FI115555B - Menetelmä palkin värähtelyjen vaimentamiseksi ja värähtelyvaimennettu palkki - Google Patents

Description

115555

Menetelmä palkin värähtelyjen vaimentamiseksi ja värähteiyvaimennettu palkki Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä palkkimaisen kappaleen värähtelyn vaimentamiseksi.

5

Keksinnön kohteena on myös värähteiyvaimennettu palkkimainen kappale.

Kalanteroinnin tarkoituksena on lisätä paperin tai kartongin sileyttä ja kiiltoa sekä parantaa muita painopinnan ominaisuuksia. Paperia ja kartonkia kalanteroitaessa rainaa 10 muokataan kahden vastakkain olevan telan muodostamassa nipissä. Kalanterin telat voivat olla kova- tai pehmeäpintaisia. Pehmeäpintaisten telojen pinnoite on valmistettu paperista, muusta kuitumateriaalista tai polymeerimateriaalista. Kovapintaiset termotelat valmistetaan yleensä valuraudasta ja niitä voidaan lämmittää tai jäähdyttää öljyllä, höyryllä tai muilla tavoin, esimerkiksi induktiokuumentamalla.

15 Pitkänippikalantereissa toinen tela korvataan kuormituskengällä ja tämän ympäröimällä hihnalla.

Kalanterin käytön aikana telojen vaippapinnoille tarttuu kalanterointijälkeä heikentäviä epäpuhtauksia, kuten päällysteseosta, teippipaloja tai rainasta irronneita paperipaloja, j 20 j otka tarttuvat etenkin polymeeripinnoitteella varustettuj en teloj en pinnoille '; polymeeripinnoitteelle tyypillisen sähköisen varauksen takia. Telan pintaan tarttuneet teippi- ja paperinpalat saattavat aiheuttaa jälkiä kalanteroitavan rainan lisäksi myös : telan pinnoitteeseen. 300-450 kN/m suuruinen nippikuormitus aiheuttaa telavaippaan : tyypillisesti 60-120 pm:n suuruisen säteittäissuuntaisen taipuman, joten telan pinnalla : 25 oleva 90 pm paksu paperipala saattaa aiheuttaa suuria paikallisia kuormituksia telan pintaan.

s · » « f *... * Rainan ja telapinnoitteen vahingoittumisen estämiseksi telan pintaan tarttuneet i : : : epäpuhtaudet poistetaan kalanterin käytön aikana kaapimella. Ratakatkotilanteessa : _ : 30 kaavin myös estää rataa kiertymästä telan ympärille. Kaapimessa on telan akselin . . ·. suuntainen kaavinpalkki, johon on kiinnitetty kaavinterää pitelevä teränpidin.

. *. j Kaavinterää painetaan vasten telaan pneumaattisten kuormitusletkujen avulla.

2 115555

Kaavinpalkki on valmistettu yleensä hitsaamalla, minkä takia kaavinpalkin värähtelyjen vaimennuskapasiteetti on vähäinen. Siksi palkin värähtelyn amplitudi kasvaa haitalliselle tasolle suhteellisen pienillä resonanssitaajuisilla herätteillä. Kaavinpalkissa 5 esiintyvät värähtelyt ovat sekä pysty- että vaakasuuntaisia, ja värähtelyt voivat syntyä sekä harmonisista että impulssimaisista herätteistä. Kaavinpalkki on kiinnitetty samoihin kannattimiin kuin tela, minkä takia telojen äkkinäiset liikkeet siirtyvät kannakoinnin kautta kaavinpalkkiin ja toimivat impulssiherätteinä, jotka saavat palkin värähtelemään kriittisellä ominaistaajuudellaan. Lisäksi pyörivästä telasta, jota vasten 10 kaavinterää painetaan, siirtyy kaavinpalkkiin teränpitimen välityksellä sekä harmonisia että impulssimaisia herätteitä. Mikäli telan herätetaajuus on sama kuin kaavinpalkin ominaistaajuus, alkaa palkki värähdellä ominaistaajuudellaan.

