7.1 Enkeldämpare
Figur 86 - Rörelse och dämptryck hos enkeldämpare
Det syns tydligt på tryck och dämprörelse hur instabil simuleringen av enkeldämparen är. Trycket fladdrar betänkligt och dämpkolven rör sig mycket bakåt. Dämpkolven är extremt snabb framåt som vid ca 325 ms, andra gånger ligger den redan mot maskinhusstoppet som vid 365 ms. Ackumulatormodellen är den del av dämparmodellen som har störst inverkan på
Tillverkningstolerans mellan maskinhus och dämpkolv påverkar läckaget till flythålen vilket i sig påverkar hur stabilt dämparens flytläge blir.
Modellen över enkeldämparen är inte användbar som den ser ut nu, utan förbättringar krävs för att den skall kunna användas konstruktivt.
7.2 Dubbeldämpare
Figur 87 - Rörelse hos dubbeldämpare
Det märks direkt att simuleringen av dubbeldämparen dämpar stötvågorna mycket bättre än enkeldämparen i Figur 86. Resultaten från simuleringsmodellen är repetitiva och simulerade och uppmätta tryck stämmer ganska väl överens.
Brister i ackumulatormodellen gör att trycksänkning vid slag och tryckspik vid stötvågsreflexer är små eller inte syns alls.
Förbättring av backventilsmodellen genom att använda toleranser från produktion istället för sämsta fall från ritning skulle kunna förbättra de tidsdifferenser och skillnader som finns mellan tryckspikar i simulerat och uppmätt inre dämptryck.
Modellen över dubbeldämparen stämmer ganska väl med verkligheten och kan användas för att simulera ett befintligt dubbeldämparsystem.
7.3 Tandemdämpare
Figur 88 - Rörelse hos tandemdämpare
Eftersom den yttre dämpkolven XDY ligger an mot maskinhuset nästan hela tiden syns det hur mycket hela maskinhuset svänger. Dämpningen beror till stor del på hur snabbt maskinhuset kommer fram och minskar rörelsen hos den inre dämpkolven.
Dämptrycket svänger mycket mer i simulering än i verkligheten, vilket är liknande problem som enkeldämparmodellen har.
Modellen över tandemdämparen är inte särskilt bra som den ser ut nu, dock tyder mätningar med TMM på att kolvrörelserna verkar stämma med verkligheten.
7.4 Sammanfattning
• Simulering av enkeldämpare stämmer dåligt med verkligheten utan ger för snabba och odämpade rörelser.
• Simulering av tandemdämpare stämmer beteendemässigt men de simulerade trycken är inte tillförlitliga och inte heller dämpningen.
• Simulering av dubbeldämparen stämmer bra med verkligheten men modellen över backventilen behöver ses över något.
• Det finns problem med trycksvängningar vid simulering av modeller där dämpvolymen är direkt ansluten till en ackumulator. Om en strypning eller en ledning med tillräckliga förluster ansluter ackumulator och dämpvolym med varandra märks inte detta problem.
• Ackumulatormodell behöver utvecklas.
• Simulering av luftinblandning borde testas för att se hur modellerna reagerar.
• Friktion hjälper bara mjuka modeller som enkeldämparen, alldeles för små krafter för att det ska betyda något i de andra fallen som är mycket styvare. Skall friktion användas i modellerna behöver det utredas vidare.
• Toleranser för modellering tas från verkligheten istället för ritning. • Modell över matningen behöver tas fram.
7.5 Vidareutveckling
De dämpsystem som gåtts igenom är egentligen inga stötdämpare, utan hydrauliska fjädrar. Ett visst undantag finns dock för de inre steg som återfinns hos tandem- och dubbeldämparen. En stötdämpare gör sig av med energi genom att låta olja flöda från en volym till en annan genom strypningar. Ju fortare oljan försöker passera genom dessa strypningar ju högre kommer trycket att stiga och ju större dämpkraft fås. Flödesförlusterna som uppstår i strypningarna gör om den kinetiska energin till värmeenergi vilket dämpar systemet. Detta mer konventionella system för att dämpa kinetisk energi har lett fram till 4 stycken dämparkoncept.
