Multibody models for examination of touchdown bearing systems

Increased rotational speed brings many advantages to an electric motor. One of the benefits is that when the desired power is generated at increased rotational speed, the torque demanded from the rotor decreases linearly, and as a consequence, a motor of smaller size can be used. Using a rotor with high rotational speed in a system with mechanical bearings can, however, create undesirable vibrations, and therefore active magnetic bearings (AMBs) are often considered a good option for the main bearings, as the rotor then has no mechanical contact with other parts of the system but levitates on the magnetic forces. On the other hand, such systems can experience overloading or a sudden shutdown of the electrical system, whereupon the magnetic field becomes extinct, and as a result of rotor delevitation, mechanical contact occurs. To manage such nonstandard operations, AMB-systems require mechanical touchdown bearings with an oversized bore diameter. The need for touchdown bearings seems to be one of the barriers preventing greater adoption of AMB technology, because in the event of an uncontrolled touchdown, failure may occur, for example, in the bearing’s cage or balls, or in the rotor. This dissertation consists of two parts: First, touchdown bearing misalignment in the contact event is studied. It is found that misalignment increases the likelihood of a potentially damaging whirling motion of the rotor. A model for analysis of the stresses occurring in the rotor is proposed. In the studies of misalignment and stresses, a flexible rotor using a finite element approach is applied. Simplified models of cageless and caged bearings are used for the description of touchdown bearings. The results indicate that an increase in misalignment can have a direct influence on the bending and shear stresses occurring in the rotor during the contact event. Thus, it was concluded that analysis of stresses arising in the contact event is essential to guarantee appropriate system dimensioning for possible contact events with misaligned touchdown bearings. One of the conclusions drawn from the first part of the study is that knowledge of the forces affecting the balls and cage of the touchdown bearings can enable a more reliable estimation of the service life of the bearing. Therefore, the second part of the dissertation investigates the forces occurring in the cage and balls of touchdown bearings and introduces two detailed models of touchdown bearings in which all bearing parts are modelled as independent bodies. Two multibody-based two-dimensional models of touchdown bearings are introduced for dynamic analysis of the contact event. All parts of the bearings are modelled with geometrical surfaces, and the bodies interact with each other through elastic contact forces. To assist in identification of the forces affecting the balls and cage in the contact event, the first model describes a touchdown bearing without a cage, and the second model describes a touchdown bearing with a cage. The introduced models are compared with the simplified models used in the first part of the dissertation through parametric study. Damages to the rotor, cage and balls are some of the main reasons for failures of AMB-systems. The stresses in the rotor in the contact event are defined in this work. Furthermore, the forces affecting key bodies of the bearings, cage and balls can be studied using the models of touchdown bearings introduced in this dissertation. Knowledge obtained from the introduced models is valuable since it can enable an optimum structure for a rotor and touchdown bearings to be designed.

Vuotovesien merkitys jätevesihuollossa

Yleisimmät viemäröintijärjestelmät ovat erillisviemäröinti ja sekaviemäröinti. Erillisviemä-röinnissä jäte- ja hulevedet johdetaan omissa verkostoissa. Sekaviemäröinnissä kaikki viemä-röitävät vedet virtaavat samassa verkostossa. Vuotoveden osuus jätevesiviemäriverkostossa virtaavasta jätevedestä on keskimäärin yli 30 prosenttia. Vuotovesiselvityksen avulla pyritään selvittämään vuotoveden esiintymisalueet ja mahdolliset vuotokohteet. Mallintamalla laadittu selvitys tarjoaa mahdollisuuden tarkastella verkostoa kokonaisuutena ja erilaisissa käyttötilan-teissa. Tämä työ perustuu Joensuun kantakaupungin viemäriverkostosta mallintamalla laadit-tuun vuotovesiselvitykseen. Työssä on tarkoitus selvittää vuotovesistä aiheutuvan lisäener-giantarpeen ja kasvihuonekaasupäästöjen kasvua sekä pohtia verkoston omistussuhteiden, sään ääri-ilmiöiden ja taajuusmuuttajien vaikutuksia vuotovesien hallintaan. Lisäksi selvitetään voidaanko tuloksista tehdä valtakunnallisia yleistyksiä. Joensuun viemäriverkostossa jätevesien pumppaukseen käytetystä energiasta noin 43 prosent-tia kuluu vuotovesien pumppaukseen. Siitä aiheutuu vuosittain 480 MWh:n lisäenergiantarve, joka johtaa 106 tonnin hiilidioksidipäästöihin. Lisäenergiantarpeesta aiheutuva hiilidioksidi-päästö on pieni liikenteen aiheuttamaan päästöön verrattuna. Saneerauksilla voidaan saavuttaa 60 prosentin vähennys vuotovesimäärään. Tavoitteeksi tulisi asettaa keskusta-alueella olevien sekaviemäreiden korvaaminen erillisviemäreillä esimerkiksi lähimmän 10 vuoden aikana ja vuotovesimäärän yleinen vähentäminen koko verkoston alueella. Ilmastonmuutoksen myötä yleistyvät rankkasateet lisäävät vuotovesimäärää etenkin sekaviemäröidyillä alueilla. Tämä korostaa sekaviemäröidyn verkoston korjaustoimenpiteiden tärkeyttä. Taajuusmuuttajien yleistyvä käyttö tasaa haitallisia virtaamapiikkejä. Optimaaliseksi säädetty pyörimisnopeus pienentää merkittävästi pumppujen energiankulutusta. Työstä saadut tulokset ovat valtakun-nallisella tasolla suuntaa antavia. Tarkemmat yleistykset vaativat useista erikokoisista verkos-toista tehtyjen vuotovesiselvitystulosten analysointia.

