Proefstand verdeelschijven

Citation for published version (APA):

Westmijze, P. (1987). Proefstand verdeelschijven. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Vakgroep Produktietechnologie : WPB; Vol. WPA0510). Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1987

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

PROEFST AND VERDEELS CHIJVEN VERSLAG 11 - ONDERZOEKSOPDRACHT P. WESTMIJZE

RAPPORT NR.: WPA 0510

VERSLAG V AN EEN 11 - ONDERZOEKSOPDRACHT

verricht door

volbracht bij

gedurende de peri ode coach Philips

P. Westmijze, student Technische Universiteit Eindhoven

Nederlandse Philipsbedrijven B. V.

Centrale Groep Bedrijfsmechanisatie Licht

15.08.1987 - 14.11.1987

A. Boersma coach TUE

H. Bulten tekstverwerking

INHOUDSOPGAVE Samenvatting Li teratuurlijst Afkortingen HOOfOSTUK 1 Inleiding 1.1 Opdracht 1.2 Verdeelschijven 1.3 Werking onvoldoende 1.4 Onderzoek 1.5 Strategie 1.6 Uitgangspunten bekend

HoorOSTUK 2 Het orientatieproces (O-proces) 2.1 Inleiding

2.2 Orientatieproces algemeen 2.3 De eerste kontakten

2.4 rormulering van de opdracht 2.5 Gegevens "van goede kwaliteit" Hooros TllK 3 Verdeelschijven

3.1 Inleiding

3.2 Konstuktie en funktie

3.3 Gedrag van en onderzoek aan verdeelschijven HoorOSTUK 4 Basismolens 4.1 Inleiding 4.2 Standaard basismolen 4.3 Interfaces HoorDSTUK 5 De ophanging

BLI.

V II VII I X 1 1 2 3 :5 4 5 5 6 7 8 10 10 16 18 18 20 5.1 Inleiding 21

5.2.1 Orientatie (Po): kriteria waaraan een ophanging 23 moet beantwoorden

5.2.2 De keuzemogelijkheden voor een ophanging 25

5.2.3 De keuze 30

5.2.4 Risiko-analyse behorend bij de keuze 30

5.2.5 5.3 5.4

(potentiale problemen analyse) Te nemen maatregelen

Voorontwerp en (definitief) ontwerp ophanging Het U-proces HOOfDSTUK 6 De onderzoekingen van de 33 33 34 6.1 Inleiding 35 6.2 Het orientatieproces 35 6.3 Het plan-proces 38

6.3.1 Onderzoeksgebied "mechanisch": Het meten van 38

de omtrekskracht

6.3.2 Onderzoeksgebied "mechanisch": Het meten van 41

de aandrukkracht tussen de schijven

6.3.3 Onderzoeksgebied "mechanisch": Akoustische 43

meting aan geluiden die rond de kontaktvlak-ken ontstaan

6.3.4 Onderzoeksgebied "tribologie": Elektrische 44

weerstand tussen de loopvlakken meten

6.3.5 Onderzoeksgebied "tribologie": Kapacitieve af- 46

standsmeting tussen de twee loopvlakken

6.3.6 Onderzoeksgebied "tribologie": Onderzoek met 47

"optical fist" i.p.v. de bovenverdeelschijf

6.3.7 Onderzoeksgebied "tribologie": Overspraak tus- 48

sen de kanalen onderzoeken

6.3.8 Onderzoeksgebied "tribalagie": Temperatuur 50

meten van de alie tussen de schijven

6.3.9 Onderzoeksgebied "tribologie": Gedrag van 51

v

-INHOUDSOPGAVE BLZ.

6.3.10 Onderzoeksgebied "tribologie": Het meten van 52

olieverbruik

6.3.11 Onderzoeksgebied "tribologie": Temperatuur 54

van ~~n of beide schijven meten

6.3.12 Onderzoeksgebied "vaku~m": Druk in de test- 54

lamp meten

6.3.13 Onderzoeksgebied "vaku~m": Gehalte CxH), 02 55

en H20 meten

6.3.14 Onderzoeksgebied "overige": Excentrisch 57

t.o.v. elkaar geplaatste verdeelschijven onderzoeken

6.3.15 Onderzoeksgebied "overige": Onderzoek aan 58

slijtage van de loopvlakken

6.3.16 Testlamp 59

6.3.17 Aansluitingen van de tubelures en afstemming 60

6.4

van de 24-voudige molen en de 18-voudige set verdeelschijven

HOOFOSTUK 7 Overdracht van werkzaamheden 7.1 Inleiding 7.2 Interne mededeling Bijlage A B

c

o

E

Enkele gegevens over ricinusolie Enkele gegevens over Shell Valvata

1000 en Fomblin Y

Oatabase-lijst ophanging

Maatschets krachtop~emers omtrek

Maatschets krachtopnemer aandrukkracht

63 63 69 70 71 76 77

- vii

SAMENVATTING

In dit verslag z1Jn de result at en van de 11 - onderzoeksopdracht

(TUE) "proefstand verdeelschijven" vermeld. Binnen de Centrale Groep Bedrijfsmechanisatie Licht wilde men de kennis over de werking van verdeelschijven vergroten. Met name wilde men meer inzicht krijgen in de atdichtende werking. Daaruit kwam de wens naar voren te beschikken over een proefstand voor het

onder-zoeken van verdeelschijven •

.

Daartoe werd een speciale ophanging voor een beschikbare

18-voudige set verdeelschijven in een 24-18-voudige basismolen ont-worpen en gefabriceerd.

De voor de proefstand benodigde technische onderzoeksopstellingen zijn gedeeltelijk samen met de ophanging ontwikkeld. Voor de overige opstellingen zijn aanbevelingen gedaan, die nog nader uitgeverkt moeten worden.

[1] Onderzoek naar de "lekgrootte" van de verdeelschijven Jan van Kruisbergen

Technische Hogeschool Eindhoven Rapport nr.: WPA 0331

[2] Projektstrategie in de innovatie Prof. ir. J.M. van Bragt

[3] "Bedrijfsmechanisatie" Prof. ir. J.M. van Bragt De Constructeur

januari 1987

[4] Lubrication

Its Principles and Practice A.G.M. Michell

Blackie

&

Son Limited London and Glasgow

Bibliotheek Werktuigbouwkunde (TUE) code KCG 50 MIC

[5] Shell smeermiddelen voor industrie en scheepvaart Uitgave Shell Nederland Verkoopmaatschappij BV

[6] Katalogus "fomblin Y perfluoro pol)ethers" Montedison Group (Italie)

Montedison Nederland NV Rotterdam

lITERATUURLIJST

[7] On the dynamic characteristics of slideways Jos van Heck

Proefschrift maart 1984

Technische Hogeschool Eindhoven

[8] CursusVacuumtechniek J. Stam

Groep Procestechnologie Centrale Groep BM Licht Philips Eindhoven

[9] Kepner Tregoe

Probleemanalyse en Besluitvorming

[10] Niet-metallische materialen Cursus voor Metaalkunde Or. J. Hoekstra

Interne Technische Opleidingen Philips Eindhoven

AfKORTINGEN

BM

₌

Bedrijfsmechanisatie 0 ': orientatie(-proces)

}

fasen van de p ': plan(-proces) projektstrategie U

₌

uitvoering(-sproces)

Po

₌

orientatie binnen het .e1an-proces

Pp ': .elan binnen het .e1an-proces

Pu ': .!:!.,itvoering binnen het .e1an-proces

st.c. ': steek-cirkel

t.o.v. ' : ten opzichte van

t.a.v. ' : ten aanzien van

Lb.v. ' : ten behoeve van

HOOFOSTUK 1 lnleiding

1.1 Opdracht

Oit verslag is voortgekomen uit een onderzoeksopdracht die in de studie aan de TUE geprogrammeerd is direkt v66r het afrondende afstudeerwerk.

De opdracht heeft als doel ervaring op te doen met een methode van werken zoals die van een ingenieur verwacht mag worden. Tevens is het voor de student een geschikte gelegen-heid zich voor te bereiden op de afstudeerfase.

Het onderzoekswerk vond in de industrie plaats, en weI bij Philips (Centrale Groep Bedrijfsmechanisatie Licht in

Eindhoven). De opdracht luidde in het kort "het opzetten van een proefstand voor verdeelschijven" en kwam voort uit de wens de kennis over met name de afdichtende werking van verdeelschijven te vergroten.

1.2 Verdeelschijven

Vooruitlopend op de gedetailleerde beschrijving van verdeel-schijven voIgt nu een korte kennismaking.