7.5.1 Dämparkoncept 1
GAS
Figur 89 - Dämparkoncept 1
Dämparkoncept 1 är uppbyggd som enkeldämparen med bara en dämpvolym. Denna dämpvolym är dock strypt ner till ackumulatorn då backventilen är stängd. När slaget kommer och dämpkolven rör sig framåt sjunker trycket i dämpvolymen och backventilen öppnas så ackumulatorn kan bidra med flöde för att hålla trycket uppe. När dämpkolven rör sig bakåt av stötvågen som reflekterats från berget så ökar trycket i dämpvolymen och backventilen stängs. Dämparens hårdhet kan ändras genom att ändra strypningens area, mindre area ger hårdare dämpare.
Figur 90 - Simulerad rörelse för dämparkoncept 1
Figur 90 visar dämparens simulerade uppförande. Den dämpar inte lika bra som
dubbeldämparen, men betydligt bättre än enkeldämparen. Dock så ser man att kurvornas rakhet mellan slagen varierar.
7.5.2 Dämparkoncept 2
GAS
Figur 92 - Dämparkoncept 2
Figur 92 visar nästa dämparkoncept som fungerar liknande det förra. En strypning ner till ackumulatorn gör dämparen väldigt styv för snabba kompressionsförlopp. En kanal från ackumulatorn till kolvloppet öppnas då dämpkolven rör sig framåt. Placeringen och utformning av porten kan också ändras så läget då ackumulatorn skall öppna och stänga samt strypningen kan anpassas för att optimera dämpning och förhindra kavitation.
Figur 93 - Simulerad rörelse för dämparkoncept 2
Detta dämparkoncept verkar fungera riktigt bra, kurvorna ser till stor del ut som för dubbeldämparen trots färre komponenter. Konceptdämpsystemet ligger längre fram i väntan på nästa slag jämfört med dubbeldämparen, vilket tyder på att konceptet håller ihop skarvarna hårdare.
7.5.3 Dämparkoncept 3
GAS
Figur 95 - Dämparkoncept 3Koncept 3 är en kombination av koncept 1 och 2.
Figur 96 - Simulerad rörelse för dämparkoncept 3
Figur 97 - Simulerat dämptryck för dämparkoncept 3
Tryckkurvans utseende varierar lite mellan slagen, där trycket är fladdrigt är också kurvorna i Figur 96 fladdriga. Koncept 3 kaviterar ibland då dämpkolven ska gå fram och möta borrbussning och adapter strax efter slaget inträffat.
Inget av dessa dämparkoncept har optimerats över huvudtaget, utan bygger på de volymer och geometrier som enkeldämparen har. Strypningar har testats fram på känn genom att prova med 3 mm och 1 mm i diameter. Dämparen presterade bäst med 1 mm i diamter på strypningen i samtliga fall.
Dämparkoncept 4 är lite annorlunda än de andra koncepten. Den hydrauliska fjädern och stötdämparen är åtskilda. En sorts ”flytläge” uppnås genom att inloppet stängs då dämpkolven rört sig framåt till sitt slagläge. Beroende på matningskraften kommer då en viss trycknivå uppnåtts inuti den hydrauliska fjädern som är röd i Figur 98.
Dämparen, lila i figuren, består av två delvolymer åtskilda av dämpkolven. När dämpkolven rör sig fram och tillbaka pressas olja genom de stryphål i dämpkolven som förbinder delvolymerna med varandra. Stryphålen skulle med fördel kunna vara variabla för att få mindre dämpning framåt och mera bakåt. Om läckage inte kan förhindras borde dämparen kunna matas med ett konstanttryck.
Denna dämpartyp ska normalt inte behöva ha något läckage. Att bygga in någon form av läckage är nog att rekommendera då höga trycknivåer och värme skulle kunna förstöra tätningarna i förtid.
Tidsbrist har gjort att denna dämpare inte modellerats.
7.5.5 Backventil
Istället för den backventil som används idag borde ventilpaket av den typ som finns i t.ex. bilstötdämpare kunna användas. Fördelar med dessa är att de kan finjusteras till ett antal olika uppföranden beroende på tryckskillnaden mellan dess olika sidor. Låg vikt på de rörliga komponenterna bör ge en snabbare ventil. Tester måste dock göras för att fastställa huruvida de klarar av de höga frekvenser som slående bergborrmaskiner arbetar med.
Kapitel 8
Referenser
[1] Lundberg, B; Carlsson, J & Sundin, K. G (1989). Analysis of Elastic Waves in Non- Uniform Rods from Two-Point Strain Measurement. Department of Mechanical Engineering, Luleå University of Technology, S-951 87 Luleå.
