Omkonstruktion av lastväxlare Livab

Juni 2011

Omkonstruktion av lastväxlare

Livab

Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten Besöksadress: Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0 Postadress: Box 536 751 21 Uppsala Telefon: 018 – 471 30 03 Telefax: 018 – 471 30 00 Hemsida: http://www.teknat.uu.se/student

Omkonstruktion av lastväxlare Livab

Redesign of hooklift Livab

Anton Ahlström

The degree project was made for

Zetterbergs Industri AB. The company is market leading in Europe in the heavy vehicle industry, designing and building body systems for trucks.

In their line of products is the hook lift called Livab, a flexible and unique

product. The hook lift is often demanded by customers because its special ability to be able to operate in situations with low roof clearance. The main operation principle of the hook lift can be described as a truck stand, laid down.

There are two main versions of the hook lift Livab, AL 26 and AL 32. These are of different load capacity, 17 and 25 metric tons of gross weight respectively. The aim of this project was to try to find a concept that could replace the AL 26 and in turns of load capacity qualifies somewhere in between the two existing versions. The concept should ideally also have lower weight and a lower build up height than the existing hook lift because of competitive advantage.

The results was a FEM based analysis of different concepts to change the cross sections of the beams that make up the construction. These concepts where then compared to each other. Also, different concepts of making the chassis mounted frame of the hook lift lighter by trying different reinforcement crosses, were analyzed in the same manner.

The selected concepts was in the end, for the inner stand: "kompakt profiler insida", for the outer stand "kompakt" and for the reinforcement cross "original".

ISRN UTH-INGUTB-EX-B-2008/00-SE Examinator: Claes Aldman

Ämnesgranskare: Lars Degerman Handledare: Roberth Löfstedt

I

Sammanfattning

Uppdragsgivaren Zetterbergs Industri AB, är ett marknadsledande företag inom lastbilspåbyggnader för transporter inom bygg, anläggning, renhållning och industri. Fabrik och kontor är belägena i Östervåla, Sverige. I Östervåla sker också produktutveckling och konstruktion.

I produktsortimentet ingår lastväxlaren Livab, en flexibel och unik konstruktion som kunderna ofta kräver då den klarar att användas i låga utrymmen. Lastväxlaren klarar också av högkantsställning. Principen för lastväxlaren kan liknas vid ett truckstativ som ligger ner.

Det görs två huvudsakliga versioner av Livab, AL 26 och AL 32. Dessa är två hållfasthetsklasser för 17 ton respektive 25 ton bruttolast, som dessutom finns i en rad olika längder och två bredder för att passa alla lastbilschassin.

Förutsättningarna för detta arbete var att inom 15 högskolepoäng, eller ungefär 10 veckor, försöka ta fram ett koncept som ersätter AL 26 och i hållfasthet ligger ungefär i mitten av dagens konstruktioner. Sådant som bygghöjd och vikt skulle om möjligt sänkas då det är starka konkurrensmedel i branschen. Konstruktionerna använder få gemensamma delar, att "homogenisera" produktlinjen och öka de gemensamt använda komponenterna var också en strävan.

Arbetsmetoder var bland andra intervjuer, praktisering och användning av SCAMPER. Resultatet blev en FEM baserad analys av olika koncept att förbättra balkprofilerna samt hur hjälpramen kan viktminskas genom att ändra krysstaget i denna. Dessa jämfördes sedan. Valda koncept till innerstativet blev "kompakt profiler insida", till ytterstativet "kompakt" och till krysstaget "original".

Slutsatsen som drogs var att arbetet bör ses som en start på utvecklingen av totalkonceptet att ersätta AL 26. Det konstaterades också att genom att ändra profilerna kan mycket vinnas.

II

Förord

Examensarbetet gjordes i fabrik och kontor i Östervåla samt i UTHs lokaler i Uppsala för Zetterberg Industri AB, handledaren var produktutvecklingschef Roberth Löfstedt. Ämnesgranskaren var Lars Degerman, UTH Uppsala.

Jag vill tacka min handledare Roberth Löfstedt för stöd och vägledning samt all personal på kontoret i Östervåla för den trevliga tiden där. Ett speciellt tack går till Per-Erik på konstruktionsavdelningen för alla råd och svar, tack också till Björn och alla personer i monteringshallen för en riktigt bra praktik och trevligt umgänge.