Bij de produktie van de vele lampt)pen komt steeds een

aantal gaswisselprocessen voor tussen het inwendige van een lamp-in-wording en gas- en vakuums)stemen. Een lamp belandt op de molen van de betreffende machine en wordt op een aan-tal posities met speciaal gas gevuld of vakuum gezogen. In elke positie vindt slechts een gaswisselproces plaats. Aangezien de molen steeds in dezelfde richting wordt doorgezet is het niet mogelijk de gassen via flexibele leidingen te verplaatsen.

Verdeelschijven maken een vrijwel lekvrije verbinding tussen de intermitterend draaiende molen en de vaste wereld moge-lijk. [Ike lamp kan een vooraf bepaald en vervolgens een in bedrijf vast gaswisselproces ondergaan. Verdeelschijven worden steeds als set van twee toegepast. De ene schijf is met de vaste wereld verbonden (de stationaire schijf), de andere is met de draaiende molen verbonden (de roterende schijf). Tussen de cirkelvormige loopvlakken bevindt zich een nauwe spleet (enkel um dik). De schijven zijn haaks op de loopvlakken doorboord, zodanig dat op elke positie van de molen aIle boringen precies tegenover elkaar staan en het transport van gas mogelijk maken. Door het smeermiddel tussen de loopvlakken ontstaat een vrijwel lekdichte koppe-ling.

1.3 Werking onvoldoende bekend

Verdeeischijven zlJn al v66r de Tweede Wereldoorlog ontwik-keld, in de loop der tijd steeds verbeterd en tot op heden in gebruik. Terwijl verdeelschijven hun werk goed doen is over de afdichtende werking ervan vrij weinig bekend. Dit wordt meer en meer al een bezwaar gezien, aangezien verdeel-schijven geacht worden minstens een deel van de kontaminatie te veroorzaken van het in de lamp aanwezige gas met

oliemo-lekulen (koolwaterstoffen, algemeen: CxHy) en mogelijk

zuur-stof en water. Deze verontreinigingen staan op gespannen voet met de steeds toenemende kwaliteitseisen (o.a. aangaan-de levensduur) van lampen.

Men hoopt door onderzoek vast te kunnen stellen of

verdeel-schijven, eventueel aangepast, ook in de toekomst bruikbaar

blijven of dat ze inmiddels aan de het plafond van hun moge-lijkheden zijn. Dit laatste zal het zoeken naar geheel

3

-1.4 Onderzoek

Het meest recente onderzoek aan de afdichtende werking van

verdeelschijven is verricht door Jan van Kruisbergen [1] en

is een theoretische benadering van voornamelijk lekgrootte

en slijtage.

Mijn opdracht houdt het verzoek in een onderzoeksopstelling

(proefstand) op te zetten, waarmee het gedrag van een set

verdeelschijven onder laboratoriumomstandigheden onderzocht kan worden.

De wenselijkheid van een proefopstelling is in deze

inlei-ding reeds beargumenteerd. Welke onderzoekingen verricht moeten worden is echter niet vermeld. Het zoeken daarnaar is een belangrijke taak binnen de opdracht. Oat het onderzoek zich nog in de beginfase bevindt moge verklaren waarom de opdracht in 1.1 in algemene bewoordingen is gesteld.

1.5 Strategie

De onderzoeksopdracht moest als een projekt worden aangepakt volgens de zogenaamde projektstrategie [2], [3]. Dit houdt in een gestruktureerde aanpak met als belangrijk kenmerk de gerntegreerde tijdsplannning. De strategie maakt een betere beheersbaarheid van projekten mogelijk door op vooraf

bepaalde tijdstippen resultaten te meten m.b.v. toetsen. Elk projekt kan in principe opgedeeld worden in een

orien-tatie-, en plan- en een uitvoeringsproces. Deze processen zijn verdeeld over de hoofdstukken besproken, in samenhang met de betreffende werkzaamheden.

1.6 Uitgangspunten

De opdracht werd gestart met de volgende uitgangspunten: er waren een 24-voudige basismolen en een 18-voudige set ver-deelschijven beschikbaar. [en ander gegeven was dat aan het onderzoek van verdeelschijven nog niet duidelijk richting was gegeven, zodat het resultaat van dit projekt opgevat mag worden als een eerste aanzet tot een integraal praktisch onderzoek naar de afdichtende werking.

5

-HOOfDSTUK 2 Het orilntatleproces iO-proces)

2.1 Inleiding

In dit hoofdstuk komt de eerste fase - het orientatieproces - van de in 1.5 reeds genoemde projektstrategie aan de orde. De orientatie hield uiteraard ook de kennismaking met ver-deelschijven in, in het bijzonder met de beschikbare set, en met de beschikbare basismolen. Deze kennismaking is beschre-ven in de hoofdstukken 3 en 4.

2.2 Orientatieproces algemeen

[en orientatie vindt in wezen plaats aan de hand van vragen. Het beantwoorden van de vragen vergroot het inzicht in het onderwerp en prikkelt tot het stellen van weer nieuwe

vragen. De bekende "brainstorm", individueel of in een kleine groep, is een uiterst effektief middel om een lijst met vragen te verkrijgen. [en deel van de vragen is snel te beantwoorden, het overige deel vraagt om nadere anal}se. Vervolgens wordt een plan opgesteld om de ontbrekende gege-vens te bemachtigen en de gewenste anal}ses uit te voeren. Na een succesvol verlopen orientatieproces zal men beschik-ken over:

1) een goed begrepen, nauwkeurig geformuleerde opdracht. 2) gegevens van goede kwaliteit.

2.3 De eerste kontakten

Enige weken v66r de start van de opdracht yond overleg plaats met een aantal betrokkenen, te weten:

1) A. Boersma, Groep Procestechnologie van de Centrale Groep 8M Licht van Philips, projektleider van dit projekt en mijn coach bij Philips.

2) H. Bulten, Technische Universiteit Eindhoven, mijn coach bij de TUE.

3) H. van Leeuwen, Technische Universiteit Eindhoven (smering).

D. Landheer (TUE; tribologie).

4) J. Stam, eveneens Groep Procestechnologie

(vakuumtech-niek en smering).

5) J. van der Veer, tekenkamer Centrale Groep BM Licht van

Philips (Hoofdkonstukteur).

Het overleg legde twee hoofdstromen in de onderzoeksopdracht bloot:

1) Onderzoek aan verdeelschijven.

Tijdens het overleg ontstond in een brainstormachtige sfeer een lijst met zinvol geachte onderzoekingen aan verdeelschijven, waarmee de verkenning in deze hoofd-stroom gestart kon worden. Daarbij moest geprobeerd

worden zoveel mogelijk nieuwe suggesties aan de lijst toe te voegen. lie hoofdstuk 6.

2) De ophanging

lowel een basismolen als een set verdeelschijven waren reeds beschikbaar. Afgesproken werd dat de ontbrekende ophanging speciaal ontwikkeld zou worden. Er zou dus niet volstaan worden met het aanpassen van een in de praktijk gebruikte konstruktie. Aldus kon zo goed mogelijk reke-ning gehouden worden met de deels nog onbekende konstruk-tieve konsekwenties die voort zouden komen uit het defi-nitieve pakket onderzoekingen. lie hoofdstuk 5.

7

-Het konstrueren van de ophanging was urgent. Immers: zonder ophanging geen proefstand. [en komplicerende faktor was de onzekerheid omtrent het pakket onderzoekingen. Zou zich in een laat stadium een nieuwe onderzoeking aandienen, dan zou de reeds ontwikkelde en mogelijk reeds vervaardigde ophan-ging de realisering van de benodigde onderzoeksopstelling kunnen dwarsbomen. Oit geldt eveneens voor onderzoekingen waarvoor nog geen geschikte opstelling is ontwikkeld.

Gelukkig kon tijdens het ontwerpen van de ophanging met een aantal onderzoekingen al rekening gehouden worden. De twee-deling (ophanging en onderzoek) is in het P- en U-proces ge-handhaafd.

Na de eerste kontakten werd gestart met de eigenlijke orien-tatie. In de volgende paragrafen is daarvan verslag gedaan.

2.4 rormulering van de opdracht

De beknopte omschrijving van het projekt luidde: proefstsnd verdeelsehijven.

Oeze werd in het O-proees uitgebreid tot de volgende voldoend gedetsilleerde omsehrijving:

1) Het ontwerpen (inklusief detsilleren), vervasrdigen en sanbrengen van een ophanging voor een besehikbare set verdeelsehijven in een besehikbare basismolen.

2) Om de afdichtende werking van een (besehikbare) set ver-deelsehijven te kunnen onderzoeken moet een onderzoeks-opstelling worden geformeerd.