Tällä hetkellä harmonisten herätteiden aiheuttamia värähtelyltä pyritään estämään 15 mitoittamalla kaavinpalkin ominaistaajuus suuremmaksi kuin telan pyörimisestä aiheutuvan harmonisen värähtelyn taajuus. Palkin ominaistaajuuden suuruuteen vaikuttavat sen massa, jäykkyys ja tuentatapa. Palkin kriittisen ominaistaajuuden nostaminen kuitenkin lisää yleensä palkin kokoaja painoa, mikä vaikeuttaa palkin suunnittelua ja lisää valmistuskustannuksia. Palkin kriittisen ominaistaajuuden : 2 0 nostaminen ei kuitenkaan tehoa impulssimaisten herätteiden aiheuttamiin värähtelyihin, t t *, koska palkkiin kohdistuva impulssimainen heräte herättää laajan taajuuskaistan.

. Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen menetelmä palkin • ‘ ’; värähtelyiden vaimentamiseksi. Keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan : ‘25 uudenlainen värähtely vaimennettu palkki.

• I · : * : Keksintö perustuu siihen, että pyörimättömän palkkimaisen kappaleen yhteyteen, edullisimmin vaimennettavan värähtelymuodon kupukohtaan sovitetaan ainakin yksi ; ; värähtelyvaimennin, jonka värähtelyn ominaistaajuus asetetaan sellaiseksi, että se on

• · I

:' ’ ‘; 30 alhaisempi, edullisesti oleellisesti alhaisempi, kuin palkin taajuus tai taajuusalue, jota • · * , , halutaan vaimentaa. Keksinnön yhdessä edullisessa sovellusmuodossa vaimennin , ·. : koostuu palkin värähtelyenergiaa absorboivasta vaimennuselementistä ja • » 3 115555 vaimennuselementin varaan sovitetusta massasta. Vaimennuselementti absorboi palkin värähtely energiaa ja muuttaa sitä toiseksi energiamuodoksi, kuten lämmöksi inertiaa hyödyntäen.

5 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle palkkimaiselle kappaleelle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.

10

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla palkin värähtelyjä voidaan vaimentaa tehokkaasti. Koska värähtelyvaimennin toimii inertiaa hyödyntäen, se vaimentaa myös 15 muilla kuin palkin ominaistaajuudella tapahtuvaa värähtelyä. Lisäksi keksinnön mukainen vaimennin on rakenteeltaan yksinkertainen ja helposti asennettavissa vaimennettavan palkin yhteyteen.

Keksintöä kuvataan seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.

: 20

Kuvio 1 esittää periaatteellisena perspektiivikuvantona yhtä keksinnön mukaista : ;värähtelyvaimennettuapalkkimaistakappaletta.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 vaimenninta edestäpäin kuvattuna.

25

Kuviossa 1 esitetty palkki 1 on esimerkiksi kalanterin telan kaavinpalkki. Kaavinpalkki ,: on telan akselin suuntainen ja palkki 1 on päistään kiinnitetty samoihin kannattimiin kuin kaavittava tela. Kaavinpalkki 1 on yleensä valmistettu hitsaamalla ja se on : ‘: kotelomainen. Kaavinpalkkiin on kiinnitetty kaavinterää pitelevä teränpidin.

: * “: 30 Kaavinterää painetaan kiinni telaan j a irrotetaan telasta pneumaattisten kuormitus- j a . , *, kevennysletkujen avulla. Kaavinterä painuu kiinni telaan, kun kuormitusletku täytetään

> · I

. ·. : ilmalla ja irtoaa telasta, kun kuormitusletku tyhjennetään ilmasta. Kaavin käännetään 4 115555 huoltoasentoon kääntösylinterin avulla. Kääntösylinteri voi olla hydraulinen tai pneumaattinen. Kaavinterä on tavallisesti komposiittimateriaalia.

Palkin 1 värähtelyjen vaimentamiseksi palkin 1 yhteyteen on sovitettu värähtelyenergiaa 5 absorboiva ns. jousi-massa-vaimennin 2. Vaimennin 2 on kiinnitetty palkin 1 yläpinnalle, jolloin se vaimentaa kuviossa 1 esitetyn koordinaatiston y-akselin suuntaista eli palkin 1 korkeussuuntaista värähtelyä. Vastaava y-akselin suuntainen vaimennus saadaan aikaan myös palkin 1 alapinnalle sijoitetulla vaimentimella. Mikäli halutaan vaimentaa koordinaatiston x-akselin suunnassa eli palkin 1 leveyssuunnassa 10 tapahtuvaa värähtelyä, on palkin 1 etupinnalle ja/tai takapinnalle sijoitettava vaimennin.

