Pugh

Efter att ha utvecklat koncepten ytterligare så utvärderades koncepten med hjälp av Pughs matris. Fyra olika matriser gjordes med kategorierna, infästning, rotation, utskjut och armar. Som infästning framkom det att skruv ovanifrån som drar platta uppåt är den bästa lösningen. Till rotationen så visade det sig att det hydrauliska vriddonet var att föredra. Det bästa sättet att lösa problemet med utskjutet var den roterande sidoförflyttningen i kombination med en annan lösning. De lösningar som kom tätt där efter var teleskopcylinder och dubbla cylindrar. Valet föll då på de dubbla cylindrarna eftersom teleskopcylindrarna är svåra att hitta i lämpliga dimensioner. Det koncept för armarna som var bäst enligt utvärderingen var teleskopskenor. Se bilaga 17.

7.12 Företagsmöte

Efter att konceptutvärderingen var avslutad bokades ett möte in med GBD för att diskutera igenom de koncept vi hade kommit fram till. Under mötet bestämdes att det var en bra idé att ha rotationen som även gav sidoförflyttning. Det resulterade även i en överenskommelse om att själva stommen till tillbehöret ska vara en ramkonstruktion täckt med plåt. GBD hade också tagit fram ett förslag på hur ställen ska konstrueras och ville kunna tillverka en prototyp inom en snar framtid. För att få fram en fungerande prototyp på en kort tid så togs beslutet att göra lite ändringar. Dessa var:

• Konstruera en halverad variant som endast tar en hjulstapel. Detta för att det är smidigare att hantera då den skall visas upp på mässor. Oftast kommer däckfirmorna att klara sig med att hantera en hjulstapel åt gången. Vid högsäsong kan det behövas dubbla kapaciteten, och då ska man kunna koppla samman två stycken moduler.

• Till prototypen ska rotationen ske manuellt. Alltså kommer styrningen av hydrauliken bli mycket enklare men det kommer alltså inte gå att hantera hjulen enbart inne från trucken. Det här beslutet medför alltså att de krav som satts upp inte kommer att bli uppfyllda.

Rekommendationerna kommer dock ändå vara att satsa på konceptet med hydraulisk rotation då det är att föredra då den går i produktion.

• Bredden på truckgången spikades till 1,2m.

Nu togs beslutet att upprätta en ny kravspecifikation med mer specifika krav och de ändringar som mötet medförde. Se bilaga 6.

7.13 Konstruktion

När alla koncept hade blivit utvärderade och ett beslut hade fattats var det dags att gå vidare och konstruera det slutgiltiga konceptet. Den mesta tiden har spenderats i SolidWorks där alla

komponenter har skapats och monterats ihop. De inköpta delarna har hämtats in från

(solidcomponents) som är en hemsida där företag kan lägga upp sina produkter som CAD-filer. Detta har varit en fördel eftersom det går att jobba med riktiga komponenter med rätt dimensioner. Det svåraste arbetet har varit att få till rätt slaglängd på mekanismen, få plats med alla komponenter som hydraulkopplingar och slangar, samtidigt som dimensionerna har försökts hållas nere. Konstruktionen presenteras nedan i ordningsföljden inifrån och ut som kan likställas med en tilltänkt

rdning. Se även bilaga 21 för ritningar på konstruerade detaljer. monteringso

7.13.1 Pall

Den undre delen av tillbehöret där infästningen till trucken finns och där sidoförflyttningen sitter monterad. Det är på denna som den del av tillbehöret som kallas mekaniken monteras.

Ram

Ramen till hjulhanteraren valdes att konstrueras av fyrkantsrör. Detta för att det ger en hållbar konstruktion med bra monterings- och fästytor. Enligt (7.9.1 Definieringar) så konstruerades ramen med måtten 800x800mm. Ramen byggdes upp av fyrkants rör med måtten 40x40x6 och består av ett antal olika rör som svetsats ihop till den slutliga formen (Figur 51).

Figur 51 - Ramen

För att kvalitetssäkra ramen gjordes beräkningar i SolidWorks Bilaga 20 med en last fyra gånger så stor som beräknat. Maximala spänningen som uppstår i ramen beräknades till ca 162MPa och ligger i kanten på skruvhålen placerade i den mittre delen av ramen.

Infästning

Det koncept som utsågs till det bästa enligt pugh-matrisen (bilaga 17) var lösningen med att dra ett järn upp mot truckgaffelns undersida med hjälp av skruvar på vardera sidan om gaffeln. Storleken på järnet med skruv anpassades utifrån gaffelgången på en Europapall (6.10.2 Europapall) samt bredden av rören som ramen är upp bygd av. För att säkerställa att järnen klarade av erfordrad inspänning mot gafflarna så gjordes en simulering. Se bilaga 20.