Daartoe moet een orientstie plsatsvinden ten ssnzien vsn de gewenste onderzoekingen san de set verdeelsehijven. Voor een deel van die onderzoekingen zijn bruikbare

onderzoeksmiddelen beschikbaar. Voor de rest eehter (nog) niet.

Met deze opdrachtformulering moest het mogelijk zlJn gericht verder te werken in het P-proces. Achteraf gezien bleek dit vermoeden gerechtvaardigd te zijn.

2.5 Gegevens "van goede kwaliteit"

Naast een opdrachtformulering levert het O-proces een reeks gegevens, eveneens noodzakelijk voor een succesvol P-proces. Het is ondoenlijk de vele gegevens in deze para- graaf te presenteren. De meeste zijn in het planproces verwerkt. Soms moesten naderhand extra gegevens vergaard worden (in formele zin dus een stap terug om via het O-proces weer in het

P-proces te belanden).

Ik maak een uitzondering voor de gegevens, die in de volgen-de drie punten zijn opgenomen. De eerste twee komen in dit stadium beter tot hun recht, het derde geeft de indeling van

de onderzoeki~gen zoals die tijdens het onderzoekswerk is

gehanteerd.

1) Ais antwoord op de vraag "Wat zijn de systeemgrenzen?" is gesteld:

Binnen de opdracht valt het realiseren van de ophanging en de onderzoeksopstellingen terwijl ik daarnaast als "manager" van dit projekt optreed.

Buiten de opdracht vallen het doen van proeven, resulta-ten verzamelen en verwerken.

Binnen het resultaat van de opdracht moe ten vallen de op-hanging en een aantal onderzoeksopstellingen met bijbe-horende procedures.

Buiten het resultaat vallen de onderzoeksresultaten.

2) Wie zijn de klanten?

Bij Philips de Centrale Groep BM Licht.

Bij de TUE de groep van de heer Landheer en de heer van Leeuwen (tribologie).

9

-3) Welke soorten onderzoekingen kunnen aan de set verdeel-schijven verricht worden? We onderscheiden in grote lijnen :

-) vakuum-onderzoek -) tribologie-onderzoek -) mechanisch onderzoek -) overige onderzoek

In 6.2 is de lijst met onderzoekingen, voortgekomen uit het orientatieproces, opgenomen. Hoofdstuk 6 omvat uitgebreide beschrijvingen van aIle onderzoekingen.

[en aantal belangrijke bronnen van gegevens voIgt hier: 1) Set tekeningen basismachine nr. 14, 24-voudig, steek 80

Tekening-nummers: 7222 183 5878 5880 7965 7970 7971 7222 183 7972 7975 8002 8664

2) Set tekeningen van de beschikbare 18-voudige set ver-deelschijven. Tekeningnummers: 7222 073 0161 0162 3) Literatuur, te weten: [1], [8];

Twee mappen van de Standaardisatiekommissie M van Phi-lips, te weten:

1) Voorraad- en voorkeurgegevens. 2) Constuctiegegevens;

3.1 Inieiding

In 1.2 is kort de funktie van een set verdeelschijven aange-geven. Oit hoofdstuk bevat een kennismaking met verdeel-schijven en een beschrijving van enkele verschijnselen waar-op de onderzoekingen zich voornamelijk richten. Uit gesprek-ken en uit literatuur heb ik getracht me een beeld van het funktioneren van verdeelschijven te vormen.

Door middel van onderzoekingen moet het moge1ijk zijn meer over de afdichtende werking aan de weet te komen.

3.2 Konstuktie en funktie

Verdeeischijven komen in verschillende uitvoeringen v~~r. De

be1anqrijkste verschi1len zijn te vinden in het aanta1

boringen, het aantal kransen met boringen, de afmetingen en de stand waarin de schijven bedreven worden (horizontaal of vertikaal, betrokken op de loopvlakken).

De nu volgende beschrijving is van toepassing op de beschik-bare set verdeeIschjjven en vindt plaats aan de hand van de figuren 3.1 en 3.2.

CD

Bovenschijf of roterende schijf. Materiaal 34 Cr.Al.Ni.7

(volgens DIN 17.211, ESU kwa1iteit W.S.18850), zie [8] bIz. 32. Oit meteriaal is geschikt voor oppervlaktehar-ding. De schijf is spanningsvrij gegloeid en veredeld.

o

Gehard loopv1ak door "zwaar nitreren". Dikte van de 1aag

minimaal 200 pm. Hardheid groter dan 850 HV 2,5 (Vickers Hardheid met een belasting van 2,5 kg). De ruwheid ligt

... _"11. tkt.

/

TlE.Kx.l.~c:;,~. .-..~ Jo..I..G..l"H,\~ .l.-.s.. "'I""'T:II:. Q. tb \ 'F'GUUR '3.1 8OV£HVEflnEELSCH~r

rlGVUR 3.2

13

-dan 0,9 ~m bedragen. Doel van de harding: slijtvastheid

en een goede mogelijkheid het loopvlak vlak en glad te maken.

CD

Boring. Er doorheen vindt gaswisseling plaats tussen een

lamp en het vakuum- en gasnet. In het breedste dee 1 kan een zogenaamde tubelure (een buisje) gelijmd worden met een thermohardende lijm (staafaraldite van eiba). Elke

boring moet glad zijn (ruwheidseis 0,8 ~m) teneinde

aan-hechting van vuil tegen te gaan, stromingsweerstand te verminderen en een goede ontgassing te verkrijgen. De tubelure doet dienst als aansluiting voor slangen.

~ In de bovenschijf bevinden zich twee boringen voor de

toevoer van olie; ze monden uit in twee koncentrische groeven in de onderschijf. Met deze olie wordt metal-lisch kontakt tussen de twee loopvlakken (volledig?) ver-meden. Er ontstaat afdichting tegen:

I

-) lekkage tussen een boring en belendende boringen. -) lekkage tussen bOfingen en de omgeving.

, boven-

>

1

<

schijf

/ '

onder-,''-J

<

schijf

>

voorbeeld van lekkage ~ussen

boringen

(doorsnede over drie tube-lures)

voorbeeld van lek-kage tussen omge-ving en een boring

[en veel gebruikte olie is ricinusolie (zie bijlage A).

Het verbruik ligt rond 1 cm3 per week. De inhoud van de

3 twee olieboringen in de bovenschijf bedraagt 1,3 cm •

G0

Om gewicht te sparen is de kern van de schijf doorboord

(besparing van ongeveer 10%).

o

De rand.

CD

In de drie uitsparingen van de rand is ruimte voor

zoge-naamde kikkers. De onderschijf wordt tegen de

bovenschijf gedrukt; de kikkers dienen als vertikale aanslag. De rand wordt dus niet als klemrand gebruikt.

QD

Spiegleuf. Door een spie wordt de bovenschijf gekoppeld

aan de montagering, die op zijn beurt met de molen ver-bonden is (vergelijk figuur 4.2).

GD

Montagerand van de met de molen verbonden bovenplaat. De

nauwe spleet tussen de montage rand en de bovenschijf be-perkt de zijdelingse bewegingsmogelijkheid sterk.

@

Onderschijf of stationaire schijf. lie verderCD~

QY

Twee cirkelvormige en koncentrisch gelegen oliegroeven.

De boringen

QD

monden uit in de groeven.

~ Bolvormi 9 segment met radius R en middelpunt ~ op de

vertikale as van de onderschijf.

~ Montagering met ongewelfde binnenrand. De onderschijf

kan nu pendelen rond middelpunt ~ en transleren in

axiale richting. Mocht de bovenschijf niet zuiver hori-zontaal liggen dan nog is het mogelijk dat de loopvlak-ken van beide schijven parallel t.o.v. elkaar blijven.

15

-~ In de schijf zijn twee blinde tapgaten opgenomen.

~ Twee stompen die in de tapgaten ~ geschroefd kunnen

worden, onderdrukken de draaiing om de vertikale as. Daartoe bevinden zich twee groeven in de montagering

@.

Een aantal belangrijke kenmerken van een set verdeelschijven is hiermee gepresenteerd.

Het onderdrukken van de graden van vrijheid is verdeeld over de aangegeven punten. We moeten weI bedenken dat er speling

is tussen de montage rand

GD

en de bovenschijf, tussen

mon-tagering ~ en de onderschijf en tussen de stomp ~ en

de gleuf. Theoretisch is er van zuiver onderdrukken van bewegingsvrijheid dan eigenlijk geen sprake. Er blijven immers aileriei kleine bewegingen mogelijk. Als we aIle relevante spelingen tot nul laten naderen met de voorwaarde dat de vlakken die aanvankelijk met speling t.o.v. elkaar stonden nog weI langs elkaar kunnen glijden dan ontstaat het volgende beeld:

1) De bovenschijf kan t.o.v. met de molen verbonden boven-plaat aIleen in vertikale richting bewegen. In bedrijf (lees: de onderschijf. drukt de bovenschijf tegen de kik-kers) is er geen bewegingsvrijheid meer.

