ratkaistiin korostamalla, että haastatellut naiset kontrolloivat ruumistaan täydellisesti. Toinen naispoliitikkojen poliittista osallistumista uhkaavana tai häiritsevänä esitetty seikka Annassa on ollut yksityiselämä. Lehden mukaan kodin, puolison ja lasten yhdistäminen menestyksekkääseen poliittiseen uraan on ollut erityisen vaikeaa. 1980-luvun loppuun saakka henkilökuviin rakennettiin asetelma, jossa naispoliitikkojen tuli valita työn tai perheen välillä. Vuosituhannen taitteessa Anna otti yksityiselämän ja julkisen elämän väliseen ristiriitaan uuden näkökulman: lehti alkoi esittää, että lapset ovat naispoliitikkojen työelämän voimavara. Kirjoitusten mukaan tehokkaat nuoret naispoliitikot kykenivät halutessaan olemaan sekä ”pullantuoksuisia” äitejä että menestyviä poliitikkoja. Samalla kirjoitukset kuitenkin epäsuorasti osoittivat, ettei yksityisen ja julkisen elämän ristiriita kadonnut naispoliitikkojen kuvauksista: se vain muutti muotoaan ja sai uuden ratkaisun. Miespoliitikkojen luontevana esitetty asiantuntemus Annassa julkaistut miespoliitikkojen haastattelut ovat läpi tutkitun ajanjakson uusintaneet mielikuvaa yhteiskunnallisesta tilasta miehille luontaisesti sopivana ympäristönä. Niissä puhutaan politiikasta ikään kuin se olisi ainoastaan miesten hallitsema elämänpiiri. Poliitikka näyttäytyy miesten välisen kamppailun ja veljeyden kenttänä. Henkilökuvissa miespoliitikot pyrkivät kukistamaan vastustajansa, mutta samalla menestys miesten maailmassa edellyttää muiden miesten hyväksyntää. Henkilökuvissa rakennetaan vahvasti käsitystä miespoliitikoista yhteiskunnallisina asiantuntijoina. Kirjoituksissa heille annetaan tilaa ja mahdollisuuden käsitellä ajankohtaisia poliittisia ongelmia, kuten esimerkiksi terveydenhuollon tilaa tai yleissivistyksen tasoa Suomessa. Ero Annan julkaisemiin naispoliitikkojen haastatteluihin on selvä. Niiden joukossa vuosina 1975–2005 ei ole sellaisia kirjoituksia, joissa naispoliitikolla olisi itsestäänselvästi asiantuntemusta tai arvovaltaa käsitellä koko kansakuntaa askarruttavia yhteiskunnallisia kysymyksiä. Henkilökohtainen on poliittista Annan julkaisemat poliittikkojen henkilökuvat osoittavat, millä tavoin henkilökohtaisiksi mielletyt asiat ovat muuttuneet poliittisiksi. Kärjistäen voi sanoa, että 1970-luvun puolivälissä Suomessa oli vallalla mielikuva, jossa vastakkain asettuivat miesten politiikka ja naisten yksityiselämä. Kolmessakymmenessä vuodessa tilanne on muuttunut. 1980-luvun alussa Anna argumentoi, että naisten kokemus arkielämästä ja lasten kasvattamisesta antoi heille sellaista asiantuntemusta, jota tulisi hyödyntää myös politiikassa. Annan mukaan miesten hallitseva asema politiikassa oli johtanut tilanteeseen, jossa huomattava osa kansasta ei saanut ääntään politiikassa kuuluviin. 