Πανεπιστήμιο Πατρών

Πολυτεχνική Σχολή

Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Εργαστήριο Στοιχείων Μηχανών

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑΣχεδιομελέτη μειωτήρων σκεπάστρων λεκανών ηλεκτρόλυσης

Αλουμινίου της Ελλάδος

ΚΟΥΝΤΟΥΡΙΩΤΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ

Α.Μ.: 5314

ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΧΡΗΣΤΟΣ

ΠΑΤΡΑ, ΙΟΥΛΙΟΣ 2010

ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΜΕΙΩΤΗΡΩΝ (Α,Β)

•Αναξιοπιστία συμπλέκτη ασφαλείας

•Φθορά στα μηχανικά μέρη του μειωτήρα

•Ρήγματα στις συγκολλήσεις του τροχού σύνδεσης των πλανητών με τον άξονα εξόδου που οδηγούν σε θραύση

ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΜΕΙΩΤΗΡΩΝ (Α,Β)

•Αναξιοπιστία συμπλέκτη ασφαλείας

•Φθορά στα μηχανικά μέρη του μειωτήρα

•Ρήγματα στις συγκολλήσεις του τροχού σύνδεσης των πλανητών με τον άξονα εξόδου που οδηγούν σε θραύση

ΣΤΟΧΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ

•Εντοπισμός αιτιών για τη μικρή διάρκεια ζωής των μειωτήρων

•Αξιοποίηση εμπειρίας των μειωτήρων σειράς C

•Προτάσεις βελτίωσης της αξιοπιστίας του μειωτήρα

ΣΤΟΧΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ

•Εντοπισμός αιτιών για τη μικρή διάρκεια ζωής των μειωτήρων

•Αξιοποίηση εμπειρίας των μειωτήρων σειράς C

•Προτάσεις βελτίωσης της αξιοπιστίας του μειωτήρα

ΤΕΛΙΚΕΣ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ

Δημιουργία νέου συμπλέκτη ασφαλείας

Τροποποίηση άξονα εξόδου

ΤΕΛΙΚΕΣ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ

Δημιουργία νέου συμπλέκτη ασφαλείας

Τροποποίηση άξονα εξόδου

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ

Το πρόβλημα βρίσκεται στους μειωτήρες σκεπάστρων των ηλεκτρολυτικών κελιών των σειρών Α,Β. Δύο σκέπαστρα καλύπτουν τα κελιά, ώστε να μην απελευθερώνονται απευθείας στο περιβάλλον τα αέρια που παράγονται κατά την ηλεκτρόλυση της αλουμίνας

Στον άξονα εξόδου του μειωτήρα συνδέεται μια κάμα, η οποία περιστρέφεται ανάλογα με τη φορά περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα και σηκώνει τον αντίστοιχο μηχανισμό και το σκέπαστρο

Φωτογραφία Ηλεκτρολυτικού Κελιού Σχέδιο Μηχανισμού Ανύψωσης

Σχέδιο μειωτήρων Α & Β Σχέδιο μειωτήρα C

Συμπλέκτης ασφαλείας μειωτήρα A,B

Συμπλέκτης ασφαλείας μειωτήρα C

ΑΝΤΙΠΑΡΑΒΟΛΗ ΜΕΙΩΤΗΡΩΝ ΣΕΙΡΩΝ Α,Β & C

ΥΠΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΕΓΙΣΤΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ ΜΕΙΩΤΗΡΑ

Σκαρίφημα μηχανισμού ανύψωσης

Ροπή συναρτήσει της γωνίας βΡεύμα Η/Κ κατά το άνοιγμα

Παρατηρώντας τον συμπλέκτη ασφαλείας των μειωτήρων της σειράς C και αξιοποιώντας την αρχή λειτουργίας του, κάνουμε ένα αρχικό σκαρίφημα για το πώς θα σχεδιασθεί ο νέος συμπλέκτης των μειωτήρων των σειρών Α,Β.Από την ανάλυση που έγινε στα στοιχεία του μειωτήρα προκύπτει ότι η μέγιστη ροπή που πρέπει να μεταφέρει η κορώνα είναι Τ=2160Nm.

ΣΥΜΠΛΕΚΤΗΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ – ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΑΞΟΝΑ ΕΞΟΔΟΥ

Ο άξονας εξόδου του μειωτήρα φέρει συγκολλητό τροχό, ο οποίος μέσω πείρων συνδέεται με τους πλανήτες. Έχει παρατηρηθεί ότι ξεκινούν ρήγματα στις συγκολλήσεις του τροχού, που οδηγούν σε θραύση. Γι αυτό το λόγο εξετάστηκε η μέθοδος των πολύσφηνων για τη σύνδεση του άξονα και του δίσκου. Χαρακτηριστικό πλεονέκτημα των πολύσφηνων είναι ότι μπορούν να παραλάβουν και εναλλασσόμενα στρεπτικά φορτία

Σχήμα και προφίλ κατεργασμένης συγκόλλησηςΣκαρίφημα νέου συμπλέκτη

ΤΕΛΙΚΕΣ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ

Μετά την ανάλυση των στοιχείων του μειωτήρα και τον εντοπισμό των αιτιών που ευθύνονται για το χαμηλό μέσο όρο ζωής του θα προταθούν δύο λύσεις για τη βελτίωση της αξιοπιστίας του.

Η πρώτη πρόταση είναι η δημιουργία ενός νέου συμπλέκτη ασφαλείας πιο κοντά στην έξοδο του μειωτήρα και συγκεκριμένα στην κορώνα του

Η δεύτερη λύση είναι η αντικατάσταση της συγκόλλησης του τροχού των πλανητών με πολύσφηνα

Νέα διαμόρφωση δίσκου και άξονα εξόδουΝέος συμπλέκτης ασφαλείας