2) De onderschijf kan slechts vertikaal bewegen. Dit is in

tegenspraak met de pendelvoorziening ( zie ~,~ en

~). We moe ten echter opmerken dat de stompen ~ niet

zuiver 1800 _{t.o.v. elkaar geplaatst zijn, maar dat een}

ervan enkele graden langs de omtrek verplaatst is (bij de

beschikbare set schijven een hoek van 30). Hiermee is een

ondubbelzinnige montage van de onderschijf mogelijk. Daarmee is de pendelbeweging geblokkeerd. Dankzij de

speling tussen stomp en gleuf (zie ~, figuur 3.2 ) is

het weI mogelijk de onderschijf - beperkt - te laten

aan een maximum gebonden. De speling laat immers ook draaiing om de vertikale as toe!

3.3 Gedrag van en onderzoek aan verdeelschijven

Van het gedrag (het funktioneren in aIle facetten; het

totaal van aIle verschijnselen) van verdeelschijven trachten we de relevante verschijnselen te isoleren en aan onderzoek te onderwerpen.

[en probleem is dat niet aIle verschijnselen zich even goed laten onderzoeken. In het ergste geval zijn er voor een be-paald verschijnsel geen onderzoeksmethoden bekend. Dan moe ten we bijvoorbeeld een aantal facet ten van een ver-schijnsel belichten en zo een redelijk kompleet beeld ervan zien te krijgen.

Uitgaande van het ideaalbeeld als ware een verdeelschijf een x-tal ononderbroken leidingen, lopen we in de praktijk tegen verschijnselen aan waarop de onderzoekingen, beschreven in hoofdstuk 6, zijn gebaseerd. Hier volgen de belangrijkste verschijnselen:

-) Onvlakheid loopvlak Bekende oorzaken:

-) krachtwerking op een schijf -) warmtebehandelingen

-) Slijtage aan de loopvlakken Bekende oorzaken:

-) glaSdeeltje} afkomstig van imploderende

-) flu-poeder lampen

-) overige deeltjes (zoals stof uit de omgeving, uitge-brokkelde deeltjes uit het loopvlak van een verdeel-schijf, etc.)

17

--) Smeerolie die zich tussen de loopvlakken bevindt ken te recht komen in de boringen.

-) Ongewenste bestanddelen in de lampen, voor zover toe te schrijven aan de verdeelschijven.

Bekende oorzaken:

-) t.a.v. in de lamp aanwezige oliemolekulen: afkomstig van de olie die zich tussen de loopvlakken bevindt. -) overspraak Cer vindt transport van molekulen plaats

van een boring, via de spleet tussen de loopvlakken naar een naastgelegen boring).

-) Lekkage tussen twee boringen (overspraak) en lekkage tussen de omgeving en de kanalen.

HoorDSTUK 4

Basismolens

4.1 Inleiding

In dit hoofdstuk wordt beknopt de basismolen voorgesteld. De

zogenaamde interfaces 1) ten behoeve van de ophanging van

de set schijven zijn gegeven in 4.3. De tekeningnummers van de beschikbare basismolen zijn in 2.5 opgenomen.

4.2 Standaard basismolen

In figuur 4.1 is een illustratie van de standaard basismolen

_.

gegeven. Meer informatie is te ontlenen aan de map "Constuc-tiegegevens" van de Philips Standaardisatiekommissie M.

Onderscheid in figuur 4.1 de del en die als "vaste wereld" zijn aangeduid, en de molen. De molen wordt via de doorzet schijf intermitterend doorgezet (verhouding staptijd

-rusttijd veelal 1:3). Aan deze molen is de bovenschijf van een set verdeelschijven gekoppeld. De onderschijf van de set

wordt verbonden met de binnenring van de basismolen.

Ziehier de twee interfaces waar we bij het ontwerpen van de ophanging vanuit moeten gaan.

1) [en interface is de plaats waar twee groepsplannen of (deel-)samenstellingen van een konstruktie met elkaar ge-koppeld worden. Dit zijn meestal vlakken, paspennen, pas-gaten, boutgaten etc. Eike interface vereist ondubbel-zinnige afspraken!

D008Z£T-5C.HfjT

"F IGUUR

4.'

STAtfDRARD BASIS HOLE.II

-elders reeds is aangegeven maakt de set verdeelschijven het transport mogelijk van gassen tussen de lampen en het

gas-en vaku~mnet van de "vaste wereld".

4.3 Interfaces

Van tekening Philips nr. 7222 183 7970 "Groepsplan rollen-wiellagering" is fig. 4.2 afgeleid. Deze figuur levert ons een goed overzicht van de twee interfaces.

110NTAG£VL4K (SrlL ST~AN'D)

'8lrtt(f H'R IHG

'DI/MtHCDG5LL AGEl

'fJGWR Zt. fJ 1)£ TW££. 'HT£R1"/fC.£S VOOJr DE: O'PHIlN6IN6 / ' "\

\ I

De in de bovenstaande figuur omkringelde delen van de

basismolen vormen de twee interfaces. De drie belangrijkste bestanddelen ervan zijn:

1) de montagevlakken (het draaiende en het stilstaande) 2) de boutgaten (voor het draaiende montagevlak 18 maal M8,

voor het stilstaande 6 maal M12)

3) de nauwkeurig getolereerde binnenranden.

Voor de ophanging van de bovenverdeelschijf is het draaiende montagevlak van belang, voor die van de onderverdeelschijf het stilstaande montagevlak. Voor de maten verwijs ik naar de tekeningen, waarvan de nummers in 2.5 te vinden zijn.

- 21

-HOOfOSTUK 5 Oe ophanging

5.1 Inleiding

In dit hoofdstuk wordt de ontwikkelingsgang van de ophanging gevolgd aan de hand van de opdrachtformulering van 2.4 punt

1.

In termen van de projektstrategie koncentreren we ons in dit hoofdstuk op het plan- en uitvoeringsproces. Tijdens de

orientatie- en de planfase binnen het planproces is er een wisselwerking met dezelfde fase in de tak onderzoek. lie fi-guur 5.1. Hiermee is de invloed van het pakket onder zoe-kingen op het ontwerp van de ophanging formeel aangegeven.

5.2 Orientatie en elan binnen het elaneroces (Po en Pe,

zie figuur 5.1)

Oit deel behelst het zoeken van mogelijkheden, vervolgens het doen van een keuze daaruit. Een risiko-analyse voIgt om uit te zoeken wat de realisering van het plan kan verstoren. Kepner en Tregoe [9] dragen daarvoor de potentiele problemen analyse aan (PPA).

Het kan nodig zlJn maatregelen te treffen, voortkomend uit de gedane keuze (bijvoorbeeld om bij aanvang van het

U-proces een aantal speciale onderdelen in huis te hebben) of voortkomend uit de potentiele problemen analyse in de vorm van preventieve en bestrijdende maatregelen.

E~n en ander heeft geleid tot de volgende opdeling van deze

paragraaf:

5.2.1 Orientatie (Po): kriteria waaraan een ophanging

1 ,,,,,,.8

I

I

r---~====~~'W~ 1 I

G£DETllllLEUD OIlTWE1tP YlUI DE

oPHAHG II'IG

GPO£. w!jz'GmG£" M:)GMARLS:

At/Al YSE UrrVOE.JlE.N

IHERHRLlltG TAAt It'ANs:-I I I I

j

r -TOETS OV£~L.CGD ME.r: o I/,f).vuf! o JItH !.t.H/IIII'I£1-~: ~ f;.i •.. ,_"-~~~

l- ...

t-.-c. ~ -TOET!O, OVEIi'LE:GD ME.r, I2!iIW'/),VEE.lf ~ JIIP( .,.CHIHHf,l 'F1GUUR 5. J

p-

PROCES O'PHAHGIN6

5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.1 23

-De keuzemogelijkheden voor een ophanging. De keuze.

Risiko-anal}se behorend bij de keuze (potentiele problemen anal}se).

Ie nemen maatregelen.

Orientatie (Po): kriteria waaraan een ophanging moet beantwoorden.

In het O-proces (zie hoofdstuk 2) zijn voor de ophanging nog geen eisen en wensen opgeste!d, maar is we! een aanta!

onderzoekingen geformuleerd (zie 6.2).

[r werd voorrang verleend aan het ontwerpen van de ophanging en dat had als be!angrijkste konsekwentie dat, zoals in 2.3 al was aangegeven, de realisering van onderzoekingen (met name die welke zich in een laat stadium aandienen) bemoei-lijkt kon worden doordat het ontwerp van de ophanging nauwe-lijks of niet gewijzigd kan worden, of doordat de ophanging al vervaardigd is. Bij het ontwerpen van de ophanging konden a1 weI voorzieningen getroffen worden voor de volgende

onderzoekingen:

-) omtrekskracht meten (+ aandrukkracht meten)

-) onderzoek met "optical flat"

-) onderzoek aan een excentrisch gep1aatste verdeelschijf (besloten is de bovenverdeelschijf excentrisch te

plaatsen).

Voor gedetailleerde beschrijvingen van de onderzoekingen wordt verwezen naar hoofdstuk 6. Verder is zoveel mogelijk getracht rekening te houden met de overige ondezoekingen (zowe! die waarvoor nog geen opstelling ontwikkeld is als die welke nog niet bekend zijn) door:

-) ruimte en bevestigingsmogelijkheden te reserveren voor het aanbrengen van apparatuur in de buurt van de verdeel-schijven.

-) de verdee1schijven zo goed moge1ijk van buitenaf bereik-baar te maken.

Om enige differentiatie in het gewicht van elk kriterium aan te brengen wordt bij elk kriterium aangegeven of er sprake

is van een eis of een~. Het zal duidelijk worden dat met

een aantal onderzoekingen a1 rekening is gehouden.

Kriteria:

1) Eis ten aanzien van de bewegingsvrijheid. De

onderver-deelschijf moet kunnen pendelen met als draaipunt het middelpunt van het boisegment, gelegen op de vertikale as. Tevens mag de schijf niet om de hartlijn roteren en moet ze axiale richting kunnen bewegen.

2) Eis ten aanzien van bewegingsvrijheid. De bovenverdeel-schijf mag aIleen in vertikale richting bewegen en wordt naar boven toe aIleen in haar verplaatsing begrensd door drie aanslagen.

3) Eis. De bovenverdeelschijf moet in bedrijfstoestand tegen drie aanslagen rusten. Zij moeten funktioneren als

aan-~, niet als kIem!

4) Eis, voortkomend uit de elektrische weerstandsmeting. De (stilstaande) onderverdeelschijf moet elektrisch geiso-leerd zijn van de machine.

5) Eis. Boven- en onderverdeelschijf moeten onder voorspan-ning staan, zowel in stilstand als tijdens rotatie. 6) Eis. De tubelures van de verdeelschijven moeten goed

be-reikbaar zijn en mogen niet aanlopen.

7) Eis. De verdeelschijven thermisch en mechanisch zo min mogelijk belasten i.v.m. vervormingen ter plaatse van het loopvlak.

8) Eis, voortkomend uit de meting van aandruk- en omtreks-kracht. De kracht waarmee de onderschijf tegen de boven-schijf drukt moet gemeten kunnen worden.

Het meeneemmoment dat ontstaat door wrijving tussen twee verdeelschijven manifesteert zich als kracht aan de

om 25 om

-trek van de schijven. Deze Kracht moet gemeten kunnen worden.

9) Eis, voortkomend uit onderzoek met een "optical flat". Het moet mogelijk zijn, de bovenverdeelschijf te ver-vangen door een optical flat, waarna de plaats en de stand van het oorspronkelijke raakvlak van de twee schijven kan worden gereproduceerd.

10) Eis, voortkomend uit onderzoek aan een excentrisch ge-plaatste bovenschijf. Het moet mogelijk zijn, de boven-schijf excentrisch te plaatsen.

11) Wens. De set schijven moet eenvoudig uit de machine ge-haald en in de machine bevestigd kunnen worden.

5.2.2 De keuzemogelijkheden voor een ophanging.

Hier komen drie koncepten aan de orde, waaruit in 5.2.3 een keuze is gemaakt.

-) Koncept a

In deze schets is de bovenschijf getoond die met drie bladveren aan de molen verbonden is. De onderschijf drukt tegen de bovenschijf. Tijdens het doorzetten buigen de veren in tangentiale richting uit. De veren torderen

bovendien. Deze verplaatsing - eventueel van aIle drie de veren - kan gemeten worden.

Tussenbalans

Op koncept a is het volgende aan te merken.

1) Tijdens het doorzetten ontstaat wrijving tussen de twee schijven (metallisch kontakt, misschien afschuiving in de vloeistof). Die wrijving wordt gemeten. Bovendien - en dat is zeer bezwaarlijk - worden traagheidskrachten van de bovenverdeelschijf ook gemeten. Immers: de aanzet- en remkrachten lopen via of langs de meetorganen. We moeten konkluderen dat de meetorganen in het algemeen niet met

kikker ---, te meten ver-plaatsing van een bladveer bovenverdeelschijf (stationaire schijf)

j-y

x (3 x )

verbonden met de molen /

~ aandrukkracht door onderschijf op

\

e

_I

bovenschijf

DE VERBINDING TUSSEN DE VEREN EN DE BOVENVERDEELSCBIJF IS BIER NIE!' VERDER UITGEWERKT.

veeropstelling (van boven gezien)

t" •

vaste wereld (machine-frame) FIGUUR 5.2 KONCEPT A OPHANGING

27

-de bovenver-deelschijf verbon-den kunnen wor-den.

2) De opnemers worden gelijk met de Molen doorgezet. Er moe ten speciale maatregelen getroffen worden om de meet-signalen naar de vaste wereld te sturen, tenzij het moge-lijk is registratie-apparatuur met de Molen mee te laten draaien.

Om traagheidseffekten te verminderen en problemen met het doorsturen van signalen naar de vaste wereld te voorkomen is krachtmeting aan de bovenschijf af te raden.

-) Koncept b klemmen in de onderverdeel-schijf onderverdeelschijf .~ omtrekskracht

---;;:.---< ---;;:.---<

draaiing om de (aandrukkracht) vertikale as voor-komen, vertikale beweging moet mo-gelijk zijn

t·

<-

=

vaste wereld (machine-frame)

De meetflens kan zowel met de boven- als de onderverdeel-schijf gekoppeld worden. Op grond van de bovenstaande tussenbalans valt de verbinding flens-bovenverdeelschijf a f.

Tussenbalans.

Op koncept b is het volgende aan te merken:

1) De verbinding tussen de meetflens en de verdeelschijf is problematisch. We moe ten de schijf immers zo min mogelijk mechanisch belasten.

2) Mag de aandrukkracht via de flens overgebracht worde~?

Doorgaans niet.

3) Het pendelen om het middelpunt

(y

van figuur 3.2 kan

problematisch worden indien we gedwongen zijn dit draai-punt buiten de verdeelschijf te leggen.

4) Is de meetflens voldoende torsiestijf? De boringen in de set verdeelschijven moeten nauwkeurig boven elkaar staan. In koncept c zijn de moeilijkheden van de koncepten a en b zoveel mogelijk omzeild.

29

-bovenverdeelschijf

onderverdeelschijf (zonder de stompen

ge-tekend) binnenbus

bol-scharnier

t

F (aandrukkracht, deze kracht moet

gemeten worden)

stomp met kogel

BOVENAANZICHT

legging en krachtopnemer ~ •

de onderschijf heeft de neiging in deze richting mee te draaien met de bovenschijf

blok met vlakke oplegging en

kracht-opneller

®

. stomp met kogel

onderverdeelschijf

het V-blok voorkomt zijdelingse beweging van de schijf

~ s: vaste wereld (machine-frame)

-) koncept c

De meting van de omtrekskracht vindt nu aan de (stilstaande) onderverdeelschijf plaats, waarmee een groot bezwaar van koncept a is omzeild. De twee stompen kunnen in de twee be-staande tapgaten opgenomen worden. De twee kogelopleggingen tussen de stompen en de vaste wereld lijken een goed alter-natief voor de gebruikelijke ringophanging (zie 3.2), in bijzonder ten aanzien van de bewegingsvrijheid. De onder-schijf wordt aangedrukt via een drukstang en een bolschar-nier. De laatste laat pendelen van de onderschijf toe. [en luchtc)linder is een geschikte kandidaat voor het leveren van de aandrukkracht.

5.2.3 De keuze.

Koncept c van 5.2.2 is gekozen om in het Pu-proces uitge-werkt te worden tot een voorontwerp en een (definitief) ont-werp_

De keuze was bijna vanzelfsprekend doordat de tussenbalan-sen, opgemaakt in 5.2.2, niet erg ten gunste van de koncep-ten a en b spraken. Na koncept c ontstonden er geen funda-menteel nieuwe ophengingen iodat de keuze viel op koncept c.

5.2.4 Risiko-anelxse behorend bij de keuze (potentiele

problemen analxse).