[2] Changming, Wu (1991). Modelling of Percussive System of Rock Drills. Division of Mining Equipment Engineering, Luleå University of Technology, 1991:17 L Luleå. [3] Young, T. (1807). A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts.
Vol. 1, Joseph Johnson, London, UK.
[4] Ämnesområdet hydraulik och pneumatik vid IKP (1995). Formelsamling i Hydraulik och pneumatik. Linköpings Universitet, Linköping.
[5] Atlas Copco fotoarkiv (2007). [webbplats]
http://img01.atlascopco.com/Standard/index.jsp
Kapitel 9
Appendix
Innehållsförteckning Appendix
Appendix I - Beskrivning av komponenter i HOPSAN... III Appendix II - Användning av skript ... V II.1 Att göra Två-mikrofonberäkningar med värden från lab ... V II.1.1 Plotta uppmätta data med plot_stresses.m... V II.1.2 Medelvärdesbildning med Mean_Stress_2.m ... V II.1.3 Två-mikrofonberäkning med TMM_double.m ...VI II.2 Att göra kraft- penetreringskurvor från lab ...VI II.2.1 Filtrering med filter_all.m ...VI II.2.2 Approximering med fp_approx.m...VI II.3 Att beräkna energin som avges i berget ...IX Appendix III - Borrsträngens komponenter i Hopsan...XI III.1 Borrkrona ...XI III.2 Borrstål ... XIII III.3 Adapter ... XIV Appendix IV - Provserier ... XVI IV.1 Enkeldämpare... XVI IV.2 Dubbeldämpare ...XVII IV.3 Tandemdämpare ... XVIII IV.4 Utan dämpare ... XIX Appendix V - Kod ... XX V.1 Matlab skript ... XX V.1.1 Plot_Stresses.m ... XX V.1.2 Mean_Stress_2.m ...XXII V.1.3 TMM_double.m ...XXV V.1.4 filter_all.m ...XXXV V.1.5 fp_approx.m ... XXXVI V.1.6 Energy_to_rock.m ... XXXIX V.1.7 convert_to_hopsan.m ...XLI V.1.8 kalk3_TRAP_2_24DAT.m ...XLIV
Appendix I - Beskrivning av komponenter i HOPSAN
Beskrivning av komponenter i HOPSAN
Komponent Beskrivning
Svarta linjer De svarta linjer som syns i HOPSAN kopplar ihop de olika Q- och C- komponenterna med varandra. Linjerna behöver inte vara svarta utan hur de ska se ut kan bestämmas i gdynmoc.ini.
Blå linjer De blå linjerna kopplar signaler mellan olika komponenter, de används alltså inte för att koppla ihop Q- och C-komponenter. Signalerna kan vara styrsignaler, storheter eller liknande. Linjernas utseende kan bestämmas i gdynmoc.ini.
Hydraulkopplingar Används för att koppla ihop hydrauliska C-komponenter med varandra.
Stål Mekanisk komponent som simulerar en rundstång. Om rundstångens längd är kort kan den användas för att koppla samman Mekanikkopplingar med varandra, pga detta är de vanligt förekommande i modellerna.
Mekanikkopplingar Kopplar samman mekaniska C-komponenter. Finns i ett flertal varianter bl.a. med en eller flera anslutningar på var sida, glapp, fjädring etc.
Volmech En av Atlas Copco utvecklad C-komponent som består av en hydraulisk volym med två rörliga mekaniska väggar. När väggarna rör sig ändras volymen.
Strypningar Hydraulisk Q-komponent som simulerar en strypning.
Variabla strypningar Hydraulisk Q-komponent som simulerar en variabel strypning. I denna rapport används två olika variabla strypningar. Den vänstra simulerar ett hål i en cylindervägg vars area varierar beroende på kolvens läge, exempelvis flythålet i dämparen. Den högra simulerar strypningen i en ventilslid, dvs den area som ändras runt ventilkäglan då den rör sig. Båda strypningarna tar hänsyn till eventuell läckning.
Ackumulator Q-komponent som simulerar en hydraulisk ackumulator. Innehåller modell över eventuella ledningar in i ackumulatorn.
Flödeskälla Q-komponent som simulerar en ideal hydraulisk flödeskälla.
Tryckkälla Q-komponent eller C-komponent som simulerar en ideal hydraulisk tryckkälla.
Hastighetskälla Mekanisk Q-komponent som bestämmer en mekanisk C-komponents hastighet.
