Superjumborullien rullauksen hallinta

UPM-Kymmene Oyj:n Jämsänkosken PK6:n ongelmana ovat olleet ajoittaiset pohjakatkot suurilla rullilla. Diplomityön tavoitteena oli parantaa superjumborullien rullauksen hallintaa Jagenbergin rakentamalla VariTop keskiörullaimella. Kirjallisuusosassa selvitettiin rullanmuodostumista ja erilaisia rullausteorioita. Samalla käytiin läpi paperin rullautuvuuteen vaikuttavia tekijöitä, rullausperäisten vikojen muodostumisen syitä sekä pehmeän rullaussylinterin etuja verrattuna kovaan sylinteriin. Kokeellisessa osassa suoritettiin koeajoja tuotannon pituusleikkurilla. Näistä kokeista saatujen tulosten perusteella leikkurin ajoreseptit päivitettiin vastaamaanoptimaalisinta rullarakennetta. Pehmeän rullaussylinterin etuja verrattuna kovaan rullaussylinteriin selvitettiin koeajoissa Voithin koeleikkurilla Saksan Krefeldissä. Tuloksista selvisi, että samalla ajoreseptillä rullattaessa pehmeä sylinteri antoi valmiille rullalle suuremman kovuuden. Myös paperissa olevien profiilivirheiden vaikutukset lievenivät käytettäessä pehmeää rullaussylinteriä. Istukoiden luistamisesta johtuvaa hylsyjen sisäpinnan jauhautumista on ilmennyt suurilla jumborullilla. Tämä johtuu todennäköisimmin kasvaneesta rasituksesta hylsyn sisäpinnalla, mikä on seurausta rullien kasvusta. Ratkaisuina tälle ongelmalle on mahdollinen istukan pidentäminen sekä välyksen pienentäminen istukan ja hylsyn välissä. Myös hylsyjen toimintaa testattiin rullauksessa jahuomattiin niiden täyttävän toimittajien antamat laatuarvot. Lepo- ja liikekitkalla tiedetään olevan suuri merkitys rullausperäisten vikojenmuodostumiseen. Eri lajeista lähetettiin paperinäytteitä UPM-Kymmene Oyj:n Lappeenrannan tutkimuskeskukseen kitkojen määrittämiseksi. Tulosten perusteella havaittiin luettelolajilla lepo- ja liikekitkassa merkittävä ero. Standardi SC lajilla ero oli selvästi pienempi kuin luettelolajilla. Tämä saattaa olla yksi syy luettelolajeilla ilmeneviin pohjaongelmiin.

Kiinnirullaimen dynamiikan ja värähtelyjen simulointi

Diplomityössä tutkittiin kaupallisen monikappaledynamiikkaohjelmiston soveltuvuutta kiinnirullaimen dynamiikan ja värähtelyjen tutkimiseen. Erityisen kiinnostuneita oltiin nipin kuvauksesta sekä nipissä tapahtuvista värähtelyistä. Tässä diplomityössä mallinnettiin kiinnirullaimen ensiö- ja toisiokäytöt sekä tampuuritela. Malli yhdistettiin myöhemmin Metso Paper Järvenpäässä rinnakkaisena diplomityönä tehtyyn malliin, joista muodostui kahteen ratkaisijaan perustuva simulointimalli. Simulointimalli rakennettiin käyttämään kahta erillistä ratkaisijaa, joista toinen on mekaniikkamallin rakentamisessa käytetty ADAMS-ohjelmisto ja toinen säätöjärjestelmää ja hydraulipiirejä kuvaava Simulink-malli. Nipin mallintamiseksi tampuuritela ja rullaussylinteri mallinnettiin joustaviksi käyttäen keskitettyjen massojen menetelmää. Siirtolaitteissa sekä runkorakenteissa tapahtuvat joustot kuvattiin yhden vapausasteen jousi-vaimennin voimilla kuvattuina järjestelminä. Tässä diplomityössä on myös keskitytty esittelemään ADAMS-ohjelmiston toimintaa ohjeistavasti sekä käsittelemään parametrisen mallintamisen etuja. Työssä havaittiin monikappaledynamiikan soveltuvuus kiinnirullaimen dynamiikan sekä dynaamisten voimien aiheuttamien värähtelyjen tutkimiseen. Suoritetuista värähtelymittauksista voitiin tehdä vain arvioita. Mallin havaittiin vaativan lisätutkimusta ja kehitystyötä