5 Konceptgenerering 11
8.2 Motoreffekt 23
För att grovt uppskatta motoreffekten som krävs för driften används sambandet att effekten
P bestäms av:
𝑃 = 𝐹 ∙ 𝑣 (12) där F är maxkraften hämtad från ”5.1 Kravspecifikation” samt maxhastigheten v från samma kapitel. Insatta värden i ekvation (12) ger att den uppskattade effekten på motorn är:
𝑃 ≥ 4,312 𝑘𝑊
8.3 Konstruktion
Med utgångspunkt i konceptgenereringen och i tidsanalysen tas den slutgiltiga konstruktionen på eldriften fram. Efter kontakt med SEW Eurodrive skickas ett underlag till deras beräkningsavdelning i Tyskland där excenterdrifter av detta slag undersöks närmare. Mått på alla rörliga komponenter tillsammans med varje enskild komponents vikt och masscentrum skickas tillsammans med tidsanalyserna i ”7 Tidsanalys” vidare till Tyskland för att slutgiltigt bestämma valet av växellåda och motor. Där undersöks hållfastheten på växellådan, samt storlek på motor och växellåda för att uppfylla kraven om vridmoment, varvtal och vinkelaccelerationer med körsätten från ”7 Tidsanalys”.
Under projektet framgår det att den första körcykeln med ”start och stopp” innebär precis som det befarades att växellådan kommer att måsta dimensioneras upp rejält för att klara de stora tvärkrafter som uppstår vid de höga accelerationerna. Växellådan samt motor med detta körsätt är av sådan storlek att de inte kan byggas in i den befintliga enstycksmataren. Därför undersöks det alternativa körsättet i ”7.2 Kontinuerlig drift” närmare och detta körsätt är det som driften kommer att köras på.
Efter slutgiltig beräkning av SEW Eurodrive i Tyskland ser den valda driftslösningen ut enligt Tabell (10). För mer utförliga data kring beräkningen se Bilaga 10.
Tabell 10. Visar data för den valda växellådan och motorn, se även Bilaga 9.
Benämning Utgående varvtal (rpm) Max vridmoment (Nm) Motortyp
RF77/R CMP71L 442 840 Synkron servomotor
Denna växellåda är av typen med flänsmontering, ett fast monteringsförband som förhindrar växellådan från att vrida sig. Denna montering är optimal i detta fall när man har en länkarm som man kan justera längden på, och man har stora tvärkrafter och moment som verkar på växellådan. Därför väljs en flänsmonterad växellåda i denna applikation istället för en fotmonterad som är betydligt vanligare i många sammanhang.
Med hänsyn till växellåda och motor tas den övriga konstruktionen fram med utgångspunkt i konceptet ”Vevaxel”. För slutgiltig konstruktion se Figur (11).
Figur 10. Visar övergripande bild av den slutgiltiga konstruktionen.
Eftersom storleken på i huvudsak växellådan är större än vid konceptvalet görs motorplåten om för att passa den nya växellådan, se Figur (12). Tjockleken på motorplåten sätts till 15 mm för att klara av de höga tvärkrafterna och vridmomentet som uppstår vid drift. SEW RF77 levereras med 250 mm fläns med 215 mm hålbild för M12 skruvförband, så motorplåten designas enligt dessa kriterier. Motorplåten förlängs i Y-‐riktning så att den går över hörnen på stativbalken, allt för att motverka sprickbildning och deformation av motorplåt och balk. Motorplåten helsvetsas med kälfog mot stativbalken. Se Bilaga 6 för ritning på motorplåten.
Figur 11. Visar bild av motorplåten.
Länkarmen mellan den befintliga hävarmen och vevaxeln konstrueras för att kunna justeras i längdriktning vid behov. Ett spännlager som är infäst mot vevaxeln tar upp de axiella krafterna som uppstår vid acceleration och retardation och länkhuvudet som är monterat mot den befintliga hävarmen gör så att länkarmen kan röra sig utan hinder, se Figur (13). Se Bilaga 4 för ritning på länkarmen.
Vevaxeln enligt Figur (14) är dimensionerad för att klara av den kontinuerliga driften och överföra vridmomentet från den 40 mm utgående axeln på växellådan. Vevaxeln är uppdelad i två delar som monteras med genomgående skruvförband för att klämma kring motoraxeln vilket gör att risken för skadade gängor i vevaxeln elimineras och funktionssäkerheten höjs.
Figur 13. Visar bild av vevaxeln.