Managing and utilizing information flow for new products’ periodic account sales process

The goal was to understand, document and module how information is currently flown internally in the largest dairy organization in Finland. The organization has undergone radical changes in the past years due to economic sanctions between European Union and Russia. Therefore, organization’s ultimate goal would be to continue its growth through managing its sales process more efficiently. The thesis consists of a literature review and an empirical part. The literature review consists of knowledge management and process modeling theories. First, the knowledge management discusses how data, information and knowledge are exchanged in the process. Knowledge management models and processes are describing how knowledge is created, exchanged and can be managed in an organization. Secondly, the process modeling is responsible for visualizing information flow through discussion of modeling approaches and presenting different methods and techniques. Finally, process’ documentation procedure was presented. In the end, a constructive research approach was used in order to identify process’ related problems and bottlenecks. Therefore, possible solutions were presented based on this approach. The empirical part of the study is based on 37 interviews, organization’s internal data sources and theoretical framework. The acquired data and information were used to document and to module the sales process in question with a flowchart diagram. Results are conducted through construction of the flowchart diagram and analysis of the documentation. In fact, answers to research questions are derived from empirical and theoretical parts. In the end, 14 problems and two bottlenecks were identified in the process. The most important problems are related to approach and/or standardization for information sharing, insufficient information technology tool utilization and lack of systematization of documentation. The bottlenecks are caused by the alarming amount of changes to files after their deadlines.

Ihmiskehon liikkeenkaappaus

Liikkeenkaappauksessa mitataan kohteen sijainti ja suunta fyysisessä tilassa ja nämä tiedot tallennetaan tietokoneelle käyttökelpoiseen muotoon. Kohteina voivat olla ihmis- ja ei-ihmishahmot, kasvojen piirteet, kameran tai valon sijainnit ja muut kohtauksen elementit. Liikkeenkaappauksen historia alkoi 1800-luvun lopulla peräkkäisistä valokuvista. Nykyisiä liikkeenkaappaustapoja ovat optinen, magneettinen, mekaaninen, videopohjainen ja inertiamittaukseen pohjautuva liikkeenkaappaus. Eri liikkeenkaappaustavat sopivat eri käyttökohteisiin. Tällä hetkellä käytetyin liikkeenkaappaustapa on optinen liikkeenkaappaus. Liikkeenkaappauksen sovellusalueet voidaan jaotella analyysiin, seurantaan ja tunnistukseen. Liikkeenkaappaus mahdollistaa ihmiskehon tunkeilemattoman analyysi. Seurannassa liike arvotetaan ja tallennetaan. Tunnistuksessa liikettä käytetään biometrisena tunnisteena. Kinemaattinen malli on matemaattinen malli ihmiskehosta. Se koostuu luita edustavista kiinteistä kappaleista ja luonnollisesti rajoitetuista nivelpisteistä. Mallin tarkkuutta voidaan kuvata vapausasteilla. Kinemaattista mallia käytetään liikkeen rekonstruoinnissa. Uskon liikkeenkaappaustekniikan tutkimuksen ja käytön lisääntyvän vielä tulevina vuosina. Vaikka optinen liikkeenkaappaus on tällä hetkellä käytetyin, videopohjainen liikkeenkaappaus saattaa ohittaa sen tulevaisuudessa.