Vidare utvärdering och analys av koncept 1, 2 och 6

För att säkerställa att rätt koncept valdes för vidare utveckling användes Pughs matris igen, vilket visas i figur 37 och tydligare i bilaga 5. Skillnaden med denna matris är att enbart koncept 1, 2 och 6 finns med, där koncept 6 har valts som referens då den hade högst poäng vid

konceptgenerering 1.

Figur 37. Färdigställd Pughs matris för konceptgenerering 2

Vid poängsättning av koncept 1 betygsattes det första kriteriet med ett plus på grund av att spänningsområdet var tillräckligt litet för att enkelt kunna elimineras med små justeringar av den befintliga CAD-modellen. Spänningen var dessutom mycket lägre än hos referensen och därmed ansågs koncept 1 klara det kriteriet. Det andra kriteriet betygsattes med noll då det fortfarande uppfylldes i jämförelse med referensen, detsamma gäller även för kriterierna 6 och

38

7 som fick samma poäng. Kriterier gällande hålet på 84 millimeter fick plus i matrisen då referensen inte har något hål.

Även kriteriet innefattande säkerhet gavs värdet plus med samma anledning som tidigare.

Utifrån de övriga kriterierna för koncept 1 har samma värden angetts som i figur 29. Kriteriet för lyftöglans placering fick en nolla med tanke på att koncept 1 kan placeras lika högt som

referensen.

Vid poängsättning av koncept 2 har det första kriteriet betygsatts med en nolla på grund av att det var stora områden med spänning som var likvärdiga med spänningen som uppstod hos referensen. Spänningen var i detta fall över konstruktionsstålets brottgräns och därmed klarade varken koncept 2 eller referensen kriterierna för hållfasthet eller säkerhet. Det enda som

betygsattes med plus för koncept 2 var kriteriet gällande hålet på 84 millimeter på lyftkroken på grund av att samma hål inte finns på referensens konstruktion. Orsaken till att de övriga

kriterierna gav värdet noll är på grund av att samtliga ej skiljer sig ifrån referensens

konstruktion. När poängen hade räknats samman kunde det konstateras att koncept 1 fick 9 poäng och koncept 2 fick -1 poäng. Efter poängsättningen valdes koncept 1 som det alternativ för vidare utveckling.

39

8 Utvärdering av konstruktionsförslag

I detta avsnitt presenteras CAD modeller för koncept 1 som vidareutvecklats efter att det valts som det bästa konceptet. Konceptet är primärt dimensionerat för att lyfta 100 ton. Även FEM resultat utifrån både simulering och teoretisk beräkning redovisas. Avsnittet avslutas även med en dimensioneringstabell som beskriver samtliga mått för lyftöglan som används vid olika stora transformatorer. Viktklasserna som använts är 30, 40, 70, 100 och 150 ton.

Efter en fullbordad konceptgenerering där koncept 1, se figur 31 valdes för vidareutveckling var den första uppgiften att skapa en konstruktion utifrån det vinnande konceptet som klarade kriterierna för 100 tons klassen. Detta undersöktes med hjälp av FEM simuleringar i CAD och beskrivs närmare i avsnitt 8.1, se figurerna som medföljer i avsnittet. Därefter kunde

dimensionsändringar göras för att uppnå kriterierna för 30-, 40-, 70-, 100- och 150 tons klassen.

8.1 Koncept 1

Ett av kraven på lyftöglan var att den skulle dimensioneras för att klara 100 ton vid en maximal lyftvinkel på 26 grader. Den första konstruktionen av konceptet som gjordes i CAD klarade inte av den vikten vilket kan ses i figur 32. För att lösa detta gjordes ett flertal simuleringar med olika dimensioner på lyftkroken och olika tjocklekar på balkarna. Ett resultat av detta var att det synliggjorde ett problem med balkarna. Balkarnas tjocklek varierar mellan 6 och 20 millimeter i tjocklek beroende på ett antal faktorer som bland annat transformatorns vikt och storlek. För att kunna göra lyftöglan lite mer standardiserad samt göra den oberoende av balkarnas tjocklek då det är något som varierar, konstruerades en stödplåt som placerades på insidan av balkarna, se figur 39. Den rektangulära stödplåten placerades i jämnhöjd med lyftögat på grund av att ett område med hög spänning uppstod vid området enligt simuleringarna, vilket kan ses i figur 32.