Volym C-komponent som modellerar en hydraulisk volym.
Close0 Beräknar öppningsarea och läcklängd i ventilslid beroende på slidens position.
Close0_rel Samma som Close0 men beräknar öppningsläget mellan två relativa koordinater. (koordinat 1 - koordinat2)
CloseD0_rel Beräknar öppningsarea och läcklängd för ett ortogonalt hål. Använder sig av två relativa koordinater för att beräkna t.ex. hur hålets area ändras när en kolv rör sig i en hydraulcylinder.
Appendix II - Användning av skript
II.1 Att göra Två-mikrofonberäkningar med värden från lab
II.1.1 Plotta uppmätta data med plot_stresses.m
För att titta på uppmätta spänningar från labbet finns ett skript i Matlab med namnet plot_stresses.m (se Appendix V.1.1). Användaren kan välja antal kanaler att titta på vilket i det här arbetet är de tre signalerna från peekeln (Mätdator 1): spänningar i punkt A och B omräknat till MPa samt en triggsignal för senare synkronisering med bandspelaren (Mätdator 2). Mätvärdena och tiden för samplingspunkterna sparas i en matris med namnet data. Ett exempel på uppmätta spänningar i givare A visas i Figur 99.
Figur 99 - Exempel på spänningskurva
II.1.2 Medelvärdesbildning med Mean_Stress_2.m
Efter att skriptet plot_stresses.m körts i Matlab går det att göra en medelvärdesbildad spänningskurva med skriptet Mean_Stress_2.m som finns i Appendix V.1.2. I funktionen görs inställningar för triggnivå, tid innan triggpunkt och längd på sekvensen. Figur 100 nedan visar en medelvärdesbildad kurva utifrån mätvärden i Figur 99 med en triggnivå på 250 MPa. En nackdel med de medelvärdesbildade spänningsvågorna var att bergreflexen ibland ”släcktes ut” eftersom den kom vid olika tid från slag till slag. Det beror på att vissa slag görs i mer eller mindre redan krossat berg. Fördelen är att kurvan blir mer stabil och inte lika oscillativ. I slutet på skriptet plot_stresses.m sparas variabeln data_lab som data.dat vilket är indata till
Figur 100 - Exempel på medelvärdesbildad spänningskurva
II.1.3 Två-mikrofonberäkning med TMM_double.m
Efter att skripten plot_stresses.m och Mean_Stress_2.m körts är det möjligt att köra skriptet TMM_double. Med double menas att beräkningar utförs åt båda hållen på borrstålet. I början av skriptet kan användaren göra inställningar för borrkrona, korrigera matningskraften i spänningsvågen samt välja om linjär interpolation skall utföras. Interpolationen tar lång tid så det rekommenderas att köra skriptet utan interpolation först och se så man inte glömt något. Sex värden räknas ut; position, hastighet och kraft i borrkrona och adapter.
II.2 Att göra kraft- penetreringskurvor från lab
II.2.1 Filtrering med filter_all.m
Efter att krafterna i borrkronan räknats ut behöver de filtreras eftersom de är något svängigare än krafterna vid mätpunkterna på stålet. Det görs med ett skript filter_all.m som är ett lågpassfilter med Wn= 12000 Hz, skriptet finns i Appendix V.1.4.
II.2.2 Approximering med fp_approx.m
Figur 102. Med hjälp av funktionen polyfit görs sedan en kurvanpassning på formen y = kx + m. Slutligen flyttas kurvan till origo vid behov och fjäderkonstanterna k1 och k2 kan enkelt erhållas. Resultatet av kurvanpassningen ses i Figur 103.
Figur 103 - Approximation av kraft- penetreringskurva
II.3 Att beräkna energin som avges i berget
Med skriptet Energy_to_rock.m kan användaren integrera den filtrerade kraft- penetreringskurvan från Figur 103. Det motsvarar energin som stötvågen lämnar till berget vid slaget. Energin kan jämföras med rörelseenergin hos slagkolven vid samma körning eller jämföras med tillförd hydraulisk effekt till borrslagverket för att undersöka verkningsgrader för olika körfall.
Appendix III - Borrsträngens komponenter i Hopsan
III.1 Borrkrona
Borrkronekomponenterna är i Hopsan modellerade som ihopsittande stålbitar med dimensioner enligt Figur 104, Figur 105 och Figur 106. Den högra delen hos respektive borrkrona är en del av gängförbandet och dess dimensioner ställ in i borrstålskomponenten.
Figur 104 - 45 mm krona Figur 105 - 64 mm krona 4 5 4 1 23 17 75 4 5 4 1 23 17 75 6 4 54 6 4 25 20 85 6 4 54 6 4 25 20 85
Figur 106 - 76 mm krona 7 6 4 7 23 17 75 6 1 7 6 4 7 23 17 75 6 1
III.2 Borrstål
För att kunna jämföra simulerade stötvågor med stötvågor från laboration behövdes en modell av borrstålet med samma dimensioner. Dessutom var en extra nod i borrstålskomponenten nödvändig för att kunna plocka ut spänningar på samma positioner som töjningsgivarna A och B satt. I Figur 108 visas elementuppdelningen för det nya borrstålets komponent i Hopsan och i Figur 107 kan ses vilken del som varje element motsvarar i verkligheten. Del 6 och 8 tillsammans motsvarar gängförbandet mellan borrstål och borrkrona och del 1 och 7 gängförbandet mellan borrstål och skarvhylsan till adaptern. Delarnas dimensioner visas i där del 8 tillhör borrkronan som i det här fallet är en 64 mm krona.
Figur 107 - Borrstål med krona och skarvhylsa
Figur 108 - Borrstålets element i Hopsan
Tabell 2 - Dimensioner för borrstål i Hopsan Element Längd [mm] Area [mm2] 1 95 1134 2 26 930 3 379 1004 4 1696 1004 5 70 650 6 85 650 7 95 1242 8 85 2413 9 1351 1004 1 2 3 4 5 6 9 8 B A 7 6 5 4 9 3 2 1 B A 8 7
III.3 Adapter
Adaptern är uppbyggd enligt samma princip som borrstålet. I Figur 110 visas elementindelningen och de element som avses i verkligheten kan ses i Figur 109. Alla dimensioner finns listade i Tabell 3.
Figur 109 - Adapter med skarvhylsa
Figur 110 - Adapterns element i Hopsan
Tabell 3 - Dimensioner för adapter i Hopsan Element Längd [mm] Area [mm2] 1 87 1665 2 97 1140 3 20 937 4 136 1013 5 95 1134 6 95 1242
3
4
5
2
6
1
3
4
5
2
6
1
6 4 3 2 1 5 6 4 3 2 1 5Appendix IV - Provserier
Tabell 4 - Provserie enkeldämpareIV.1 Enkeldämpare
ID Data Krona Pslv Pmat vp Ep Eberg η k1 k2
Serie med olika kronor
18 007 76 mm 210 100 11.4 323 130 0.40 3.6E8 1.0E9 19 008 76 mm 210 100 11.2 313 173 0.55 3.0E8 1.2E9 20 009 64 mm 210 100 11.1 310 126 0.41 3.8E8 1.4E9 25 014 64 mm 210 100 11.0 302 185 0.61 3.7E8 1.6E9 17 006 45 mm 210 100 11.0 304 167 0.55 2.0E8 8.1E8
Serie med olika matningstryck
31 020 64 mm 210 130 11.1 307 173 0.56 3.7E8 1.5E9 30 019 64 mm 210 110 11.3 318 185 0.58 3.5E8 1.4E9 29 018 64 mm 210 90 11.1 310 203 0.65 3.5E8 1.3E9 28 017 64 mm 210 70 11.5 332 220 0.66 2.8E8 1.6E9 27 016 64 mm 210 50 11.6 337 241 0.71 1.9E8 1.7E9
Serie med olika slagverkstryck
20 009 64 mm 210 100 11.1 310 126 0.41 3.8E8 1.4E9 25 014 64 mm 210 100 11.0 302 185 0.61 3.7E8 1.6E9 32 021 64 mm 190 91 10.8 291 170 0.58 3.5E8 1.4E9 33 022 64 mm 150 72 9 .4 220 131 0.59 3.1E8 1.3E9 34 023 64 mm 110 53 8 .0 160 88 0.55 3.2E8 1.1E9
Tabell 5 - Provserie dubbeldämpare
IV.2 Dubbeldämpare
ID Data Krona Pslv Pmat vp Ep Eberg η k1 k2
Serie med olika kronor
63 044 76 mm 210 100 11.0 304 255 0.84 2.6E8 2.0E9 64 045 76 mm 210 100 11.1 310 263 0.85 2.7E8 2.2E9 65 046 64 mm 210 100 11.0 301 255 0.85 3.1E8 2.6E9 66 047 64 mm 210 100 11.2 311 276 0.89 2.9E8 2.4E9 60 042 45 mm 210 100 11.1 307 221 0.72 1.7E8 1.1E9 61 043 45 mm 210 100 11.0 304 228 0.75 1.6E8 1.2E9
Serie med olika matningstryck
67 048 64 mm 210 130 11.0 303 234 0.77 3.5E8 2.2E9 68 049 64 mm 210 110 11.1 310 261 0.84 3.2E8 2.3E9 69 050 64 mm 210 90 11.2 313 269 0.86 3.2E8 2.3E9 70 051 64 mm 210 70 11.4 325 278 0.85 2.5E8 2.1E9
Serie med olika slagverkstryck
65 46 64 mm 210 100 11.0 301 255 0.85 3.1E8 2.6E9 66 47 64 mm 210 100 11.2 311 276 0.89 2.9E8 2.4E9 73 54 64 mm 190 91 10.8 289 244 0.84 2.9E8 1.9E9 74 55 64 mm 150 72 9 .4 223 178 0.80 3.1E8 2.1E9 75 56 64 mm 110 53 7 .8 153 116 0.76 3.5E8 2.3E9 76 57 64 mm 70 34 5 .4 73 75 1.03 3.0E8 2.3E9
Tabell 6 - Provserie tandemdämpare
IV.3 Tandemdämpare
ID Data Krona Pslv Pmat vp Ep Eberg η k1 k2
Serie med olika kronor
58 041 76 mm 210 100 11.1 307 206 0.67 2.8E8 1.5E9 56 039 64 mm 210 100 10.9 297 194 0.65 1.6E8 1.1E9 57 040 45 mm 210 100 10.8 293 243 0.83 1.8E8 1.5E9
Serie med olika matningstryck
44 029 64 mm 210 130 10.7 284 210 0.74 2.0E8 1.8E9 43 028 64 mm 210 110 10.7 287 215 0.75 2.0E8 1.8E9 42 027 64 mm 210 90 10.9 299 209 0.70 2.3E8 1.7E9 45 030 64 mm 210 70 11.0 304 208 0.68 2.9E8 1.7E9 46 031 64 mm 210 50 11.1 309 229 0.74 2.6E8 1.8E9
Serie med olika slagverkstryck
56 039 64 mm 210 100 11.1 307 206 0.67 2.8E8 1.5E9 50 035 64 mm 210 100 10.9 296 231 0.78 2.3E8 2.0E9 49 034 64 mm 190 91 10.3 266 192 0.72 2.4E8 1.8E9 51 036 64 mm 150 72 9. 1 209 144 0.69 2.9E8 1.6E9 52 037 64 mm 110 53 7. 1 126 117 0.92 2.4E8 1.4E9 53 038 64 mm 70 34 4. 2 44 89 2.04 2.1E8 1.1E9
Tabell 7 - Provserie utan dämpare
IV.4 Utan dämpare
ID Data Krona Pslv Pmat vp Ep Eberg η k1 k2
Serie med olika kronor
93 71 76 mm 210 100 11.1 305 274 0.90 2.4E8 2.1E9 94 72 76 mm 210 100 11.2 315 305 0.97 2.0E8 2.5E9 78 58 64 mm 210 100 11.0 305 257 0.84 3.3E8 2.5E9 79 59 64 mm 210 100 11.1 308 257 0.83 3.3E8 2.5E9 91 69 45 mm 210 100 11.1 309 256 0.83 1.6E8 7.7E8 92 70 45 mm 210 100 11.0 301 258 0.86 1.8E8 1.1E9
Serie med olika matningstryck
80 60 64 mm 210 130 10.9 298 251 0.84 3.1E8 2.2E9 81 61 64 mm 210 110 11.0 304 255 0.84 3.1E8 2.2E9 82 62 64 mm 210 90 11.3 320 262 0.82 3.0E8 2.2E9
Serie med olika slagverkstryck
78 58 64 mm 210 100 11.0 305 257 0.84 3.3E8 2.5E9 79 59 64 mm 210 100 11.1 308 257 0.83 3.3E8 2.5E9 87 65 64 mm 190 91 10.6 282 236 0.84 3.2E8 2.4E9 88 66 64 mm 150 72 9 4 222 180 0.81 3.1E8 2.3E9 89 67 64 mm 110 53 7 .9 156 115 0.74 3.3E8 2.0E9 90 68 64 mm 70 34 4 .3 47 75 1.60 2.7E8 1.9E9
Appendix V - Kod
V.1 Matlab skript
V.1.1
Plot_Stresses.m
Skript för att titta på data från insamling
Skript som måste köras innan -
Indata Mätdata i .dat format i en vektor