Vaimennin 2 on kiinnitetty palkkiin 1 vaimennettavan värähtelymuodon kupukohtaan eli kohtaan, jossa vaimennettavan värähtelymuodon amplitudi on suurin. Mikäli palkilla 1 on useita kupukohtia, sijoitetaan kuhunkin kupukohtaan vaimennin 2. Tarvittaessa 15 kupukohtaan voidaan sijoittaa myös useampia vaimentimia 2. Koska vaimennin 2 ei käytännössä ole pistemäinen, se sovitetaan symmetrisesti kupukohdan molemmin puolin siten, että vaimennusvaikutuksen keskikohta on vaimennettavan värähtelymuodon kupukohdassa. Mikäli palkki 1 on tuettu molemmista päistään, vaimennettavan värähtelymuodon kupukohta on tavallisesti tuentakohtien välissä palkin : 2 0 1 keskikohdassa, jolloin etäisyys kupukohdasta molempiin tuentakohtiin on yhtä suuri.

*, Vastaavasti, mikäli palkkia 1 tuetaan molempien päiden lisäksi myös keskikohdasta, on ; \ palkilla 1 yleensä kaksi vaimennettavan värähtelymuodon kupukohtaa, jotka ovat palkin ; 1 keskellä olevan tuentakohdan ja palkin 1 päissä olevien tuentakohtien välissä.

f I * • » » : * ‘ .* 25 Vaimentimessa 2 on värähtelyenergiaa absorboiva vaimennuselementti 3, j oka on kiinnitetty kiinnikkeiden 5 avulla ensimmäisestä päästään palkin 1 vaimennettavan j ', ·* värähtelymuodon kupukohtaan. Vaimennuselementin 3 toiseen päähän on kiinnitetty •..,: massa 4. Vaimennuselementti 3 on sekä joustava että vaimentava. Piirustusten : ‘; esittämässä sovellusmuodossa vaimennuselementti 3 on valmistettu kierteelle ‘: 30 taivutetusta vaijerista ja se käsittää kaksi vaijerikierukkariviä, jotka on sijoitettu palkin 1 , pituussuunnassa (z) rinnakkain. Vaijerikierukoiden alapinnat on kiinnitetty : alakiinnikkeisiin 5 ja yläpinnat yläkiinnikkeisiin 6. Massa 4 on kiinnitetty 5 115555 yläkiinnikkeisiin 6. Alakiinnikkeet 5 ja yläkiinnikkeet 6 on valmistettu hyvän värähtelyn vaimennuskyvyn omaavasta materiaalista, esimerkiksi alumiinista, ja vaijerin säikeet esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä.

5 Vaimennuselementti 3 joustaa kaikkiin suuntiin ja absorboi tehokkaasti iskumaisia kuormia. Koska massa 4 on tuettu ja kiinnitetty ainoastaan vaimennuselementtiin 3, se pääsee vapaasti liikkumaan vaimennuselementin 3 varassa. Massa 4 vastustaa palkin 1 värähtelystä aiheutuvaa liikettä, jolloin massan 4 ja palkin 1 välissä olevaan vaimennuselementtiin 3 kohdistuu voimia, joiden aiheuttama liike muuttuu 10 vaimennuselementissä 3 toiseksi energiamuodoksi, tavallisesti lämpöenergiaksi. Jos vaimennuselementtinä 3 käytetään vaijeria, siinä olevat säikeet hankautuvat toisiaan vasten vaijerin liikkuessa, jolloin muodostuu kitkan vaikutuksesta lämpöä. Koska vaimennin 2 toimii inertiaa hyödyntäen, se pystyy vaimentamaan eri taajuuksilla tapahtuvaa palkin 1 värähtelyä.

