Inženýrská optimalizace procesu lisování rotoru turbo molekulární vývěvy
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Práce se zabývá problematikou lisovaných spojů a optimalizací procesu lisování rotoru mechanické turbomolekulární vývěvy nEXT 300T. Lisovaný celek se skládá ze tří hlavních částí (lopatkové disky, dutá hřídel, nosná hřídel). Lopatkové disky jsou nalisovány na dutou hřídel, následně je tento celek nalisován na nosnou hřídel. Optimalizace byla provedena výpočtovým modelováním založeným na metodě konečných prvků, pomocí programu ANSYS Mechanical 2024 R1. Lisovací proces byl optimalizován s požadavkem na snížení výrobních nákladů. Proces kompletace prodražuje tekutý dusík, který se aktuálně používá k ochlazování lisovaných součástí. Byl proveden návrh lisovacích teplot. Pro ohřev byla stanovena teplota 130 °C. Pro ochlazování byla zvolena teplota -65 °C, které lze dosáhnout pomocí průmyslového chladícího zařízení. Kvůli změně lisovacích teplot byl proveden návrh tolerančních polí součástí, které zajistí, že bude sestavu možné zkompletovat a že nedojde při provozním zatížení ke ztrátě lisovaného spoje. U spoje mezi lopatkovými disky a dutou hřídelí je pro funkčnost potřeba zajistit přesah na poloměru v rozmezí 0,0585–0,0695 mm. U spoje mezi dutou hřídelí a nosnou hřídelí je funkční rozsah přesahů na poloměru 0,01–0,02 mm.
This thesis deals with the issue of press fitted joints and the optimization of the rotor pressing process of the mechanical turbomolecular pump nEXT300T. The press fitted assembly consists of three main parts (blade discs, hollow shaft, main shaft). The blade discs are press-fitted onto the hollow shaft, then this assembly is press fitted onto the main shaft. The optimization was performed by computational modeling based on the finite element method, using ANSYS Mechanical 2024 R1. The pressing process has been optimized to reduce production costs. The assembling process is more expensive due to liquid nitrogen, which is currently used for cooling the press fitted parts. Design of the pressing temperatures was carried out. For heating a temperature of 130 °C was determined. For cooling a temperature of-65 °C was chosen, this can be achieved using an industrial freezer. Due to the change in pressing temperatures, tolerance fields of the components were designed to ensure that the assembly can be assembled and that the press joint will not be lost under operating load. For the connection between the blade discs and the hollow shaft, a radial interference of 0,0585-0,0695 mm is required for functionality. For the connection between the hollow shaft and the main shaft, a radial interference range of 0,01-0,02 mm is functional.
This thesis deals with the issue of press fitted joints and the optimization of the rotor pressing process of the mechanical turbomolecular pump nEXT300T. The press fitted assembly consists of three main parts (blade discs, hollow shaft, main shaft). The blade discs are press-fitted onto the hollow shaft, then this assembly is press fitted onto the main shaft. The optimization was performed by computational modeling based on the finite element method, using ANSYS Mechanical 2024 R1. The pressing process has been optimized to reduce production costs. The assembling process is more expensive due to liquid nitrogen, which is currently used for cooling the press fitted parts. Design of the pressing temperatures was carried out. For heating a temperature of 130 °C was determined. For cooling a temperature of-65 °C was chosen, this can be achieved using an industrial freezer. Due to the change in pressing temperatures, tolerance fields of the components were designed to ensure that the assembly can be assembled and that the press joint will not be lost under operating load. For the connection between the blade discs and the hollow shaft, a radial interference of 0,0585-0,0695 mm is required for functionality. For the connection between the hollow shaft and the main shaft, a radial interference range of 0,01-0,02 mm is functional.
Description
Citation
BAKLÍK, J. Inženýrská optimalizace procesu lisování rotoru turbo molekulární vývěvy [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
Ing. Lubomír Junek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Marcián, Ph.D. (člen)
Ing. Oldřich Ševeček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Šebek, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Vosynek, Ph.D. (člen)
Ing. Dávid Halabuk, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-18
Defence
Během obhajoby student nejprve prezentoval svou bakalářskou práci, dále byly přečteny posudky a student poté odpovídal na dotazy oponenta. Následně byly členy komise položeny tyto otázky:
Jak byste definoval kontaktní tlak 0 MPa při lisování vývěvy na hřídel, přestože po lisování je kontaktní tlak nenulový? Na co jste využil funkci konečných prvků „birth and death“? Co vás vedlo k nahrazení ochlazování jiným způsobem než pomocí tekutého dusíku? Proč jste použil nelineární model materiálu? Proč využíváte lineární konečné prvky?
Na závěr byla obhajoba závěrečné práce ohodnocena známkou A – výborná.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení