Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Design and development of a testing device for a new invented Doctor Blade
Karlstad University, Faculty of Technology and Science, Department of Mechanical and Materials Engineering.
2013 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 300 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

This thesis project is about designing and developing an already existing testing device for a new invented Doctor Blade. A doctor blade is a blade used for creping tissue paper of a rotating cylinder, Yankee Cylinder. The old testing device was incomplete in a way that a rotating cylinder was missing, hence the tested blade is not loaded properly. The old testing device already contained the doctor blade holding device and the pulling device (pulling the creping blade). These two devices are transferred to the new testing device without any redesign within them. The adding of a rotating cylinder/roller required some new redesign regarding the testing device.

The main beam (beam carrying all elements) is replaced with a larger one in order to fit the roller and is elongated in order to run longer tests. The new beam has a larger cross section in order to minimize the risk of bending.

The main beam is supplied with five small beams, welded onto it, three for attaching the holding device and two for attaching the roller. The dimensions of these small beams are chosen in order to put the roller on the right position according to the creping blade.

An electric motor is added to the new testing device in order to drive the roller with a chain. This required two sprockets, one for the motor and one for the roller shaft. The sprockets are chosen with a pitch diameter ratio matching the gearing required.

FMEA-analysis is done on the whole design where five failure modes were chosen to be included, bending of the main beam and motor beam, screw joints of the same beams and sprocket-chain mechanism. Some FEM-analysis was required in order to detect the bending of the beams and measuring the loading on the screw joints. The screw joint loading achieved from the FEM-analysis is used for the theoretical screw joint calculations.

The FMEA-analysis implied that four of the analyzed failure modes have acceptably low risk factor and dos not require any further actions. However one received a high risk factor, the chain-sprocket mechanism, the risk of clamping fingers. This is solved by adding a protecting house/shell made of sheet metal.

Measurements were done on the old and the new testing device regarding the required force for pulling the creping blade and the pressure distribution between the creping blade and the beam (and roller in the new testing device).

The improvement of the pulling force values is rather due to the new designed doctor blade than due to the new testing device. The new testing device is however more appropriate than the old one hence the added roller and the tests shows that it is functional as well. 

Abstract [sv]

Projektet handlar om design och utveckling av en redan existerande testrigg för ett nyuppfunnet kräppningsblad. Ett kräppningsblad är det bladet som just kräpper av papper från en roterande cylinder, s.k. Yankee Cylinder. Den gamla testriggen var inte komplett och saknade en roterande cylinder, därav kräppningsbladet belastades inte ordentligt. Den gamla testriggen innehöll redan en hållaranordning för kräppningsbladet och en dragstation (som drar kräppningsbladet). Dessa två delar förflyttades till den nya testriggen utan några korrigeringar. Tillägget av en roterande cylinder/vals krävde ny design för den nya testriggen.

Huvudbalken (balken som bar alla delar) ersattes av en större balk för att den nya valsen ska få plats. Nya balken är även längre i syfte att kunna köra längre tester. Tvärsnittsarean hos den nya balken är större i syfte att minimera risken för böjning.

Fem små balkar är fastsvetsade i den nya huvudbalken, tre för fästning av hållaranordningen och två för fästning av valsen. Placeringen av dessa fem balkar valdes i syfte att placera valsen i rätt position enligt kräppningsbladet.

En elektrisk motor tillfördes till den nya testriggen i syfte att driva valsen med en kedja. Detta krävde två nya kugghjul, en för motorn och en för valsaxeln. Delningsdiametern för de två kugghjulen valdes med en viss kvot som motsvarar den utväxlingen som krävs.

FMEA-analys utfördes på hela testriggen dör fem olika haveriorsaker inkluderades, böjning av huvudbalken och motorbalken, skruvförbanden på dessa två balkar och till sist kugghjul-kedja mekanismen. FEM-analys krävdes för beräkningar av böjningen på balkarne och för belastningen på skruvförbanden. Belastningen på skruvförbanden uppnåd från FEM-analysen användes senare i de teoretiska beräkningarna av skruvförbanden.

FMEA-analysen angav att fyra av de fem analyserade haveriorsakerna har accepterad låg riskfaktor och kräver inga åtgärder. Dock så visade det sig att en haveriorsak fick en för hög risk faktor, kugghjul-kedja mekanismen, risken att klämma fingrar.Detta problem löstes med hjälp av att designa ett skyddshus /skal av plåt.

Mätningar gjordes på den gamla och den nya testriggen på dragkrafter och tryckfördelning mellan kräppningsblad och balk (vals i den nya testriggen).

Förbättringen av värden på dragkrafterna beror mer av det nydesignade kräppningsbladet än av den nya testriggen. Hursomhelst är den nya testriggen lämpligare än den gamla med tanke på tillförseln av valsen och dessutom så visar testerna att den är funktionell.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , 49 p.
Keyword [en]
Doctor Blade, testing device, design, FMEA-analysis, FEM-analysis
Keyword [sv]
Kräppningsblad, testrigg, design, FMEA-analys, FEM-analys
National Category
Applied Mechanics
URN: urn:nbn:se:kau:diva-30780OAI: diva2:682023
Subject / course
Materials Engineering, Master of Science
Educational program
Engineering: Mechanical Engineering, spec. in Materials Engineering (300 ECTS credits)
Available from: 2014-01-07 Created: 2013-12-21 Last updated: 2014-01-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

rapport exjobb(3219 kB)348 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3219 kBChecksum SHA-512
Type fulltextMimetype application/pdf
Arkivfil(3219 kB)16 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 3219 kBChecksum SHA-512
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Sadek, Mohamed
By organisation
Department of Mechanical and Materials Engineering
Applied Mechanics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 364 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 156 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link