2000-luvulle tultaessa on mahdollista nähdä, että politiikkaan on muodostunut naisille sopivana nähty toiminnan sektori, johon kuuluvat esimerkiksi sosiaali- ja terveydenhuolto, opetus-, ympäristö- ja kulttuuripolitiikka sekä kansainvälinen kehitysyhteistyö. Verrattuna 1970-luvun puolivälin tilanteeseen naiset osallistuvat luontevasti huomattavaan osaan suomalaista politiikkaa. Sukupuolittunut yhteiskunnallinen jakolinja ei kulje enää politiikan ja yksityiselämän välillä, vaan politiikan sisällä. Samalla käsitys politiikasta on muuttunut. Hyvinvointivaltion ja valtion sosiaalisektoriin liittyvien vastuiden laajentuminen on johtanut tilanteeseen, jossa naisille sopiviksi miellettyjen poliittisten osaamisalueiden määrä on kasvanut. On myös puhuttu politiikan intimisaatiosta, jolla tarkoitetaan, että valtioiden poliittisen toiminnan piiri on tullut yhä lähemmäs ihmisten henkilökohtaista elämää. Naisten aikaisempaa laajempi poliittinen osallistuminen ei olisi ollut mahdollista ilman keskustelua aiheista, jotka koetaan hyvin henkilökohtaisiksi: ruumiin ja politiikan suhteesta, yksityiselämän ja julkisen elämän suhteesta tai arkielämän kokemusten suhteesta poliittiseen osallistumiseen. Näin henkilökohtainen ja poliittinen ovat olleet jatkuvassa vuorovaikutuksessa keskenään. Annan henkilökuvat kertovat muutoksesta, jossa yksityiselämän tapahtumat ovat tulleet kiinteäksi osaksi politiikan julkisuutta. Yksityiselämän julkisuus on ollut poliitikoille sekä mahdollisuus että haaste. Yhtäältä yksityiselämän julkisuus on tarjonnut miespoliitikoille oivallisen keinon tuoda esille henkilökohtaisensa elämänsä myönteisiä puolia, esimerkiksi omistautumista perheelle. Naispoliitikoille yksityiselämän tuleminen julkiseksi on tarjonnut keinon haastaa ja kyseenalaistaa niitä arvoja, joiden mukaan nainen ei voi onnistuneesti yhdistää menestystä työ- ja perhe-elämässä. Samalla poliittisen julkisuuden muutos on merkinnyt sitä, että yksityiselämästä on tullut poliitikoille myös rasite. Julkisuudessa ei tehdä selkeää rajaa yksityisen ja julkisen elämän välillä, vaan henkilökohtaisen elämän valinnoista ja tapahtumista on tullut erottamaton osa poliitikkojen julkisuuskuvaa. Annan julkaisemien poliitikkojen henkilökuvien analyysi osoittaa, että poliitikot symboloivat yhteiskunnallisia arvoja ja asenteita. Poliitikot eivät ole vain ihmisiä ansioineen ja puutteineen, vaan heidän saamansa julkisuuden kautta keskustellaan suuremmista yhteiskunnallisista kysymyksistä, kuten naisten oikeudesta osallistua politiikkaa tai sukupuolten välisestä työnjaosta yhteiskunnassa. Annassa ilmestyneet poliitikkojen henkilökuvat ovat olleet osa prosessia, jossa suomalainen sukupuolittunut työnjako on neuvoteltu merkittävältä osaltaan uuteen muotoon. Naiset ovat saaneet vastuulleen olennaisen osan suomalaista politiikkaa samalla kun politiikan sisältö on myös muuttunut. Julkisuudessa näkyvien poliitikkojen henkilökohtaisen elämän valinnat asettuvat kontekstiinsa osana neuvotteluprosessia, jossa mietitään ja kyseenlaistetaan yhteiskunnallisia arvoja ja asenteita. Tässäkin mielessä henkilökohtaisesta on tullut poliittista.