Uppsala Maj 2011 Anton Ahlström

III

Innehållsförteckning

Sammanfattning ... 1 Förord ... 2 Innehållsförteckning ... 3 Figurförteckning ... 5 Tabellförteckning ... 7 1 Inledning ... 1 1.1 Uppdragsgivaren ... 1 1.2 Bakgrund ... 1 1.3 Problem ... 3 1.4 Mål ... 3 2 Förstudie ... 4 2.1 Ritningsgranskning ... 4 2.2 Granskning av multilift ... 5 2.3 Intervju ... 6 2.3.1 sammanfattning intervju ... 7 2.4 Praktik ... 8 3 Konceptgenerering ... 9 3.1 SCAMPER ... 10 3.1.1 Initiala koncept... 11 4 Balkprofilskoncept ... 13 4.1 Original ... 13 4.2 Kompakt ... 14

4.3 Kompakt innerstativ profiler utanpå och inuti ... 15

4.4 Original modifierad ... 16

4.5 Original modifierad tjockbotten ... 17

4.6 Rund ... 18

4.7 Rund smalt liv ... 19

4.8 Rund smalt liv förstärkning ... 20

5 Konstruktionskoncept krysstag ... 21

5.1 Original ... 21

5.2 Krysstag i plåt ... 22

5.3 Krysstag 80x40x3... 22

IV

6 FEM analys av balkprofiler ... 23

6.1 Uppställning ... 23 6.2 Material balkar ... 23 6.3 Böjning balkar ... 24 6.3 Vridning balkar ... 25 7 Resultat balkar ... 26 7.1 Innerstativ ... 27 7.2 Ytterstativ ... 28

8 FEM analys krysstag ... 29

8.1 Material krysstag ... 29

8.2 Uppställning och böjning krysstag ... 29

8.3 Uppställning och vridning krysstag ... 30

9 Resultat krysstag ... 31

10 Analys och diskussion ... 33

10.1 Innerstativ ... 33

10.1.1 Kompakt ... 33

10.1.2 Rund ... 34

10.1.3 Kompakt profiler insida/utsida ... 34

10.1.4 Kompakt AL 32 ... 35

10.2 Ytterstativ ... 36

10.2.1 Kompakt ... 36

10.2.2 Original modifierad ... 36

10.2.3 Original modifierad tjockbotten ... 37

10.2.4 Rund ... 37

10.2.5 Rund smaltliv ... 37

10.2.6 Rund smalt liv med förstärkning ... 37

10.3 Krysstag ... 38

10.3.1 Original ... 38

10.3.2 Koncept 80x40x3 ... 38

11 Slutsatser och rekommendationer ... 39

12 Referenser ... 40

V

Figurförteckning

Figur 1.1 Lastväxlare 1 Figur 1.2 AL 26 2 Figur 1.3 AL 32 2 Figur 1.4 Sammanställningar 2 Figur 2.1 Multilift 5

Figur 3.1 Glidplattor i balk 9

Figur 4.1 Innerstativ original AL 26 13

Figur 4.2 innerstativ original AL 32 13

Figur 4.3 Ytterstativ original AL 26 13

Figur 4.4 Ytterstativ original AL 32 13

Figur 4.5 Ytterstativ kompakt 14

Figur 4.6 Innerstativ AL 32 kompakt 14

Figur 4.7 Innerstativ AL 26 kompakt 14

Figur 4.8 Kompakt profiler inuti 15

Figur 4.9 Kompakt profiler utanpå 15

Figur 4.10 Original modifierad 16

Figur 4.11 Original modifierad tjockbotten 17

Figur 4.12 Innerstativ rund 18

Figur 4.13 Ytterstativ rund 18

Figur 4.14 Ytterstativ rund smalt liv 19

Figur 4.15 Rund smalt liv med förstärkning 20

Figur 5.1 Krysstag original 21

Figur 6.1 Uppställning balkar 23

Figur 6.2 Belastning innerstativ 24

Figur 6.3 Infästning 24

VI

Figur 6.5 vridbelastning Innerstativ 25

Figur 6.6 Vridbelastning ytterstativ 25

Figur 8.1 Krysstag uppställning 29

Figur 8.2 Vridbelastning krysstag 30

Figur 8.3 Kraftvektorer 30

Figur 9.1 Glidytor 31

VII

Tabellförteckning

Tabell 3.1 SCAMPER matris 10

Tabell 7.1 Resultat innerstativ del1 27

Tabell 7.2 Resultat innerstativ del2 27

Tabell 7.3 Resultat ytterstativ referens AL 26 28 Tabell 7.4 Resultat ytterstativ referens AL 32 28

Tabell 9.1 Resultat krysstag 32

Tabell 10.1 Jämförelsematris innerstativ del 1 33 Tabell 10.2 Jämförelsematris innerstativ del 2 35

Tabell 10.3 Jämförelsematris ytterstativ 36

1

1 Inledning

1.1 Uppdragsgivaren

Zetterbergs Industri AB

Zetterbergs affärsidé är att utveckla, producera samt marknadsföra högkvalitativa och rationella påbyggnadssystem för lastbilsmarknaden i Europa.

Företaget grundades 1923 av Henrik Zetterberg i Östervåla. Henrik och en kompanjon utförde då mekaniska reparationer, smidesarbeten och hovslageri. Idag är de marknadsledande i Skandinavien, vilket också är hemmamarknaden, men deras produkter finns över hela världen. Produkterna är lastbilspåbyggnader för transporter inom bygg, anläggning, renhållning och industri. Påbyggnaderna är dessutom märkesoberoende och passar alla lastbilschassin. Kunderna är främst lastbilstillverkare och återförsäljare, distributörer/importörer, lokala påbyggare /samarbetspartners och slutkunder som åkerier och lastbilsägare.