Figur 52 - Infästningen

Linjärenhet

Eftersom konceptet med en roterande sidoförflyttning blev valt som koncept krävs det att ”mekaniken” kan flyttas i sidled. Detta löses genom att använda linjärenheter som monteras på ramen. Problemet med att välja bland linjärenheter är att de ska klara av ett vridmoment längs glidriktningen. Valet föll här på ett företag som heter Rollco och som har ett bra sortiment med linjärenheter. Den enhet som bäst är anpassad för uppgiften är Rollco fbg-45 FLL.

Figur 53 - Linjärenheter

Linjärenheterna klarar av att ta upp ett vridmoment på 2380Nm/st, vilket gör att de totalt kan ta upp 4760Nm. Det är ett passande val då momentet det ska klara är max 1200Nm. Se bilaga 22 för specifikationer.

Plåt

En av de åtgärder som framkom av utförandet av system-FMEA var att ha en robust konstruktion. Det känns då viktigt att tillbehöret också ser robust ut. Att täcka ramen med plåt ger fördelar med att det skyddar komponenter, håller ute smuts samt ger ett stadigt intryck. Målet var att täcka så mycket

7.13.2 Mekanik

Mekaniken är benämningen på de komponenter som är monterade på linjärenheten. Och utgör det mekaniska delarna i utskjutningsarmarna och rotationen. De är utformade i största utsträckning för att erhålla funktion före form och utseende.

Svängkrans fäste

Konstruktionen av fästet mellan linjärenhet och svängkransen gjordes med ett antal olika parametrar.

1. Den skulle monteras på linjärenheterna 2. Svängkransen skulle gå att monteras

3. Hydrauliken skulle gå att dra igenom, då med tanke på rotationen 4. Den var tvungen att klara av de krafter den skulle utsättas för.

Med alla dessa parametrar så anpassades fästet på enklaste sätt, där tjockleken på komponenten fick en avgörande roll för att kunna skruva fast svängkransen samt att klara av de belastningar som uppstår på detaljen. Beräkningar gjordes i SolidWorks med 4 gånger så hög belastning, se bilaga 20. Maximal spänning på komponenten blev 149 MPa.

Figur 54 - Svängkransfäste

Svängkranslager

För att medge rotation av ”mekaniken” då man inte använder sig av en hydraulisk rotation krävs det någon sorts lager. Lagret ska klara att ta upp ett vridmoment och alltså klara krafter både radiellt och axiellt. Valet föll då på ett svängkranslager som klarar just detta, och dessutom är anpassat för detta ändamål. På solidcomponents.com gick det att hitta ett svängkranslager ifrån tyska Franke. Valet föll på modellen LDV-200 som var bäst anpassat storleksmässigt och hållfasthetsmässigt. Se bilaga 24 för specifikationer.

Armfäste

För att få till en övergång mellan svängkransen och armarna så konstruerades ett armfäste. Det första kravet på komponenten var att den skulle passa in mot svängkransen åtta skruvhål för att erhålla en stabil infästning. Det andra var att den skulle inneha två lodräta ytor som de två armarna skall fästas i. Valet föll på en UPE-balk som bearbetas till rätt mått och förses med hål och gängor. simuleringar gjordes för ett antal belastningsfall, bilaga 20. Det gick att finna att det extrema läget var när armarna var helt utskjutna och det uppstod ett moment från armarna. En fyrdubbel belastning anlades utan att vi nådde upp till någon kritisk sträckgränsen.

Figur 56 - Armfäste

Cylinderfäste

För att erhålla ett robust och enkelt fäste för cylindrarna så togs en detalj fram som skruvas fast i teleskopskenornas lodräta fästutrymme samt erbjuder en yta att skruva fästet för cylindrarna på. Enklast var att ta samma UPE-balk som användes till armfästet och bearbeta den med hål och gängor. Den enda belastningen som blir är den från cylinderpaketet, och med den 4 gånger så stor så gjordes det en simulering som visade att komponenten skulle klara av aktuell belastning.

Teleskopskenor

När valet av ”armar” föll på teleskopskenor, var det på grund av att det enligt

konceptutvärderingen var det bästa valet. Det gällde bara att hitta den mest lämpade produkten för detta syfte. Det märke som framstod som ledande vad det gäller teleskopskenor var även här Rollco, vilket gjorde att deras produktsortiment granskades. Valet föll först på en 3-delad variant där mittendelen är formad som ett s, och de två skenorna bygger på höjden, se(Figur 44). Denna variant valdes senare bort för den produkt som ses i Figur 58, Rollco dev-43. Utmaningen var att hitta armar som i minsta läge höll sig inom ramens dimensioner, och i utskjutet läge klarar kravet på 950 mm från centrum på truck till centrum på ställ. De ska även klara de påfrestningar som blir vid användning.

Figur 58 - Teleskopskenor

Skenorna som är 690 mm i minsta läge och har en utskjutande längd på 726 mm i ändläget. Eftersom linjärenheten ger en rörelse på mer än 224 mm kan dessa väljas. De klarar en belastning på 3104N/st, vilket gör att de tillsammans kan ta upp 6208N. Den kraften som kommer verka på skenorna beräknades till ca 1200N. Se bilaga 23 för specifikationer för valda skenor.

Hydraulikpaket

Valet av utskjutslösning föll på två hydrauliska dubbelverkande cylindrar. Kravet på dessa är att tillsammans ha en rörelse på 720 mm, alltså 360 mm per cylinder. Cylindrarna sätts samman genom att två stycken klämfästen skruvas fast och håller samman de två cylindrarna. Infästningen till övriga komponenter sker genom två stycken fästöron. Se figur 59 för en överblick av hydraulikpaketet.

Figur 59 - Hydraulikpaket

Cylindrarna

De cylindrar som har använts under konstruktionsarbetet kommer från Arcos Hydraulik. Dessa har på 360 mm och har relativt små dimensioner. För specifikationer, se bilaga 25.

en slaglängd

Klämfästet

Eftersom det behövs användas två stycken hydraulcylindrar krävs det att de kan fixeras vid varandra. Därför konstruerades ett klämfäste bestående av två identiska, bockade plåtar. Cylindrarna fästs genom att ena delen av fästet placeras under cylindrarna och den andra över. Dessa kommer sedan att dras samman med en skruv mellan cylindrarna.

Fästöron

De två fästöronen som togs fram anpassades efter cylindrarnas storlek samt att få en så pass centrerad placering på cylindrarna som möjligt. Detta för att förhindra att det blir snedbelastning på övriga komponenter när cylindrarna utför arbete.

Främre fästöra

Den främre infästningen mellan cylindrarna och utskjutningsmekanismen sker i hjulplåtens underdel där komponenten skruvas fast, samt fästs i cylinderns fästöra med en bult. Krafterna som uppstår på delen är endast den som tyngden av cylinderpaketet alstrar, kraften från cylindrarna när de skjutet ut och in bortses då armarna glider med låg friktion. Komponenten belastades i med 4 gånger så hög vikt i simuleringsprogrammet, vilket den klarade utan några bekymmer, se bilaga 20.

Figur 61 - Främre fästöra

Bakre fästöra

Den bakre infästningen mellan cylindrarna och cylinderfästet sker genom att fästörat skruvas fast i cylinderfästet med fyra skruvar. Cylinderpaketet monteras sedan fast med en bult. Krafterna som uppstår på delen är endast den som tyngden av cylinderpaketet alstrar, kraften från cylindrarna när de skjutet ut och in bortses då armarna glider med låg friktion. Komponenten belastades med 4 gånger så hög vikt i simuleringsprogrammet. Den klarade det utan några bekymmer, se bilaga 20.

Hjulplåtsfäste

För att fästa upp hjulplåten mot utskjutningsanordningen så togs det fram ett enkelt fäste. Kravet var att den skulle fästas på en lodrät yta och erbjuda en vågrät yta för att kunna montera hjulplåten på. Det enklaste lösningen blev en L-balk som skruvades fast mot utskjutningsarmarna och erbjöd den nödvändiga horisontella ytan att skruva fast hjulplåten mot. Det användas sedan 4st komponenter i lösningen en för varje hörn av hjulplåten. Belastingen som komponenten dimensionerades mot sedan var den maximala vikt av en hjulstapel. Denna vikt 4 dubblades i beräkningen, se bilaga 20.