Komposiittien käyttö tämän päivän koneenrakennuksessa

Komposiitit ovat yhdistelmämateriaaleja, jotka koostuvat kahdesta tai useammasta eri materiaalista. Komposiitit ovat kiinnostavia tämän päivän koneenrakennukselle niiden korkean vahvuuden ja jäykkyyden suhteesta niiden kevyeeseen painoon nähden. Kuitulujitteisten komposiittien ja laminaattien valmistukseen on monia eri menetelmiä ja ne eroavat toisistaan lähinnä hartsin levittämistapojen sekä kuitujen asettelutapojen perusteella. Komposiittien työstäminen on vaikeaa, mikä johtuu niiden epähomogeenisesta ja anistrooppisesta laadusta ja komposiittien sisältävien lujitteiden korkeasta abrasiivisesta vaikutuksesta. Tavanomaisia työstömenetelmiä, kuten sorvausta, porausta ja jyrsimistä käytetään komposiittien työstämiseen. Kuitujen suuntaus komposiiteissa vaikuttaa paljon niiden työstämiseen. Ultraäänisen tärinän käyttäminen kuitulujitteisia komposiitteja sorvattaessa parantaa työstetyn kappaleen pinnanlaatua. Komposiittimateriaalien kiinnittäminen metalleihin eroaa selvästi muiden materiaalien kiinnittämisestä. Komposiittien yhdistämisen yhteydessä on otettava huomioon monia eri asioita, kiinnitysreikien valmistuksesta käytettäviin kiinnikkeisiin. Komposiittien kierrätys ja hävittäminen on tärkeä osa niiden elinkaarta, eikä niiden kierrätykseen ole tällä hetkellä hyviä ja kustannustehokkaita kierrätysmenetelmiä. Tällä hetkellä kierrättäminen tuleekin kalliimmaksi, kuin käytettyjen komposiittien vieminen kaatopaikalle.

Hakun kulutusosien materiaalivaihtoehdot sellutehtaan puunkäsittelylaitoksen erilaisiin prosessiolosuhteisiin

Selluteollisuuden puunkäsittelylaitoksilla laitteiden kuluminen on prosessin luonteesta johtuen suurta ja kulumisen aiheuttamat kunnossapitokustannukset laitteiden elinkaaren aikana ovat huomattavia. Näissä olosuhteissa toimivan hakun osien kulumista on tutkittu ja tutkimusten pohjalta on kehitetty kulutusta kestäviä materiaalivaihtoehtoja. Vaihtoehtojen vertailut prosesseittain kuitenkin puuttuvat. Terävasteen osalta tutkimus- ja kehitystyötä on tehty vähän. Tässä diplomityössä selvitetään ja vertaillaan hakun kulutusosien kulumismekanismeja, osien materiaalivaihtoehtoja, valmistus- ja kunnostusmenetelmiä ja -kustannuksia laitteen elinkaaren aikana kolmessa erilaisessa puunkäsittelyprosessissa. Työssä annetaan suosituksia kuhunkin prosessiin ja kunnossapitostrategiaan parhaiten soveltuvista ratkaisuista. Työn Case-osuudessa tutkitaan uusia kulutusta kestäviä materiaalivaihtoehtoja terävasteelle. Case-tutkimuksen tuloksena löydettiin terävasteelle kolme uutta materiaalivaihtoehtoa sekä muita vaihtoehtoja, joiden käyttökelpoisuutta kannattaa tutkia lisää. Samalla saatiin terävasteelle parempaan laatuun pystyvä ja kilpailukykyisempi toimittaja. Tutkimuksen perusteella saatiin uusia suosituksia myös muiden kulutusosien materiaali- ja/tai pinnoitusvaihtoehdoiksi. Tuloksista voidaan mainita lisäksi, että kulutusosille löydettiin suositeltavimmat elinkaarikustannuksiltaan edullisimmat vaihtoehdot. Kulutusosien kunnostamiseen liittyen havaittiin, että kunnostaminen on kannattavaa yhtä poikkeusta lukuun ottamatta. Kunnostusprosessista löydettiin kehitettävää. Työn tuloksena saatiin myös useita uusia kehittämisideoita ja runsaasti suosituksia jatkotoimenpiteistä. Hakun kulutusosien nykytilasta saatiin hyvä käsitys ja kattava tietopaketti.