Op de keuze, gemaakt in het Pp-proces, ken een risiko-ana-l)se toegepast worden. Wil men het plan (in ons geval kon-cept c) uitvoeren, d.w.z. in een ontwerp omzetten, dan zijn er bedreigingen aan te wijzen die de uitvoering (Pu-proces) in de weg kunnen stean.

31

-In het kort komt het er op neer: [9]

1) Specifieke potentiele problemen te formuleren.

2) De ernst van de bedreigingen aan te geven. 3) Oorzaken te formuleren.

4) Preventieve maatregelen te nemen zodat de kans op het

optreden van het potentiile probleem kleiner wordt. 5) Bestrijdende maatregelen voorbereiden die de gevolgen

van het optreden van een potentiiel probleem kunnen be-perken.

* Potentiiel probleem:

De tijdsplanning kan niet aangehouden worden.

Ernst: hoog 1)

Oorzaken:

1} Onvoorziene moeilijkheden bij het ontwerpen van onder-delen en deelsamenstellingen.

2) Onverwachte afwezigheid van betrokkenen.

3) Spoedwerkzaamheden buiten het projekt die vertraging opleveren.

4) Onzekerheid over wje detailleerwerk (Pu-proces) gaat verrichten (ik of tekenkamer BM Licht).

Preventieve maatregelen: ad 1) Overuren aanwenden.

ad 2) Meer dan een konstrukteur in de (v66r-)ontwerpfase laten meewerken.

ad 3) Weinig aan te doen, tenzij er konstrukteurs met de student samenwerken die njet bjj het spoedwerk be-trokken zjjn.

ad 4) De projektleider de alternatieven voorleggen met het gegeven van de beperkte duur van de onder-zoeksopdracht van de student.

Bestrijdende maatregelen:

ad 1) Overleg plegen met meerdere konstrukteurs; advies op de TUE inwinnen.

ad 2) De projektleider inschakelen.

ad 3) Zelf gaan detailleren en overleggen met andere kon-strukteurs.

ad 4) Voldoende ruimte in de tijdsplanning laten om elk der opties te kunnen realiseren.

*

Potentieel probleem :

Er zijn aanpassingen van het ontwerp nodig.

Ernst: middel 1)

Oorzaken:

1) Er kunnen zich nog nieuwe onderzoekingen aandienen. 2) Er is een aantal onderzoekingen waarvoor nog geen

bruikbare opstelling beschikbaar is.

3) routen in het ontwerp die pas tijdens de vervaardig-ing of in bedrijf tot uitvervaardig-ing komen.

Maatregelen:

Het ontwerp zodanig uitvoeren dat naderhand gemakkelijk wijzigingen aangebracht kunnen worden. Hoe is dit te be-reiken:

-) Verbindingen tussen onderdelen losneembaar maken (dus

niet gaan lassen, lijmen etc.) zodat aIleen de onbruik-bare delen vervangen hoeven te worden.

-) Nabij de schijven zoveel mogelijk ruimte laten voor het aanbrengen van instrumenten, statieven etc.

-) Materiaal van de bedplaten zodanig kiezen dat naderhand gemakkelijk (blinde) tapgaten voor de bevestiging van meetapparaten aangebracht kunnen worden.

33

-5.2.5 Te nemen maatregelen.

De volgende maatregelen in het kader van het Pp-proces zijn genomen:

-) De drie krachtopnemers worden besteld. -) Het detailleerwerk wordt uitbesteed.

Dit bleek de snelste weg naar een gedetailleerd ontwerp van de ophanging, en yoor de hoofdstroom "onderzoek" zou meer tijd beschikbaar zijn.

5.3 Voorontwerp en (definitief) ontwerp van de ophanging.

Het maken van het voorontwerp en het (definitieve) ontwerp yond plaats volgens de "regels" van het Pu-proces. Zie fi-guur 5.1. Beide ontwerpen verschilden slechts in details.

De werkverdeling was als voIgt:

-) Ik zou het voorontwerp maken. Dit bestond uit enkele te-keningen, rijkelijk van kommentaar voorzien.

-) Het detailleerwerk, resulterend in het definitieve ont-werp, werd aan een extern ontwerpbureau uitbesteed. Met het bekommentarieerde voorontwerp konden de belangrijk-ste konstruktiedetails en overige gegevens overgedragen worden.

In bijlage C is de zogenaamde database -lijst van het defi-nitieve pakket tekeningen te vinden. Deze lijst bevat aIle tekeningnummers van het definitieve ontwerp.

Vanuit andere hoofdstukken wordt naar konstruktiedetails verwezen die in het pakket tekeningen zijn terug te vinden.

5.4 Het U-proces.

Het pakket tekeningen (zijnde het definitieve ontwerp) werd in week 40/1987 aan het Bureau Bedrijfsmechanisatie (BBM) aangeboden. Volgens plan zouden de onderdelen in week 43 geleverd worden. Uiteindelijk werd dit week 46 doordat voor-rang moest worden gegeven aan een projekt met een hogere ur-gentie.

35

-HoorOSTUK 6 Oe onderzoekingen.

6.1 Inleiding.

In de vorige hoofdstukken is al aandacht besteed aan de on-derzoekingen die nu eenmaal inherent zijn aan een "proef-stand verdeelschijven".

Tijdens het orientatieproces is een pakket onderzoekingen geformuleerd, dat door de hele opdracht heen vrijwel

onveranderd is gebleven. Elke onderzoeking uit dit pakket zal uitgebreid besproken worden. Met name de wisselwerking tussen de tak onderzoek en de tak ophanging in het P-proces is daarbij interessant.

Slechts een deel van de voorgestelde onderzoekingen zal ge-lijk met het aanbrengen van de ophanging op de basismolen beschikbaar zijn. De oorzaken laten zich raden. Voor een deel van de onderzoekingen waren niet of nauwelijks bruik-bare opstel1ingen voorhanden, of moest zelfs nog een ge-schikte methode uitgedacht worden.

6.2 Het orientatieproces.

In 2.3 is aangegeven hoe en in samenwerking met wie het pak-ketondserzoekingen is ontstaan. Met deze lijst kon in het P-proces verder gewerkt worden. We kunnen hier volstaan met een beknopte weergave. In de volgende paragraaf zal elk on-derdeel gedetailleerd besproken worden.

1) Onderzoeksgebied "mechanisch"

-) Het meten van de omtrekskracht. lie 6.3.1.

-) Het meten van de aandrukkracht tussen de schijven. lie 6.3.2.

-) Meting aan akoustische emissie. Onderzoek aan geluiden die rond de kontaktvlakken ontstaan. lie 6.3.3.

2) Onderzoeksgebied "tribologie"

-) Elektrische weerstand tussen de loopvlakken meten. Ten behoeve van onderzoek naar de smeringstoestand. lie 6.3.4.

-) Kapacitieve afstandsmeting tussen de twee loopvlakken. lie 6.3.5.

-) Onderzoek met "optical flat" in de plaats van de bo-venverdeelschijf. lie 6.3.6.

-) Overspraak tussen de kanalen onderzoeken. lie 6.3.7. -) Temperatuur meten van de olie tussen de schijven. lie

6.3.8.

-) Gedrag van verschillende soorten olie onderzoeken. lie 6.3.9.

lie verder 6.3.10 en 6.3.11.

3) Onderzoeksgebied "vakuum"

-) Druk in de testlamp meten. lie 6.3.12.

-) Gehalte koolwaterstoffen, afkomstig van olie in het systeem (in het vervolg aan te geven met CxHy), in de testlamp bepalen. Gehalte 02 en H20 in de testlamp bepalen. lie 6.3.13.

4) Onderzoeksgebied "overige"

-) Temperatuur van een of beide schijven meten (niet te dicht bij een loopvlak). lie 6.3.11 (het onderzoeks-gebied is "tribologie" geworden).

-) Excentrisch t.o.v. elkaar geplaatste schijven onder-zoeken. lie 6.3.14.

-) Onderzoek aan slijtage van de loopvlakken (slijtage o.a. veroorzaakt door fluorescentiepoeder (kortweg flu-poeder) en glasdeeltjes). Zie 6.3.15.