Figur 63 - Hjulplåtfäste

Hjulstapelns utrymme

Utrymmet för hjulraden avsågs göras stor som möjligt men ändå tillåta tillräckligt med spel till däckstället. Själva ytan där hjulen ska placeras består av en plåt som görs så tunn som möjligt för att spara vikt. Problemet här var att göra en tunn plåt med försänkta hål, då man inte vill ha uppstickande skruv där hjulen ska placeras. Plåten skruvas fast på de fyra L-balkar som sitter fästa i

teleskopskenornas yttre delar. För att inte riskera att hjulstapeln kan tippa från utrymmet konstrueras ett tippskydd. Svårigheten med detta är att det finns lite utrymme att fästa något i hjulplåten då hjulen tar upp större delen av den. Se figur 64 för en bild av hjulstapelns utrymme. Kraven få denna detalj var det att den skulle klara tyngden från däckstapeln på samt tyngden av cylinderpaketet. Beräkningar gjordes i solidworks med likt tidigare 4 gånger så stor last i båda fallen. Se bilaga 20 för resultat.

Mekanikplåt

För att ge de rörliga delarna ett skyddande hölje så konstruerades tre enkla plåtar. Dessa plåta har till syfte att skydda de röliga delarna samt att skapa ett utryck av soliditet samt att minska risken för klämskador hos användaren. Då plåtarna ej skulle ta upp några krafter så kunde de med tanke på vikten göras relativt tunna. Se figur 65 för en överblick av mekanikplåten.

Figur 65 - Mekanikplåt

7.13.3 Hydraulikkomponenter

För att få fram hydrauliken till cylindrarna krävs det att det finns ett utarbetat hydrauliksystem på tillbehöret. Ett enkelt förslag på hur ett sådant system skulle kunna se ut togs fram, men det skall betonas att det bör granskas och eventuellt omarbetas av någon som har högre kunskaper i ämnet än vad vi har. Grundkrav kan som gäller är att det skall finnas anslutningar som är placerade i närhet till gafflarna på trucken för att det skall vara enkelt att koppla in hydrauliken från trucken. I enlighet med rekommendationerna angående dragning av hydrauliksystem (6.10.4 Hydraulik) så dras det rör i så stor utsträckning som möjligt, för att sedan koppla slang till de rörliga delarna. Komponenterna får sedan anpassas efter anslutningar i på cylindrarna. Det största bekymret ligger i att hitta rätt slang in till cylindrarna då utrymmet där de skall dras är relativt litet, vilket medför att det krävs en ganska så snäv böjradie på slangen. Se figur 66 för hydraulikkomponenterna utan slangar.

7.13.4 Låsningar

Eftersom det till prototypen beslutades att rotationen skulle ske manuellt så behövs det något att rotera med, samt låsningar så mekaniken hålls på rätt plats. Efter att ha studerat uppdragsgivarens övriga sortiment under projektets gång så kom idén att använda deras befintliga låsningar till utdragsenheter. Det medför att de inte behöver köpa in eller tillverka någon ny lösning. Det som behöver göras är att tillverka ett fäste till låsningen som fästs i cylinderfästet. I tillbehörets överplåtar så stansas det ut hål för låsningen i de positioner som behövs. Se figur 67 för en bild över hur

låsningen sker.

8. Resultat

För att resultatet på detta projekt skulle bli tillfredsställande så krävdes det att det utvecklades både ett helt nytt däckställ och ett tillbehör till motviktstruckar. Ställaget utvecklades av

uppdragsgivaren medans detta examensarbete hade till uppgift att resultera i trucktillbehöret. Tillbehöret har konstruerats för att på ett smidigt sätt kunna användas med ställaget.

Resultatet av konstruktionsarbetet visas i figur 68, där bild 1 är i hopfällt läge och bild 2 i utskjutet. För stycklistor och ritningar se bilaga 19.

Figur 68 - Trucktillbehöret i infällt samt utskjutet läge.

1.

2.

Hur det fungerar

1. Hjulhanteraren står placerad på däckfirmans golv. 2. Trucken kör fram till hjulhanteraren och för in gafflarna i tillbehörets hålrum.

3. Tillbehöret kläms fast på gafflarna genom att skruva åt de 8 skruvar som sitter på tillbehörets ovansida.

Hydraulslangar kopplas från trucken till tillbehöret.

4. Mekanismen roteras och låses i den riktning man har tänkt lasta ur hjulraden. Trucken lyfter upp tillbehöret från marknivån.

7. Trucken sänker sedan ned tillbehöret så att hjulraden blir stående på

däckplanen. Truckföraren aktiverar sedan hydrauliken i motsatt riktning vilket medför att cylindrarna går tillbaks till komprimerat läge.

Hur man kontrollerar lastningen

Figur 69 - Hydraulvätskans flöde vid minus-rörelse. Vid plus-rörelse är det motsatt riktning.