Huolto– ja kunnossapitoliiketoiminnan tuotteistaminen

Tässä diplomityössä pyritään selvittämään, mitä kaikkea huolto– ja unnossapitosopimuksiin perustuvan liiketoiminnan tuotteistamiselta vaaditaan. Kyseisiä palveluita halutaan markkinoida uusien kerrosleiju–teknologiaan (BFB) perustuvien voimakattilatoimitusten yhteydessä. Diplomityön kirjallisessa osiossa asiaa tutkitaan ensin palveluliiketoimintaan ja tuotteistamiseen liittyvien seikkojen näkökulmasta sekä esitellään kunnossapidon teoriaa ja eri strategiakonsepteja sekä tunnuslukuja. Tutkimuksen empiirisessä osassa luodaan toimintamalli huolto– ja kunnossapitosopimuksia varten. Toimintamallissa pyritään löytämään laitekohtaisesti optimaalinen kunnossapitostrategia soveltaen RCM–menetelmään eli luotettavuuskeskistä kunnossapitotapaa. Käytettäviä kunnossapitostrategioita ovat parantava, ennakoiva, kuntoon perustuva ja korjaava kunnossapito. Optimoinnin päämäärä on saavuttaa mahdollisimman korkea tuotantovarmuus kustannustehokkaasti. Lisäksi työssä arvioidaan eri kunnossapitoresurssien tarve ensimmäisen kymmenen käyttövuoden ajalle. Toinen tutkimustavoite on saattaa elinkaarenseurantatyökalun kehittämisprojekti alkuun. Elinkaarenseurantatyökalulla halutaan seurata eri laitteiden elinkaaren vaihetta sekä löytää paras mahdollinen ajotapojen ja elinkaaren suhde. Työssä saavutettiin kunnossapito–ohjelma ja arvio eri resurssien tarpeesta voimakattilan laitteille. Resurssitarvearvio sisältää arvion työvoiman tarpeesta henkilötyötunteina sekä vaihdettavien vara– ja kulutusosien määrän.

Potkurilaitteen ohjausputken laserpinnoitus

Laserpinnoitus on additiivinen prosessi, jossa lasertehon avulla sulatetaan pinnoitusainetta pinnoitettavan kappaleen pintaan. Laserpinnoituksella on mahdollista aikaansaada tiivis sekä kova, kulutusta ja korroosiota kestävä pinnoite kappaleen pintaan. Tässä työssä kohteena oli potkurilaitteen ohjausputken laserpinnoitus. Kyseisessä kohteessa pinnoitteelta vaaditaan hyvää korroosion- ja kulumisen kestoa. Työn tavoitteena oli lisätä tietoisuutta laserpinnoitusprosessista ja siinä vaikuttavista tekijöistä. Myös materiaaliominaisuuksien vaikutuksia sekä pinnoitus- että pinnoitettavien aineiden osalta selvitettiin. Työhön sisältyi myös kokeellinen osuus, jossa tavoitteena oli löytää kustannustehokkain pinnoiteaine tutkittuun kohteeseen. Kokeissa ohjausputki- sekä levyaihioon tehtiin koepinnoituksia. Kokeiden ja edelleen materiaalitutkimuksien avulla tutkittiin neljää eri pinnoitusainetta, jotka olivat Stellitti 21, Inconel 625, AISI 316L ja AISI 431. Kovuus- ja taivutuskokeiden perusteella kyseisistä aineista vain Stelliitti 21 täytti ohjausputken pinnoitteelle asetetut vaatimukset. Näin ollen Stelliitti 21 valikoitui kustannustehokkaimmaksi pinnoitusaineeksi ohjausputkien laserpinnoitukseen.

Power cycling lifetime estimation of IGBT power modules based on chip temperature modeling