• ¥lIrt O. l"1IOCf.'io

~ (G£ G£ 'Ie ItS: Cit ANAL )'!;£S J

OPHIfHGfNG

I

'Pc .. 'Pp

•

I

I HCG£L!JI"UE'DtJ( TOlll'lvLCJU:N I/lQlIIIlLING

KEuze MilKO' + JlISICO.4f(J/I.YS£ £N TOEVO£,G£H I III IS SEL 'vJE.fiK ItlG

'fAr( MAIlTTi'(G(UH (0./1, INIfLC!'D VIIN DE I

TAU' "ONCC"RZ.Ob:.U'")

_I

f./.l1I lBMJi> H(IOS Of{OCT?ZOF:/( 'PE'R HE:IJZE.

r-:rO£TS

I

OV£lILEGD MET:

t

,

'

-1

~BfIlRGUMCNT'CRV( k£UZE

/

o

".~y",~

I

:WI! 3s_Job 0 STAM

f

-~

I I _{'WII lS-J6} 0 tf'R tlA

,

I I

FIGUUR

6.

I

P _

'P'ROCE.S

ON'DE.'R20£K

Otl'D£'RZQI!.K

-!

'Po .. P" f

~OG£L~~U~D£~ rO~HVL£K£H

I

H£l?HALlliG ICWZ:£ Ml/1f£N I> !i'ISICO"'NIlL)'Sf. Of TOr. ·,OCG£N

VAt{ MIIATR£Gt:.L£.'" (aA. fNVLOI!,J:) VA,.., 'DE:

TAK .OFU.4fYGIWG 0)

H till I.. BA;//1'II£: 11:IS ONt>£1iZOl:H 'PF:.Tf ;(! U ZE

1

•

f L-/ E[llflGUME.NrtE.'RDt

I

IfCUZ£ / -t- --Iflf

~

Nil

~

PIA..

_Al

_..

_•

VOO'RONTW£'RP (rr:. J( [./(II(GEN E:N/OT'

I

~I E. Ti'H,Q LING

BESCHR!lVIHGE.If) VAIf 1)£

OfI1)Cli'ZO£IIIi.Ol'STl'LI.INGI!.If _ SPI:CI"I"C££l! Pe£1. 1'1I'OJ£I(T'"

_ 7:1I111..J(IIHSA/lIIII..YS£ - V£lIB£T£RJrlGf!I'f AANp;fl£HGHI

•

,

l

-I

\tlORONTIoIE.R'P ONDE.'RZOEItSOPST£LLIN'GE"N

I

t - . III

~NA

~

Pu _{II L +}

GEDE:TAIUEEI?V ONrWE.71P

I

UERUALltfG

VAN De:

ON'DEfl"ZOEKSO"PS:'rEL-L,HG£H (T£J(EI'fIN6CH £NPl' 'fJ£.<;CURJlVINGEtI) 01" DE ""!lZ'GlrtGEIi NOGM.44LS

TAIILl(ilNS-AIfAL'YS1: ulr tlbET/£1i

t t ' -

-j;GE.D£TAILLEEl10 ONTWE7(P

OtroE RZOE 1<$ O'PSr£L L INGE.1i

/

t

~NfI

1 HR

/

II . . tI~1lFJ Il.I'Iri"FC, RAW O-P!;OC£S

tc

G£G(VCHS £n ANALYSES)

I

I

I

I

I -l I I I : I I I

I

_I

I I I I

1J

I

H

I I I I

I

I

I

I I

I

I

j.

I I I I

I

wt( J8-3g \1'11 U-Og-I'.J8j loll( 99 TOETS OVi J/I.£GD M£TI

o

o

o roE'S Ol-'t'IllE&D I'fE.1" I o

o

o

6.3 Het plan-proces.

Het plan-proces is analoog aan de tak "ophanging" opgebouwd. lie fjguur 6.1 (en ook fjguur 5.1). In de tak "onderzoek"be-stond de moeilijkheid dat voor een aantal onderzoekjngen njet of nauwelijks bruikbare opstellingen beschikbaar waren. Oit betekende dat er grote verschillen in voortgang ontston-den in de ontwikkeling van de nodige opstellingen.

[Ike onderzoeking werd apart aangepakt en deze werkwijze komt tot uiting in de volgende monografieen van elk der on-derzoekingen. Alvorens daartoe over te gaan eerst de muta-ties in de lijst van par. 6.2.

ad 1) Onderzoeksgebied "mechanisch":

Onder voorbehoud (zie 6.3.3) vervalt de akoustische meting.

ad 2) Onderzoeksgebied "tribologie":

-) De kapacitieve afstandsmeting vervalt.

-) De temperatuurmeting van de olie tussen de schij-yen vervalt.

-) Toevoegen: het meten van het olieverbruik. lie 6.3.10.

-) De temperatuurmeting aan een of beide schijven ver-huist van het onderzoeksgebied "overige" naar "tri-bologie".

ad 4) Onderzoeksgebied "overige":

-) De temperatuurmeting aan een of beide schijven ver-huist naar het onderzoeksgebied "tribologie".

6.3.1 Onderzoeksgebied "mechanisch": Het meten van de

om-trekskracht.

De opstelling voor het meten van de omtrekskracht is gelijk met de ophanging ontwikkeld, maar hoort formeel tot de tak onderzoek. Het hele P-proces is voor deze onderzoeking

door 39 door

-lopeno We besteden hier aandacht aan enkele meettechnische details.

In 5.3 zijn enkele schetsen van de ophanging te vinden. Hoe groot is het doorzetmoment Mmax? literatuur [8] bIz. 38 geeft een formule, die luidt:

n-

2 'It ~

R4

...

MMAX

= - . - . - . (

2. -

R, )

S V.p AZ

waarin:

~ aantal doorzetten per uur

~ : doorzethoek omzetschijf

~ : d)namische viskositeit van de olie

4% : afstand tussen de loopvlakken van de ver-deelschijven

V

.

.

aantal produktposities basismolen

fl. binnenstraal loopvlak verdeelschijf

Ht

buitenstraal loopvlak verdeelschijf

[J-' ]

[ 0] [N.~. "._2] ["m ] [

-

]

[m ] ['WI. ] Met de waarden

f3 ':

90·, V ': 24, R1 ': 25.10.3 m en R2 ': 5 -3 72, .10 m ontstaat

M

MAX

=

24.9·

10 -9 .--.;:;..

n'l

A2

Oit moment wordt geacht uitsluitend door vloeistofwrijving tussen de twee schijven te ontstaan.

Om een indruk van de grootte te krijgen:

': 2 868

1.-'

1)

': 1

to

H.4.m-2 (dit is de dyn. viskositeit van ricinusolie

bij 20°C [10])

(een reele waarde)

1) De beschikbare molen heeft dit aantal doorzetten per uur. n= 3000 is een gangbare waarde bij de produktie van

M

MAX

=

24. 10 -9 • - - - -2869. 1 2..10-'

Wat is het verband tussen het doorzetmoment en de reaktie-krachten ter plaatse van de twee krachtopnemers aan de omtrek van de onderverdeelschijf?

I

./ '.

I

st. c.

¢

200

richting waarin de schijf wii draaien

stomp a.an

onderverdeeischijf

F1, F2 : kracht van opnemer

op stomp [N]

M : moment, geieverd

door de bovenverdeei-schijf

FIGUUR 6.2 KRACRTWERKING OP DE ONDERVERDEELSCHIJF

Er geldt: M ': f1 • 0,1 + f2 • 0,1 ': 0,1 • (f1 + f2) Stel fl ': f2 ': f en M ': Mmax ': 35,7 Nm Dan geldt: f ': 5 M A ': 5 35,7 ': 178,5 N ': 18,2 kg

8ij de keuze van een krachtopnemer komen we nog terug op deze berekening.

Het leverprogramma van Hottinger Baldwin Messtechnik uit Darmstadt (W.-Duitsland) bevatte bruikbare krachtopnemers.

De keuze is gevallen op het type Z6H2!200 kg. V~~r meer

41

-Er is gekozen voor een te zware krachtopnemer. Oit is bewust gedaan. Op basis van de gegeven bandbreedte waarin de

meet-elektrisch

t

signaal

---,lIIIooo kracht F

FlGUUR 6.3 BANDBREEI1l'E KRACHTOPNElMER

band vaa.r-binnen de Ileetkurve ligt F kracht-opnemer

;~ktrisch

signaal

kurve ligt (zie figuur 6.3) is de nauwkeurigheid van de gemeten kracht te bepalen (afgezien van temperatuur- en

kruipinvloeden). De nauwkeurigheid bedraagt

Z

2 maal de

"Zusammengesetzter Fehler" ofwel Z 0,05% (met Z wordt niet

de in het algemeen spraakgebruik ingeslopen betekenis

"ongeveer (circa)" bedoeld). Oit betekent: 200 kg

Z

100 gr.

Gaan we uit van een kracht van 10 kg (vergelijk het reken-voorbeeld met 18,2 kg) dan is de afwijking zeer acceptabel. In de toekomst kan een zwaardere krachtopnemer gemakkelijker voor andere opstellingen gebruikt worden.

