Abstrakti
Paperikoneissa paperi kulkee pyörivien telojen kontaktialueiden eli nippien läpi. Telat on usein päällystetty polymeereillä. Pehmeä polymeerinippi antaa paperille kiiltävän pinnan sekä tasaisen paksuusprofiilin ja tiheysjakauman. Vaikka polymeeripinnoitteiden käyttäminen onkin hyödyllistä lopputuotteen laadun kannalta, pinnoitteet kärsivät myös haitallisista dynaamisista ilmiöistä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin kahta tällaista ilmiöitä – itseherätteistä värähtelymekanismia ja etenevää aaltoilmiötä. Työn tarkoituksena oli selvittää näiden ilmiöiden keskeiset piirteet. Kaikissa tutkimuksen vaiheissa tutkittava telasysteemi koostui kahdesta pyörivästä telasta ja toinen tela oli päällystetty polymeeripinnoitteella.
Itseherätteistä värähtelymekanismia tarkasteltiin ensin käyttäen yksiulotteista analyyttista mallia. Tutkimuksessa selvisi, että värähtelymekanismi on aktiivinen, kun pinnoitteen aiheuttaman pakkoherätteen ominaistaajuus on lähes sama kuin ominaistaajuus, joka vastaa ominaismuotoa, jossa telat värähtelevät vastakkaisissa vaiheissa. Värähtelyt ovat voimakkaimmillaan, kun pinnoitteen jäännösmuodonmuutoksen vaihe on 90 astetta nippiraon vaihetta edellä. Seuraavaksi värähtelyitä tutkittiin käyttäen kaksiulotteista tasovenymäelementtimallia, jonka avulla mallinnettiin värähtelymekanismin aiheuttamia telapinnoitemuodonmuutoksia. Tutkimuksen viimeisessä vaiheessa yksi- ja kaksiulotteisia laskennallisia tuloksia ja kokeellisia tuloksia verrattiin toisiinsa laskennallisten mallien ja niiden perusteella muodostettujen fysikaalisten tulkintojen vahvistamiseksi.
Etenevää aaltoilmiötä tutkittiin ensin käyttäen kaksiulotteista elementtimallia tasovenymätilassa. Ominaismuotoanalyysin tulosten perusteella telapinnoitteelle laskettiin kriittinen nopeus, jonka alapuolella etenevät aallot eivät ilmesty telapinnoitteeseen. Dynaamisten kontaktisimulaatioiden jälkeen todettiin, että etenevää aaltoilmiöitä on parasta käsitellä Rayleigh-aaltoresonanssina, jossa telakontaktin aiheuttamat modifioidut Rayleigh-aallot syntyvät nipissä sekä kriittisillä että ylikriittisillä nopeuksilla ja summautuvat voimakkaaksi eteneväksi aalloksi. Seuraavaksi aaltoilmiöitä kuvaamaan kehitettiin yksiulotteinen malli vaimennetulle elastiselle telapinnoitteelle. Vertailemalla keskenään yksi- ja kaksiulotteisista malleista laskettuja tuloksia todettiin, että yksiulotteinen malli kuvaa hyvin etenevän aaltoilmiön keskeisimmät ominaisuudet. Mallia jatkokehitettiin siten, että pinnoitemateriaali kuvattiin taajuusriippuvaisena viskoelastisena aineena. Näin ollen mallilla voidaan helposti laskea teollisuudessa käytettävien telapinnoitteiden kriittiset nopeudet.
Julkaisun otsikon käännös | Polymeeripinnoitettujen pyörivien kontaktitelojen resonanssi-ilmiöt |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-6501-4 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-6502-1 |
Tila | Julkaistu - 2015 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- värähtely
- etenevä aalto
- resonanssi
- polymeeri
- viskoelastisuus
- kontakti