In this doctoral thesis, methods to estimate the expected power cycling life of power semiconductor modules based on chip temperature modeling are developed. Frequency converters operate under dynamic loads in most electric drives. The varying loads cause thermal expansion and contraction, which stresses the internal boundaries between the material layers in the power module. Eventually, the stress wears out the semiconductor modules. The wear-out cannot be detected by traditional temperature or current measurements inside the frequency converter. Therefore, it is important to develop a method to predict the end of the converter lifetime. The thesis concentrates on power-cycling-related failures of insulated gate bipolar transistors. Two types of power modules are discussed: a direct bonded copper (DBC) sandwich structure with and without a baseplate. Most common failure mechanisms are reviewed, and methods to improve the power cycling lifetime of the power modules are presented. Power cycling curves are determined for a module with a lead-free solder by accelerated power cycling tests. A lifetime model is selected and the parameters are updated based on the power cycling test results. According to the measurements, the factor of improvement in the power cycling lifetime of modern IGBT power modules is greater than 10 during the last decade. Also, it is noticed that a 10 C increase in the chip temperature cycle amplitude decreases the lifetime by 40%. A thermal model for the chip temperature estimation is developed. The model is based on power loss estimation of the chip from the output current of the frequency converter. The model is verified with a purpose-built test equipment, which allows simultaneous measurement and simulation of the chip temperature with an arbitrary load waveform. The measurement system is shown to be convenient for studying the thermal behavior of the chip. It is found that the thermal model has a 5 C accuracy in the temperature estimation. The temperature cycles that the power semiconductor chip has experienced are counted by the rainflow algorithm. The counted cycles are compared with the experimentally verified power cycling curves to estimate the life consumption based on the mission profile of the drive. The methods are validated by the lifetime estimation of a power module in a direct-driven wind turbine. The estimated lifetime of the IGBT power module in a direct-driven wind turbine is 15 000 years, if the turbine is located in south-eastern Finland.

Puomiankkurin uudelleensuunnittelu ja valmistus

Tämän diplomityön tavoitteena on ollut suunnitella uusi öljyntorjunnassa käytettävä puomiankkuri. Nykyisin käytössä olevat ankkurit ovat painavia, paljon tilaa vieviä, jäykkiä rakenteeltaan ja hankalia käyttää. Työn tavoitteena on ollut suunnitella rakenne, jossa muotoilun avulla pyritään korvaamaan ankkurin painoa ja saavuttaa hyvä tunkeutuminen eri pohjalaaduissa. Ankkurin suunnitteluun kuuluu merkittävänä osana materiaalinvalintaprosessi, jonka perusteella materiaaliksi valittiin kulutusteräs. Kulutusteräksen korkea lujuus ja hyvä kulumiskestävyys mahdollistavat ohuemman materiaalin käytön rakenteessa, jonka seurauksena rakenteen painoa saatiin vähennettyä merkittävästi. Ankkurin rakenteen suunnittelussa käytettiin hyväksi nykyisiä ankkurin rakenteita, joiden pohjalta hahmoteltiin eri variaatioita ankkureista. Suunnittelutyössä käytettiin hyväksi tyypillisiä ankkurirakenteita hyvien puolien kannalta, joita pyrittiin toteuttamaan uudessa ankkuri- rakenteessa. Ankkurin suunnittelu toteutettiin järjestelmällisen suunnittelun avulla, jossa ensin laadittiin ankkurille vaatimuslista. Tämän jälkeen laadittiin ankkurille toimintorakenne ja jakaminen osatoimintoihin. Ankkurin rakenteista toteutettiin kaksi eri versiota: sisävesillä ja merialueilla käytettävät ankkurit, joille laadittiin mitoitus. Työssä suunnitellun terävän tunkeutumisosan ja optimaalisen tunkeutumiskulman avulla ankkureiden painoa saatiin huomattavasti alhaisemmaksi, jonka seurauksena ankkurille saatiin kevyempi rakenne ja materiaalikustannukset pienenivät merkittävästi. Uusien ankkurien rakenne on pienemmän koon ja painon ansiosta käyttäjäystävällisempi.