Het krachtverloop dat de twee krachtopnemers te zien geven ziet er in het ideale geval sinusvormig uit. Voor de regis-tratie komt een twee-kanaals schrijver in aanmerking.

6.3.2. Onderzoeksgebied "mechanisch": Het meten van de

aan-drukkracht tussen de schijven.

In 5.3 zijn enkele schetsen van de ophanging te vinden. De

Het meten van de aandrukkracht is een ondersteunende meting voor 6.3.1.

Net als bij 6.3.1 is deze opstelling gelijk met de ophanging ontwikkeld.

De krachtopnemer moest onderdeel uitmaken van de aandrukin-richting. Ook hier is een keuze gemaakt uit het leverpro-gramma van Hottinger Baldwin Messtechnik uit Darmstadt (W.-Duitsland) en weI:

U2A/200 kg, zie bijlage E.

De nauwkeurigheid (afgezien van temperatuur- en

kruipinvloe-den) bedraagt 200 kg ~ BOO gr. Lees het gedeelte over de

bandbreedte in 6.3.1.

De aandrukkracht is bepaald m.b.v. literatuur [B], bIz. 3B. Daar wordt een gemiddelde vlaktedruk p van 0,3 bar gehan-teerd.

De formule luidt: f

:t

n

.(Du2 _Di2 ) • p

Substitutie van

(eenheid: N) Ou : 145 mm (uitwendige diameter loopvlak, eenheid: m) Oi: 50 mm (inwendige diameter loopvlak, eenheid: m)

p : 3 • 104 Pa: 0,3 bar (gemiddelde vlaktedruk, eenheid:

N • m-2 )

levert: f : 436,5 N ~ 44,5 kg (g : 9,B1 m

Ook nu is de nauwkeurigheid acceptabel en kan de aandruk-kracht ook nog bijna met een faktor 5 opgevoerd worden. Net als bij 6.3.1 is voor deze onderzoeking het hele P-proces doorlopen.

43

-6.3.3 Onderzoeksgebied "mechanisch": Akoustische meting aan

geluiden die rond de kontaktvlakken ontstaan.

Deze onderzoeking is onder voorbehoud van de lijst afge-voerd.

We onderscheiden meting van: 1) akoustische emissie

2) trillingen gemeten aan vlakken niet zijnde de loopvlakken 3) trillingen meten aan de loopvlakken

Opmerkingen:

ad 1) Het is mogelijk dat de trillingen zich akoustisch ma-nifesteren. Ais ze voldoende sterk zijn is het zinvol

ze te meten en te anal~seren. In het algemeen geldt

dat het beter is om materiaaltrillingen te meten, doordat bij de produktie van geluid een aanzienlijke overgangsweerstand bestaat.

ad 2) Volgens de heer Mattheij (Procestechnologie Licht) moet het mogelijk zijn met meerdere opnemers tril-lingen, die ontstaan aan de loopvlakken, waar te ne-men. De opnemers zijn aan de buitenzijde van een der schijven te bevestigen. De gevreesde achtergrondruis, die in de rest van de machine ontstaat, wordt door elk van de opnemers gelijk "ervaren". De verschilsignalen van elk tweetal opnemers bevatten dus geen ruis meer!

ad 3) In literatuur [7] is verslag gedaan van metingen aan een vergelijkbare onderzoeksopstelling. Ook daar moesten trillingen aan een loopvlak gemeten worden. De trillingsopnemers werden zeer dicht bij het tril-lende vlak aangebracht. Grote problemen leverden o.a. de simultane verwerking van meetsignalen uit

meer-dere opnemers, fasekorrektie aan de meetsignalen, trillingen uit andere bronnen, de zeer kleine tril-lingsamplituden (moeilijk zuiver te meten). Deze informatie is door de heer Hijink (lUE) verschaft.

Iodien de akoustische emissie voldoende duidelijk is, is het zinvol deze te meten. Zoals reeds gezegd, is het in het

algemeen beter materiaaltrillingen te meten.

In deze fase van de onderzoeksopdracht is nog geen zinnig advies te geven. Aan de hand van de resultaten met de

proefstand kan alsnog tot onderzoek aan akoustische emissie of materiaaltrillingen worden besloten.

6.3.4 Onderzoeksgebied "tribologie": Elektrische weerstand tussen de loopvlakken meten.

Met deze onderzoeking willen we een facet van het gedrag (zie 3.3) van de set verdeelschijven beschouwen, te weten de smeringstoestand tussen de loopvlakken. Zie ook 6.3.1, waar een verband wordt gelegd tussen doorzetmoment en zuivere vloeistofwrijving.

De smeringstoestand in de periode dat de bovenschijf wordt doorgezet zal vermoedelijk liggen in het gebied van gemeng-de smering (gegemeng-deeltelijk metallisch kontakt) en volledige filmsmering.

Hoe de smeerfilm ontstaat en in stand blijft is een vraag die niet beantwoord kan worden zonder spekulaties over de oorzaak. Een belangrijke bijdrage is te verwachten van onvlakheden die als minuskule wiggen werken en zodoende de loopvlakken kunnen scheiden. In [8] wordt gesproken van een "opschroefeffekt", dat zich manifesteert in een toenemende

45

-afstand tussen de schiJven in bedrijf. De oorzaak is mij njet bekend. Mogelijk heeft dit ook te maken met de boven-genoemde wiggen.

Onvlakheden kunnen ontstaan tijdens het vervaardigen (bij-voorbeeld tijdens het inlijmen van de tubelures met thermo-hardende 1ijm), door krachten in bedrijfstoestand op de schijven uitgeoefend en door warmtebronnen in de buurt van in bedrijf zijnde schijven.

De elektrische weerstandsmeting gaat als voIgt in zjjn werk. Daar waar de toppen van beide loopvlakken elksar raken kan een elektrische stroom passeren. De stroomsterkte moet gemeten worden. De stroom kan in de tijd vrijwel konstant zijn, af en toe pieken vertonen boven een konstante waarde, of een uitgesproken grillig karakter hebben.

De stroomsterkte hangt af van het totale metallische aan-rakingsoppervlak. Als we aannemen dat de veelgebruikte rici-nuso1ie een slechte elektrische geleider is -daarover is mij niets bekend- dan kan met de stroommeting iets gezegd worden over de smeringstoestand.

Op de TUE is een meetkastje beschikbaar voor de proefstand. Dit wordt met twee draden op de schijven aanges10ten. Een

gebruikelijk spanningsverschil over de schijven is 30 ••••

50 mV. Aangezien de spleet tussen de schijven enige pm groot

zsl zijn treedt al gauw een grote veldsterkte op, waarbij het gevaar van doors1ag in de 01ie1aag dreigt. Het is raad-zaam het signaa1 uit het meetkastje op een oscilloskoop weer te geven. Zodoende kan het eventuele grillige karakter

Aan voorontwerp en ontwerp (beide Pu-proces) hoefde nauwe-lijks werk verricht te worden. In 7.2 is beschreven welke werkzaamheden nog verricht moeten worden om de deze onder-zoekingen te kunnen verrichten.

6.3.5. Onderzoeksgebied "tribologie": Kapacitieve

afstands-meting tussen de twee loopvlakken.

Deze onderzoeking is afgevallen van de lijst. De

afstands-meting zou gebruikt kunnen worden om het gedrag (zie 3.)

van de twee loopvlakken te onderzoeken. Met name zou de pa-rallelliteit onderzocht kunnen worden. De twee loopvlakken zouden in bedrijf scheef t.o.v. elkaar kunnen draaien. Of er zou een wigvormige spleet kunnen worden waargenomen (In [1], bIz. 41 en 42, wordt gesproken over een wigvormige spleet tussen de loopvlakken als gevolg van de inbouwbelas-tingen). De spleet verloopt van binnen naar buiten en wordt in die richting steeds nauwer.

De kapacitieve meting be rust op het kondensatorprincjpe. Tussen de twee platen bevindt zich een medium. De kapaciteit van de kondensator is te relateren aan de afstand. In ons

geval moeten op ~~n van de schijven dunne laagjes

geiso-leerd metaal aangebracht worden die funqeren als ~en helft

van een kondensator. De andere schijf dient als tweede

plaat. In ons geval is smeerolie het medium tussen elk twee-tal platen. Door een groot aantwee-tal plaatjes aan te brengen kunnen we een gedetailleerd beeld krijgen van de spleet-hoogte tussen de twee loopvlakken.

Deze onderzoeking is afgevallen omdat eerst de resultaten van 6.3.4 afgewacht moeten worden. Zouden de loopvlakken op veel plaatsen metallisch kontakt blijken te maken, dan kun-nen de bovengenoemde plaatjes beschadigd raken. In de