Menetelmiä vesihydraulisen aksiaalimäntäpumpun liukukengän suunnitteluun

Vesihydrauliikka tarjoaa turvallisen ja ympäristöystävällisen vaihtoehdon öljyhydrauliikalle. Veden käyttö väliaineena aiheuttaa kuitenkin haasteita komponenttien ja järjestelmien suunnitteluun. Siksi vesihydrauliikan käyttö on yleistynyt vain tietyillä sovellusalueilla.

Väitöstyössään Rokala tutki vesihydraulisia aksiaalimäntäpumppuja. Hän tarkasteli erityisesti liukukengän rakennetta ja käyttäytymistä tavoitteenaan mahdollistaa pumpuille suurempi tehotiheys. Rokala kiinnitti huomiota myös liukukengän käyttäytymiseen tilanteissa, joissa vastinpintana toimivan vinolevyn kulmaa muutetaan.

– Liukukengän ja vinolevyn välisessä vesivoitelutilanteessa on välttämätöntä korvata teräs-teräs liukupari, ja yleisesti sinä käytetäänkin teräs-polymeeri -rakennetta. Tässä tulee huomioida, etteivät perinteisesti mitoitukseen käytettävät yhtälöt enää kuvaa todellista tilannetta.

Rokalan väitöskirja osoittaa, että nimenomaan vesivoitelutilanteessa liukukengän muodonmuutokset aiheuttavat merkittäviä muutoksia liukupintojen välisen paineprofiilin muotoon. Liukukengän mitoituksen kannalta nesteen ja rakenteen välisen vuorovaikutuksen laskeminen on välttämätöntä.

– Jollei muodonmuutoksia tunneta, joudutaan liukukenkä mitoittamaan varman päälle tai hakemaan toimivat mitat kokeellisesti, mistä aiheutuu uusia haasteita.

Erilaisia liukukenkärakenteita vertailemalla Rokala havaitsi selvästi, ettei yleispätevää sääntöä muodonmuutoksien hallintaan voida muodostaa. Jokainen erilainen rakenne materiaaleineen tulee analysoida erikseen.
 

Väitöstilaisuus torstaina 21.6.
 

Diplomi-insinööri Markus Rokalan hydraulitekniikan alaan kuuluva väitöskirja Analysis of slipper structures in water hydraulic axial piston pumps ("Liukukengän rakenteen analysointi vesihydraulisissa aksiaalimäntäpumpuissa") tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunnassa torstaina 21.6.2012 kello 12 Konetalon salissa K1702 (Korkeakoulunkatu 6, Tampere).

Vastaväittäjinä toimivat professori Andrew Plummer (University of Bath) ja professori Mauri Haataja (Oulun yliopisto). Tilaisuutta valvoo professori Kari T. Koskinen TTY:n hydrauliikan ja automatiikan laitokselta.

Markus Rokala työskentelee Tampereen teknillisen yliopiston hydrauliikan ja automatiikan laitoksella.

Lisätietoja: Markus Rokala, puh. 0400 853 600, markus.rokala@tut.fi