Puomiankkurin uudelleensuunnittelu ja valmistus

Tämän diplomityön tavoitteena on ollut suunnitella uusi öljyntorjunnassa käytettävä puomiankkuri. Nykyisin käytössä olevat ankkurit ovat painavia, paljon tilaa vieviä, jäykkiä rakenteeltaan ja hankalia käyttää. Työn tavoitteena on ollut suunnitella rakenne, jossa muotoilun avulla pyritään korvaamaan ankkurin painoa ja saavuttaa hyvä tunkeutuminen eri pohjalaaduissa. Ankkurin suunnitteluun kuuluu merkittävänä osana materiaalinvalintaprosessi, jonka perusteella materiaaliksi valittiin kulutusteräs. Kulutusteräksen korkea lujuus ja hyvä kulumiskestävyys mahdollistavat ohuemman materiaalin käytön rakenteessa, jonka seurauksena rakenteen painoa saatiin vähennettyä merkittävästi. Ankkurin rakenteen suunnittelussa käytettiin hyväksi nykyisiä ankkurin rakenteita, joiden pohjalta hahmoteltiin eri variaatioita ankkureista. Suunnittelutyössä käytettiin hyväksi tyypillisiä ankkurirakenteita hyvien puolien kannalta, joita pyrittiin toteuttamaan uudessa ankkuri- rakenteessa. Ankkurin suunnittelu toteutettiin järjestelmällisen suunnittelun avulla, jossa ensin laadittiin ankkurille vaatimuslista. Tämän jälkeen laadittiin ankkurille toimintorakenne ja jakaminen osatoimintoihin. Ankkurin rakenteista toteutettiin kaksi eri versiota: sisävesillä ja merialueilla käytettävät ankkurit, joille laadittiin mitoitus. Työssä suunnitellun terävän tunkeutumisosan ja optimaalisen tunkeutumiskulman avulla ankkureiden painoa saatiin huomattavasti alhaisemmaksi, jonka seurauksena ankkurille saatiin kevyempi rakenne ja materiaalikustannukset pienenivät merkittävästi. Uusien ankkurien rakenne on pienemmän koon ja painon ansiosta käyttäjäystävällisempi.

M-käsittelyn vaikutus lastuamalla valmistettavan tuotteen valmistuskustannuksiin

Paremmin lastuttavia M-käsiteltyjä teräksiä on käytetty yrityksissä jo yli 20 vuoden ajan. Ominaisuuksiensa ansiosta M-teräksillä on pystytty pienentämään koneistuskustannuksia ja parantamaan kilpailukykyä. Viime vuosien aikana lastuavat terät ja työstökoneet ovat kuitenkin kehittyneet ja ero M-terästen ja tavanomaisten terästen välillä on voinut kaventua. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia, saavutetaanko M-teräksen käytöllä taloudellisia etuja nykyaikaisissa konepajaolosuhteissa. Tutkimuksessa vertailtiin M-käsitellyn ja tavanomaisen 42CrMo4 – teräksen koneistusta. Valmistuskokeissa tarkasteltiin terien kulumista, lastun muotoa ja pinnanlaatua. Koekappaleena toimi olakkeellinen kuusiomutteri M64 kierteellä. Tuotteita valmistettiin yli 500 kappaletta ja materiaalia poistettiin noin 2000 kg. Koetulosten perusteella tuotteille laskettiin koneistuskustannukset kuvitteellisessa yrityksessä. Ero materiaalien välillä oli suurin työvaiheissa, joissa lastuaminen oli jatkuvaa. Sisä- ja ulkosorvauksessa M-käsiteltyä terästä lastunneiden terien kestoikä oli noin kaksinkertainen ja kierteen sorvauksessa noin nelinkertainen tavalliseen teräkseen verrattuna. Hakkaavassa työstössä terien kestoikä oli molemmilla materiaaleilla sama. Työssä suoritettujen kokeiden ja kustannuslaskelmien perusteella, käyttämällä M-käsiteltyä terästä voidaan pienentää valmistuskustannuksia. Materiaalien välinen ero korostuu, kun hakkaavaa työstöä on vähän, sarjat ovat suuria ja tuotanto on miehittämätöntä.

Radio-frequency-based measurement methods for bearing current analysis in induction motors

The most common reason for a low-voltage induction motor breakdown is a bearing failure. Along with the increasing popularity of modern frequency converters, bearing failures have become the most important motor fault type. Conditions in which bearing currents are likely to occur are generated as a side effect of fast du/dt switching transients. Once present, different types of bearing currents can accelerate the mechanical wear of bearings by causing deformation of metal parts in the bearing and degradation of the lubricating oil properties.The bearing current phenomena are well known, and several bearing current measurement and mitigation methods have been proposed. Nevertheless, in order to develop more feasible methods to measure and mitigate bearing currents, better knowledge of the phenomena is required. When mechanical wear is caused by bearing currents, the resulting aging impact has to be monitored and dealt with. Moreover, because of the stepwise aging mechanism, periodically executed condition monitoring measurements have been found ineffective. Thus, there is a need for feasible bearing current measurement methods that can be applied in parallel with the normal operation of series production drive systems. In order to reach the objectives of feasibility and applicability, nonintrusive measurement methods are preferred. In this doctoral dissertation, the characteristics and conditions of bearings that are related to the occurrence of different kinds of bearing currents are studied. Further, the study introduces some nonintrusive radio-frequency-signal-based approaches to detect and measure parameters that are associated with the accelerated bearing wear caused by bearing currents.