Med hjälp av denna stödplåt kunde samtliga spänningskoncentrationer elimineras ifrån lyftögats område.

Lyftögats konstruktion skiljer sig en hel del ifrån ABB:s nuvarande konstruktion. Lyftögats lyftfäste har en U form för att slingorna vid och efter lyft fortsatt skall kunna behålla sin runda form. Utöver det så har lyftögats höjd ökats från 100 millimeter till 130 millimeter för att de syntetiska vajrarna ska få plats vid lyft av 70 ton eller mer per lyftögla. Dessutom har samtliga hål ifrån den nuvarande konstruktionen valt att tas bort då de inte fyller något syfte. Även de två stödplåtarna som visas i figur 10 har valt att tas bort då en stödplåt inuti balken i jämnhöjd med lyftögat istället används. Två önskemål som motsatte varandra var önskemålen om att hålet skulle finnas kvar på kroken samt att lyftögat skulle placeras så högt upp som möjligt. Efter en mängd FEM analyser framkom det att hålet på 84 millimeter skapade fler problem än det löste. När lyftögat hade placerats på högsta möjliga plats på lyftkroken blev hålet placerat så nära kanten av lyftkroken att hållfastheten på kroken påverkades. Detta resulterade i att hålet togs bort från konceptet. Det som skiljer sig ifrån den nuvarande konstruktionen på lyftögat är det extra skydd som har implementerats på lyftögats yttre. Skyddets syfte är i detta fall att kunna försäkra sig om att vajern vid lyft inte lossnar.

40

I exemplet som syns i figur 38 är balkens tjocklek 10 millimeter, lyftkroken är konstruerad med tjockleken 42 millimeter och bredden 310 millimeter från själva tankväggen fram till lyftögats kant.

Figur 36. Slutversionen av koncept 1.

I figur 39 visas stödplåten som används för att hålla hållfastheten hög på balken oavsett hur tjock balken är då balktjockleken styrs av variabler som inte berör studien.

Figur 37. Slutversionen av koncept 1 där stödplåten är fäst inuti balken.

41

Figur 40 visar lyftkroken från sidan då balken tagits bort från konstruktionen för att lättare illustrera lyftkrokens konstruktion samt hur lyftögat är placerat på lyftkroken.

Figur 38. Slutversionen av koncept 1 från sidan av transformatortanken.

För att illustrera hur lyftkroken och lyftögat är placerade relativt balken och stödplåten användes en inbyggd funktion i Creo som heter Wireframe. Denna funktion gör så att alla komponenter blir genomskinliga och enbart kanterna syns, vilket ses i figur 41.

Figur 39. Slutversionen av koncept 1 framifrån med Wireframe funktionen i CREO för att visualisera samtliga inkluderade komponenter i lyftöglan.

42

För att vidare illustrera komponenter togs en bild i ISO vy, vilket visas i figur 42.

Figur 40 Slutversionen av koncept 1 från sidan med Wireframe funktionen i CREO för att visualisera samtliga inkluderade komponenter i lyftöglan.

I figur 43 visas resultatet av en FEM analys från Creos simuleringsprogram där lyftöglan utsätts för en vikt på 100 ton. De flesta komponenterna uttsätts för 250 MPa eller mindre, vilket syns på färgskalan där gul representerar ca 250 MPa. Vid kontaktytan mellan den skarpa kanten på stödet mellan balken och taket uppstår en stor spänning på ungefär 3000 MPa som anses vara en singularitet. Värdet består av oändliga spänningar som tillkommer i programmet vid felaktig meshing och därmed anses konceptet klara belastningen.

Figur 41. Slutgiltig konstruktion av koncept 1 med en last på 100 ton och balktjocklek på 10 millimeter.