15

Massa 4 sekä vaimennuselementin 3 jousivakio ja vaimennuskerroin valitaan siten, että vaimentimen 2 ominaistaajuus on alhaisempi kuin palkin 1 taajuus tai taajuuskaista, jota halutaan vaimentaa. Tavallisesti vaimennettava taajuus on palkin 1 ominaistaajuus tai ominaistaajuuden molemmin puolin oleva kapea taajuuskaista. Vaimentimen 2 •,: 20 ominaistaajuus asetetaan siten, että se on vähemmän kuin 99 %, edullisesti vähemmän : kuin 90 %, vaimennettavan värähtelyn taajuudesta. Palkin 1 massan suhde vaimentimen : : 2 massaan 4 on keksinnön yhdessä sovellusmuodossa noin 10. Vaimennuselementin 3 * · jousivakion ja vaimennuskertoimen suuruuteen voidaan vaikuttaa mm. vaijerin s säiemäärää muuttamalla, vaijerissa käytettävien säikeiden mittoja ja jäykkyyttä \* 25 muuttamalla, säikeiden punontatapaa muuttamalla sekä vaijerilenkkien ja vaijerilenkkirivien määrääjä mittoja muuttamalla. Edellä kuvattuja ’ ·' kitkavaimennuselementtej ä 3 on yleisesti saatavilla erisuuruisilla jousivakion j a * » ’ ·; · ’ vaimennuskertoimen arvoilla varustettuna.

’... * 30 Keksinnöllä on edellä kuvatusta poikkeavia sovellusmuotoja.

115555 6

Vaimennuselementtinä 3 voidaan käyttää edellä kuvatun kitkavaimentimen sijasta tai lisäksi myös nestevaimenninta, kaasuvaimenninta, kumia tai jotain muuta liikettä vastustavaa elementtiä, jolla on suuri sisäinen vaimennuskapasiteetti. Myös tämäntyyppisiä vaimennuselementtejä on saatavilla useita eikä sellaisen suunnittelukaan 5 ole alan ammattimiehelle vaikeaa. Vaimennin 2 voidaan sijoittaa tarvittaessa palkin 1 sisäpuolelle vaimennettavan värähtelymuodon kupukohtaan tai kupukohtiin.

Vaimenninta 2 voidaan käyttää myös muiden palkkimaisten ja pyörimättömien koneenosien värähtelyiden vaimentamiseen. Tällaisia koneenosia ovat mm. paperikoneen päällystimen kaavinpalkit, mittapalkit, mittaraamit, pyörimättömät 10 ulosottotelat, kalanterin kostuttimet, puristimet, jenkkisylinterit, kuivatusrummut ja päällystyslaitteet.

* · 5 · * 1 * » » • ·

* » I

» • ·

Claims (6)

1. Menetelmä palkkimaisen kappaleen (1) värähtelyjen vaimentamiseksi kalanterissa, jonka kappaleen (1) yhteyteen sovitetaan ainakin yksi värähtelyvaimennin (2), 5 jonka ominaistaajuus sovitetaan alhaisemmaksi kuin vaimennettavan värähtelyn taajuus tai taajuuskaista, tunnettu siitä, että värähtelyvaimennin (2) sijoitetaan vaimennettavan värähtelymuodon kupukohtaan.

1 1 I I V %J \r V

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 värähtelyvaimentimena (2) käytetään kappaleeseen (1) kiinnitettävää, joustavaa ja vaimentavaa vaimennuselementtiä (3), jonka varaan on sovitettu massa (4).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaimennuselementtinä (3) käytetään vaijeria. 15

4. Värähtelyvaimennettu palkkimainen kappale (1) kalanterissa, jonka kappaleen (1) yhteyteen on sovitettu ainakin yksi värähtelyvaimennin (2), jonka ominaistaajuus on sovitettu alhaisemmaksi kuin vaimennettavan värähtelyn taajuus tai taajuuskaista, tunnettu siitä, että värähtelyvaimennin (2) on sijoitettu 2. vaimennettavan värähtelymuodon kupukohtaan.

. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kappale (1), tunnettu siitä, että ; Y; värähtelyvaimennin (2) käsittää kappaleeseen (1) kiinnitettävän, joustavan ja : ‘ ": vaimentavan vaimennuselementin (3), jonka varaan on sovitettu massa (4). Γ 25

• » : ’: 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kappale (1), tunnettu siitä, että vaimennuselementti (3) käsittää vaijeria. » »· » t ti» • • i i I · i · • > · 115555