Väitös mekatroniikan alalta, DI Lorenzo Giorio

Suurten pyörivien koneiden vika-analyysi parantaa teollisuusjärjestelmien suunnittelua, valvontaa ja diagnostiikkaa, ja pyrkii vähentämään ylläpitokustannuksia, seisokkeja ja turvallisuusriskejä. Pyörivien koneiden keskeiset komponentit laakerit vaikuttavat suoraan järjestelmän dynamiikkaan. Ne voivat vaurioitua käytön aikana ja niihin voi muodostua ympyrämäisyysvirheitä valmistuksen ja kokoonpanon aikana, aiheuttaen ei-toivottuja värähtelyjä, jotka heikentävät tuotannon tehokkuutta ja tuotteen laatua. Teollisuus 4.0 -kontekstissa kiihtyvyysantureilla varustetut vierintäelementtilaakerit voivat toimia koko roottorijärjestelmän kunnonvalvojana, valvoen sekä laakerin sisäisiä vaurioita että mahdollisia poikkeavuuksia koko roottorijärjestelmässä. 

Tässä väitöskirjassa kuvataan keskikokoisten teollisuuslaakerien testipenkin asennus, anturien integrointi ja testaaminen Politecnico di Torinon mekaniikan laboratoriossa. Roottori-laakerijärjestelmän analyyttinen malli luotiin ja validoitiin testipenkin kokeellisten tietojen avulla, mikä mahdollisti vikojen värähtelypiirteiden tunnistamisen komponentti- ja järjestelmätason valvontaa varten. Kunnonvalvontaa varten luotiin tietokanta keskikokoisille pallomaisille rullalaakereille, joissa oli erilaisia paikallisia vikoja. 

Kokeellisten värähtelysignaalien kohinanvaimennusta tutkittiin myös diskreetin aaltomuunnoksen (DWT) avulla. DWT-parametrien seulonnan tulokset mahdollistivat sopivien parametrien tunnistamisen paikallisten laakerivikojen havaitsemiseksi. 

Väitöskirjassa tutkittiin lisäksi laakerin asennusakselin geometrian vaikutusta laakerin sisäkehän ympyrämäisyysvirheisiin. Laakerin sisäkehän ympyrämäisyysvirheen kasautuminen kartiomaisen asennusakselin ympyrämäisyyden ja sisärenkaan paksuusvaihtelun perusteella validoitiin kokeellisesti Aalto-yliopiston ARotor-laboratoriossa. Tulokset osoittivat, että asentamattoman laakerin sisärenkaan ympyrämäisyydellä ei ole suurta merkitystä lopulliselle vierintäelementtien vierintäradan ympyrämäisyydelle ja että laakerivalmistajien tulisi keskittyä vähentämään laakerin sisärenkaan paksuusvaihtelua. Tutkimuksessa arvioitiin myös laakerin asennusakselin kartiomaista 3D-hiontaa ympyrämäisyysvirheiden korjaamiseksi, mikä johtikin merkittävään vähenemiseen laakerin sisäkehän ympyrämäisyysvirheessä ja roottorin alikriittisessä värähtelyssä verrattuna aiemmin julkaistuihin menetelmiin.

Tohtoriopiskelija: Lorenzo Giorio

Vastaväittäjä: Prof. Sanjin Braut, University of Rijeka, Croatia

Vastaväittäjä: Prof. Francesco Frendo, University of Pisa, Italy

Kustos: Prof. Raine Viitala, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, energia- ja konetekniikan laitos

Väitöstilaisuus järjestetään Zoom-issa ja Italiassa

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Tohtoriopiskelijan yhteystiedot:

Tekniikan korkeakoulujen väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49