Figur 70 - Truckens reglage

Genom att koppla in tillbehöret till de befintliga kopplingarna för gaffelspridningen kan man använda sig av de befintliga reglagen. Reglagen styr i vilken riktning och med vilket flöde hydraulvätskan pumpas. Som (Figur 69) visar så kommer kolvarna skjutas in. Ändrar man riktning med reglaget så kommer flödet gå åt motsatt håll och kolvarna kommer tryckas ut.

Som resultatet visar så är det ett färdigt koncept som är redo att göra en prototyp ifrån. Här visas en sammanställning över de problemformuleringar som ställdes upp i projektets början och huruvida de är uppfyllda eller inte.

Enligt problembeskrivningen fanns det vissa punkter att ta i beaktning.

Hur ska den fästas på trucken? Infästningen löstes genom de 8 skruvar och plattstål som klämmer fast gafflarna.

Hur ska hjulen placeras? Att hjulen skulle placeras liggande i en stapel bestämdes en kort tid efter idégenereringen. Stapeln kommer att placeras på en plåt, med ett tippskydd som säkerhet.

Hur löses den mekaniska av- och pålastningen?

Den mekaniska av- och pålastningen löstes genom

sidoförflyttningen med linjärstyrningen, teleskopskenorna och de två hydraulcylindrarna. Själva lastningen sker med

kontroller från förarhytten. Är truckens hydraulik lämpad

för ändamålet?

Enligt de trucktillverkare som har tillfrågats har i princip alla nyare truckar gaffelspridning, och således hydrauliken framdragen till stativet. På marknaden idag finns det en mängd tillbehör till truckar som drivs med trucken hydraulik. Bland dessa finns det tillbehör med högre krav på hydrauliken än hjulhanteraren har. Se bilaga 9 för exempel på tillbehör. Hur kan föraren styra

mekaniken från förarplats?

Genom att tillbehöret kopplas till den framdragna hydrauliken till gaffelspridningen kan man använda de befintliga reglagen. Kvalitetssäkra mot standarder

och lagkrav angående trucktillbehör

Under konstruktionsarbetet har de krav och riktlinjer som varit relevanta i AFS 2006:4, AFS 2006:5 tagits hänsyn till. En sammanställning av de olika standarderna finns i bilaga 6-7.

9. Analys

I analysen jämförs resultatet med de krav som sats upp i kravspecifikationen. Här analyseras varje punkt ur kravspecifikationen revision 2 bilaga 6 för att verifiera vilka punkter som blivit uppfyllda och vilka som kräver fortsatt arbete.

• Skall baseras på dimensionerna för en EU-pall. (yttermåtten 800x1200 mm). Framför allt måtten på utrymmet för gafflar då bredd och längd bör ha minsta möjliga dimension för 1 däckstapel.

– Dimensionerna på tillbehöret är 800x800. Den är i bredd lika stor som en europapall medans den i längd är kortare. Utrymmet för gafflarna tillåter gafflar som är upp till 50 mm tjocka och 230 mm breda. De flesta gafflar har dimensioner på ungefär 10 mm tjocklek och 100 mm bredd.

• Ska kunna monteras på olika truckmodeller, Kunna anpassas efter storlek på gafflarna

– Utrymmet på gafflarna tillåter som sagt väl tilltagna dimensioner på gafflar. Eftersom gafflarna låses fast med hjälp av plattjärn som klämmer gafflarna mot ramen fungerar det för alla typer av gafflar, och alltså av alla motviktstruckar gafflar.

• Skall kunna hanteras av en motviktstruck

– Motviktstruckar har i princip alltid en lyftkapacitet på minst 1000 kg. Hjulhanteraren kommer väga runt 125 kg. Med en hjulstapel på omkring 100 kg landar vikten på ungefär 225 kg, vilket är långt under truckarnas kapacitet.

• Skall ej medföra att trucken välter i (worst-case) scenario. Klara att hantera hjulstapeln i utsträckt läge med en säkerhetsfaktor på 2

– Tillbehöret har kvalitetssäkrats genom att varje komponent har kontrollerats gentemot de krafter som kommer påverka dem. Beräkningar har gjorts på worst-case scenarior vilket innebär att det funnits värden att gå efter. Delarna har sedan dimensionerats för att med god marginal klara av det. Komponenter som ska köpas in har även de kontrollerats genom deras specifikationer.

• Kunna drivas med truckens egen hydraulik

– Det användande av hydraulik som krävs i tillbehöret är de två seriekopplade cylindrarna.

In document Konstruktion av truckmonterad hjulhanterare (Page 48-66)