% Y1,Y2,Y3,Y4 : Mätkanalerna. % t : tid
%
% (C) Atlas Copco Rock Drills AB, 2003 % Jonas Sjöholm, UTADS
%
% Ver 1.0 2003-03-12: Ursprungskod close('all');
clear; clc;
antal_kanaler = menu('Välj antalet kanaler','1','2','3','4'); antal_kanaler_att_visa = antal_kanaler;
antal_kanaler = antal_kanaler+1; % Hämta fil
fil = '';
[answer,p] = uigetfile('*.dat','Välj datafil'); data = []; if answer ~= 0 fil = answer; fid = fopen([p,fil],'r'); if fid > 2 tmpdata = fread(fid,inf,'float32','B'); fclose(fid); end antal = size(tmpdata); if antal(1) > antal(2) i = 1; else i = 2; end antal_sampel_per_kanal = antal(i)/antal_kanaler;
% Plotta data t = (data(:,1)); for j = 1:antal_kanaler_att_visa Y = (data(:,(j+1))); figure(j) plot(t,Y); grid; title(['Kanal ',int2str(j)]); xlabel('Tid (s)'); ylabel('Mätstorhet'); end k1 = strfind(fil,'('); k2 = strfind(fil,')'); fil1 = fil(1:(k1-2)); fil2 = fil((k2+1):length(fil)); fil = [fil1,fil2];
V.1.2
Mean_Stress_2.m
Skript för att göra en medelvärdesbildad spänningskurva
Skript som måste köras innan Plot_Stresses.m
Indata TriggerLevel, MeasTime, PreTrig, Sign
% (C) Atlas Copco Rock Drills AB 2007 % Klara Sinnerstad
%
% Ver 1.0 2007-06-?? Ursprungskod % Clear parameters
% Viktigt om detta skript körs flera ggr i rad utan att Stress_Press_Pos
% körs emellan.
clear SW SWIndex SWSequence Time_s MeanSWSequence Tmp clc
close all % Konstanter
TriggerLevel = -280; % Triggernivå
MeasTime = 2.5; % Sätter hur lång sekvensen skall vara (ms)
PreTrig = 2.076; % Om man vill se sekvensen innan triggerpunkten (ms)
Sign = -1; % -1 om signalen skall vändas, 1 annars
% Frekvens
Fs = 1/(t(2)-t(1));
% Konvertera tid till index
Meas_NS = round(MeasTime*Fs/1000); Pre_NS = round(PreTrig*Fs/1000); SW = data(:,2:3); SW = SW*Sign; size_SW = size(SW); L = size_SW(1);
% Hitta alla triggpunkter SearchIndex = 1;
i = i+1; else
SearchIndex = SearchIndex+1; end
end
% Ta bort första och sista index
SWIndex = SWIndex(2:length(SWIndex)-1); % Räkna ut längden på en cykel
for j = 1:length(SWIndex)-1 Tmp(j) = SWIndex(j+1)-SWIndex(j); end Meas_NS = min(Tmp); SWSequence1 = ones(Meas_NS,length(SWIndex)); SWSequence2 = ones(Meas_NS,length(SWIndex)); % Lagra sekvenserna i en matris
for j = 1:length(SWIndex) start = SWIndex(j)-Pre_NS; stop = start+Meas_NS; SWSequence1(:,j) = SW(start:stop-1,1); SWSequence2(:,j) = SW(start:stop-1,2); end
% Räkna ut en ny (kortare) tidsvektor
Time_s = (1/Fs:1/Fs:(length(SWSequence1(:,1))/Fs)); % Räkna ut en medelvärdesbildad sekvens
k = 1; for k = 1:length(SWSequence1) MeanSWSequence1(k) = mean(SWSequence1(k,:)); MeanSWSequence2(k) = mean(SWSequence2(k,:)); end MeanSWSequence1 = -MeanSWSequence1; MeanSWSequence2 = -MeanSWSequence2; % Plot figure(1) plot(Time_s,MeanSWSequence1,Time_s,MeanSWSequence2) hold on grid; xlabel('Time (s)'); ylabel('Strain (MPa)');