En slipad axel med fin tolerans bidrar till en jämn yta för spännlagret att monteras på. Det yttre skruvförbandet på den slipade axeln håller spännlagret och länkarmen på plats och motverkar otillåten rörelse i axial riktning, se Figur (11). Den slipade axeln har två olika diametrar vilket gör att spännlagret går fritt från den utgående axeln då driften är igång, se Figur (15). Se Bilaga 5 för ritning på vevaxeln.
Figur 14. Visar hur de rörliga delarna i driften går fria vid rotation.
Den slutgiltiga driftslösningen monteras enligt instruktioner på sammanställnings-‐ /montageritning, se Bilaga 3.
För uppskattat pris på konstruktion baserat bl.a. på offert från tillverkare, se Bilaga 9.
8.4 Rörelsemönster
(Detta kapitel är borttaget i denna version pga. sekretess)
9 Diskussion/analys/slutsats
Grundtanken med detta projekt var att skapa ett påbyggnadskit för Renholmens enstycksmatare Turbo där man byter ut den befintliga styrningen av de undre bandklaffarna från luft till el. Detta mål har definitivt uppnåtts under detta projekt där resultatet blev en enkel eldrift som uppfyller kravspecifikationen med få ingående komponenter som utan större modifikationer kan monteras på Renholmens enstycksmatare. Eftersom denna nya konstruktion använder sig av den befintliga hävarmen är detta ”elkit” enkelt att applicera. Den nya motorplåten får helsvetsas på stativbalken och sedan får övriga komponenter installeras.
Den nya driftscykeln där motorn roterar kontinuerligt under hela slaget har också en fördelaktig rörelse där man har eliminerat det tidigare problemet med låg hastighet i början av slaget. Med eldriften håller motorn en hög och konstant hastighet då klaffen träffar virkesbiten och man bör minska risken att nästkommande virkesbit hänger med eller ställer sig på högkant.
Under arbetets gång blev det mer och mer tydligt hur lömska dessa excenterdrifter kan vara. Det är mycket krafter som angriper på punkter man inte hade med i beräkningarna, vilket bidrar till att växlar och motorer måste dimensioneras upp rejält för att klara dessa krav. Just i detta fall fick växeln dimensioneras upp två storlekar från valet som gjordes i konceptgenereringen, vilket jag inte alls hade räknat med.
9.1 Fortsatt arbete
För att kunna släppa detta påbyggnadskit för försäljning bör funktionen på driften undersökas närmare. Det kompletta tillverkningsunderlaget får skickas till lämplig mekanisk verkstad där de olika komponenterna får tas fram och SEW får kontaktas för att beställa växellåda + motor samt utrustning för styrningen av driften. Driften kan sedan monteras bredvid den befintliga driften med luftcylindern så att ifall det visar sig att något behöver modifieras i eldriften, kan man enkelt byta tillbaka till luftcylindern. Därför bör inte det gamla cylinderfästet kapas bort utan istället montera den nya eldriften just bredvid cylinderfästet. Eftersom den befintliga hävarmen som sitter på enstycksmataren också används i eldriften kan man fräsa ett till kilspår längre bort på axeln och där montera eldriften.
Prototypen får därefter provköras i en befintlig enstycksmatare, gärna på ett lokalt sågverk där det körs med hög hastighet så att man verkligen får se hur driften börjar bete sig efter en
lång tids användning. Om man upptäcker några problem med eldriften får man kika närmare på konstruktionen igen och vidta åtgärder.
10 Referenser
[1] Renholmen AB. Om företaget. Hämtad 2014-‐05-‐22 från: http://renholmen.se/sv/om-‐foretaget/ [2] K. Björk. Formler och tabeller för mekanisk konstruktion. Spånga: Karl Björks Förlag HB, 2011.
[3] Bosch Rexroth. Series PRA and TRB ISO 15552 Pneumatic Cylinders from Rexroth. Hämtad 2014-‐04-‐04 från:
http://www.boschrexroth.ca/country_units/america/united_states/sub_websites/brus_dcp/goto/Pneumatics/ a_downloads/Series_PRA-‐TRB_highlighted.pdf
[4] Festo. Electric cylinders ESBF, with spindle drive. Hämtad 2014-‐04-‐10 från:
http://www.festo.com/cat/sv_se/data/doc_engb/PDF/EN/ESBF_EN.PDF
[5] A. Nissen, U. Kumar, H. Schunnesson och A. Parida. Driftsäkerhet och underhåll. Luleå: Luleå Tekniska
Universitet, 2010.