Inventive design and product development of a mechanical element

The thesis is dedicated to enhancement and development of a Mechanism in Company X in order to increase its key parameters and approve its workability. Current Mechanism model is described in details. The basis of various analysis, models and theories that are reflecting the working process of the Mechanism are included in the thesis. According to these three directions of enhancements are chosen: from mechanical, tribological and conceptual points of view. As the result the list of improvements is presented. The new models of Mechanism are built. The efficiency and lifetime value are obtained in accordance with corresponding estimations. The comparative analysis confirms the necessity of conducted changes. Recommendations for the Company X specialists are represented in the thesis. Proposals for deeper research are also suggested.

Simulation model of wind turbine gearbox and lubrication system

As increasing efficiency of a wind turbine gearbox, more power can be transferred from rotor blades to generator and less power is used to cause wear and heating in the gearbox. By using a simulation model, behavior of the gearbox can be studied before creating expensive prototypes. The objective of the thesis is to model a wind turbine gearbox and its lubrication system to study power losses and heat transfer inside the gearbox and to study the simulation methods of the used software. Software used to create the simulation model is Siemens LMS Imagine.Lab AMESim, which can be used to create one-dimensional mechatronic system simulation models from different fields of engineering. When combining components from different libraries it is possible to create a simulation model, which includes mechanical, thermal and hydraulic models of the gearbox. Results for mechanical, thermal, and hydraulic simulations are presented in the thesis. Due to the large scale of the wind turbine gearbox and the amount of power transmitted, power loss calculations from AMESim software are inaccurate and power losses are modelled as constant efficiency for each gear mesh. Starting values for simulation in thermal and hydraulic simulations were chosen from test measurements and from empirical study as compact and complex design of gearbox prevents accurate test measurements. In further studies to increase the accuracy of the simulation model, components used for power loss calculations needs to be modified and values for unknown variables are needed to be solved through accurate test measurements.

Paperikoneen kuivatusosan olosuhteiden vaikutus viiranjohtotelojen vaipan materiaalin ja pinnoitteen valintaan korroosiovaurion ehkäisemiseksi

Diplomityön tavoitteena on löytää UPM Kymin paperikone 8:n ensimmäisen kuivatusryhmän johtoteloihin kulumis- ja korroosiokestävämpi materiaali ja pinnoite vallitsevaan olosuhteeseen. Teloihin muodostuu pistemäistä korroosiota ja korroosioalue on paikallinen. Korroosiota syntyy kuivatusviiran alueella, jossa ei ole paperirainaa. Työssä suoritetaan kuivatusosan olosuhdemittauksia ja tutkitaan niiden vaikutuksia korroosion muodostumiseen. Suoritettavat olosuhdemittaukset ovat huuvan ilmatase, paineen 0-taso sekä lämpötilat ja kosteudet eri huuvan osissa. Savukaasumittauksen avulla tutkitaan huuvan ilmankiertoa ensimmäisen kuivatusryhmän viiranjohtotelojen läheisyydessä. Kuivatusviiran ilmanläpäisymittauksen avulla saadaan tietoa viiran ilmanläpäisykyvystä. Hypoteesina viiran tukkeutuminen johtuu pölyävästä kuivaus-prosessista ja kosteudesta. SEM/EDS-alkuainemittauksen avulla pystytään analysoimaan korrosiivisia alkuaineita niin korroosioalueella kuin ympäristössä. Työn tutkimuksen perusteella korroosion muodostuminen aiheutuu tukkeutuneen viiran muodostamasta happipitoisuuseroalueesta. Viiran saostumat sisältävät korrosiivisia kemikaaleja, kuten kloridia, rikkiä ja mangaania. Nämä kiihdyttävät korroosiota happipuutosalueella. Huuvan olosuhdemittauksien perusteella huuvan paineen 0-taso on vino. Savukaasu- ja kosteusmittauksien avulla huomattiin kostean ilman jäävän telojen läheisyyteen. Työssä kehitettiin paineilmapuhdistin viiran reuna-alueen puhdistamiseen. Kaavattaviin telapositioihin valittiin kobolttikromiseostettu volframikarbidipinnoite PTFE -fluoripolymeeritiivistyksellä. Muihin telapositioihin valittiin ETFE –fluori-polymeeripinnoite korroosion ehkäisemiseksi. Pinnoitteiden ja paineilmapuhdistimen avulla telojen käyttöaika nousee nykyisestä kahdesta vuodesta tavoiteltuun 10 vuoteen.