data_lab(:,2) = MeanSWSequence1'; data_lab(:,3) = MeanSWSequence2'; save data.dat data_lab -ascii
V.1.3
TMM_double.m
Skript för att göra Två-mikrofonberäkningar. Utifrån spänningar i stålet räknas position, partikelhastihet och kraft ut i borrkrona och adapter
Skript som måste köras innan Plot_Stresses.m, Mean_Stress_2.m
Indata Stålets dimensioner
Krondiameter
close('all'); clear;
clc;
load data.dat; % Eller data_lab från Mean_Stress_2.m size_data = size(data); temp = zeros(size_data(1),size_data(2)+2); temp(:,1) = data(:,1); temp(:,5) = data(:,2); temp(:,4) = data(:,3); data = temp; clear temp;
interpolation = false; % Sätt till true för utförligare % beräkning
data(:,4:5) = 1e6*data(:,4:5); % Gör om till SI-enheter % Inställningar
damping = 1; % Dämpningsfaktor vid beräkningar över flera % slag
A0 = 0.001004; % Area på borrstålet vid töjningsgivarna krona = 64; % Ställ in krona: 45, 64 eller 76 mm figure(1) subplot(2,2,1) plot(data(:,1),data(:,4),data(:,1),data(:,5)) grid; legend('Lab A','Lab B') Ts=data(2,1)-data(1,1); E=210e9; rho=7800; c=(E/rho)^0.5; %---
% Areor A0=0.001004; A1=0.00065; A2=0.003146; A3=0.002312997591; A4=0.003146; A=[A0 A1 A2 A3 A4]; % Avstånd xA=0.087+0.097+0.02+0.136+0.095+0.095+0.026+0.379; xB=xA+1.351; x0=xB+1.696; x1=x0+0.07; x2=x1+0.085; x3=x2+0.02; x4=x3+0.025; x=[x0 x1 x2 x3 x4]; end %--- % 45 mm krona if krona == 45 % Areor A0=0.001004; A1=0.00065; A2=0.001320254313; A3=0.001320254313; A4=0.001590431281; A=[A0 A1 A2 A3 A4]; % Avstånd xA=0.087+0.097+0.02+0.136+0.095+0.095+0.026+0.379; xB=xA+1.351; x0=xB+1.696; x1=x0+0.07; x2=x1+0.075; x3=x2+0.017; x4=x3+0.023; x=[x0 x1 x2 x3 x4]; end %--- % 76 mm krona
A3=0.002922466566; A4=0.004536459792; A=[A0 A1 A2 A3 A4]; % Avstånd xA=0.087+0.097+0.02+0.136+0.095+0.095+0.026+0.379; xB=xA+1.351; x0=xB+1.696; x1=x0+0.07; x2=x1+0.075; x3=x2+0.017; x4=x3+0.023; x=[x0 x1 x2 x3 x4]; end %--- storlek_x = size(x); TBA = (xB-xA)./c; T0A = (x(1)-xA)./c; T0B = (x(1)-xB)./c; for i = 1:(storlek_x(2)-1) T(i) = (x(i+1)-x(i))./c; end Z0 = A0*E/c; for i = 1:(storlek_x(2)-1) Z(i) = A(i+1).*E./c; end temp1 = (-2*TBA/Ts); temp2 = (-T0A/Ts); temp3 = (-2*TBA/Ts+T0A/Ts); temp4 = (T0B/Ts); temp5 = (-2*TBA/Ts-T0B/Ts); temp1_int = round(-2*TBA/Ts); temp2_int = round(-T0A/Ts); temp3_int = round(-2*TBA/Ts+T0A/Ts); temp4_int = round(T0B/Ts); temp5_int = round(-2*TBA/Ts-T0B/Ts);
temp_vector = [temp1_int temp2_int temp3_int temp4_int,... temp5_int];
[min_temp,y] = min(temp_vector); [max_temp,y] = max(temp_vector); storlek = size(data);
first_correct_value = -min_temp + 1;
last_correct_value = storlek(1) - max_temp; matdata_fore = (- min_temp + max_temp + 1)*Ts; matdata_efter = max_temp*Ts;
Nj(i,1) = data(i,1); vj(i,1) = data(i,1); end % --- for i = first_correct_value+1:last_correct_value