Den Äldsta – livet är ett tillägnande : en vårdvetenskaplig explorativ studie av ett meningsbärande budskap och en innerlig visdom

In the background of the thematic The Eldest – life is acquiring one finds both previews and myths. Wisdom belongs to these myths. The hermeneutical philosophy refers to thinking as o movement from myth to logos in a dialogical oneness. The research uncovers dimensions in the element wisdom as empowered. The experiences of older are saved for further learning and transformation to younger with reference to vulnerable situations where common regulations are no more usefull. The interest goes to an Eldest. The Eldest in the study is pictorial in accordance to the main literature in the study.The Eldest is etymological, fictive and symbolic: – a man who understands higher matters of life, even Gods holy matters. She will set the fulfillment of others as the highest endowment out of an innermost ethos and an innermost wisdom. The innermost is wisdom. The aim is to discover a meaningful message in life is acquiring. In order to see and to learn from the experiences the study aim to uncover the innermost, an innermost wisdom out of a caritative approach. This innermost is anticipated as a longing for unity and health in dayly matters and in a caring ability for the other. The main overstatement is: What will this most meaningfull and innermost by the Eldest out of a living in factual life mirrored in a caring perspective be? Two questions expired; what will the meaningful message in the acquiring be? What will the innermost wisdom in serving the good be? This message and its innermost wisdom will get an expanded meaning out of a caring sentence: Man who dare – seeing back with gratitude, seeing forward in confidence, seeing aside with love and upward in fate wear that dignity, that holiness and that mercy and empathy which belong to life in its basics. The persons attending the research are situated in two contexts. One group has roots in the Lutheran church and the other in a caring profession. The datamaterial is formed out of the usages from these persons, from the spoken (conversation) and the written word (a guestbook). The usages as particular and common are continually integrated in the leading caring sentence from the beginning of the study to the end. The usages stand by the methodological for the final message and wisdom and at the same they form the operative dimension in the study, the evident and the validity. The overarching methodological approach is in the hermeneutic philosophy in accordance with the abductive logic. The usages out of two research groups are most significant in this deductive, inductive and abductive strategy. The usages from the research groups are confronted with the caring sentence in dialogical spaces, halts. The meaning and the innermost searched for will be pictured through the abductive and hermeneutic interpretation and will stand for an articulation of and a successively expansion of meaning. A twine of horizons out of the entire dissemination, the deductive and the inductive, creates the result, as the final message as the ground for an understanding of an even more embracing meaning in an innermost wisdom. The identified bearing movement in the groups in accordance with the caring sentence goes for something higher, something higher than me, to the wellbeing of the other. A conclusion is made and a thesis is identified. This thesis is out from the usages: What can I do in a creating of this caritative? An antithesis is also identified, is a man able to look outside one own and go to something higher, something greater? The synthesis is articulated as a dialogical movement from something … to something higher. The bridge could be maturation, transcendence, the divine or wisdom. The statement finds its root in the attending groups but a difference is also identified. This higher matter is different. The contexts and their meaningfulness decide. A final statement is: learn to see man and her matters hold in life.