1.2 Bakgrund

Med lastväxlare menas i detta arbete en påbyggnad på lastbilar, som kan hantera rullflak och flakbärare. Rullflak och rullbärare kan sägas vara flaket till lasten, som i sin tur kan bestå av vitt skilda saker. Grus, jord, specialbyggda påbyggnader etcetera. Lasten kan ofta tippas och på detta vis dumpas, i Livabs fall kan flaket tippas 96 grader om så önskas. Det är ett mycket flexibelt system som tillåter entreprenörer och kunder att utföra en lång rad olika uppgifter. Figur 1.1 visar Livab i färd med att lasta en stegbil åt brandkåren.

2

Zetterbergs tillverkar och monterar idag sitt lastväxlarprogram, benämnt Livab. Livab finns i två hållfasthetsklasser, och inom dessa finns en rad olika längdvarianter. AL 32 är avsedd för 25 tons bruttolast och AL 26 för 17 ton. Konstruktionerna är relativt sett mycket olika. En stor skillnad i konstruktionerna är deras gränssnitt mot chassi. AL 26 gränssnitt har nackdelen att inkräkta på utrymme som annars kunde använda för exempelvis bränsletankar. Detta på grund av den så kallade "stubben", den under chassinivå nedstickande konstruktionen där tippcylindern är infäst, se figur 1.2. AL 32 har inte denna nackdel, men måste i gengäld i starten av tippningen trycka upp ytterstativet med en särskild så kallad puttcylinder, se figur 1.3.

Jämfört med andra mer konventionella lastväxlare på marknaden klarar Livab, i och med sitt speciella rörelsemönster, att hämta laster i utrymmen med låg takhöjd. Detta är ett konkurrensmedel som gör att många kunder använder Livab. Rörelsemönstret kan beskrivas som ett liggande truckstativ som kan tippas. I figur1.4 syns de ingående sammanställningarna schematiskt. Innerstativet syns endast bitvis på bilden då det glider innuti ytterstativet. På likande vis glider tornet med sin skjutvagn inuti innerstativet.

Figur 1.2 AL 26 Figur 1.3 AL 32

3

1.3 Problem

AL 26 önskas ersättas med en lastväxlare med aningen högre hållfasthet, detta för att det spås finnas gott kundunderlag för en sådan konstruktion. Dagens lastväxlare har även relativt hög bygghöjd och vikt, något som önskas sänkas. Konstruktionerna är idag väldigt olika varandra i komponenter, vilket gör det onödigt besvärligt att ställa om i tillverkning mellan de båda.

1.4 Mål

Syftet med arbetet var att ta fram ett koncept på en lastväxlare med hållfasthetsklass mellan dagens befintliga konstruktioner. Detta genom att försöka finna ett koncept som kunde ersätta AL26. Konceptet skulle om möjligt kombinera goda egenskaper av båda lastväxlarna. Detta koncept skulle presenteras, lämpligen med argumentation kring för och nackdelar samt med FEM analys. Då konceptet minst skulle ha samma hållfasthet som AL 26 var FEM analysens syfte att jämföra förslag och "kvalitetssäkra" dessa, det vill säga inte låta de hålla alltför dålig hållfasthet.

Det var dessutom åtråvärt att undersöka hur produktserien kunde "homogeniseras", det vill säga fås mer likartad i komponenter. Detta för att underlätta i produktionen.

Genom att så långt som möjligt utgå från AL 32s hjälpram skulle gränssnittet mot chassi för det nya konceptet blir plant vilket underlättar stort vid monteringen av lastväxlare på lastbilens chassi.

Målen kan summeras;

 Koncept för ersättning av AL 26 med aningen högre hållfasthetsklass.

4

2 Förstudie

2.1 Ritningsgranskning

En ritningsgranskning gjordes för att sätta sig in i hur konstruktionen var uppbyggd. Främst undersöktes de olika huvudsammanställningarna hjälpram, ytterstativ och innerstativ för att ta reda på vart arbetet skulle starta. Då ritningsdatabasen var stor användes SolidWorks eDrawings, ett dataprogram för att titta på ritningar. Dessa ritningar användes senare som underlag för FEM undersökningarna. Ritningsgranskningen skedde hos Zetterbergs fabrik i Östervåla.

I samråd med handledaren riktades extra fokus på hur balkprofiler i ytterstativ och innerstativ kunde tänkas varieras för att i ett nytt koncept förbättra egenskaper som bygghöjd, vridstyvhet, vikt och böjstyvhet.

5

2.2 Granskning av multilift

På fabriksområdet i Östervåla finns även en avsyningshall, där påbyggnaderna granskas innan de skickas därifrån. I denna hall stod en lastväxlare av fabrikat Multilift.

Det ska dock noteras att denna lastväxlare inte alls är av samma princip som Livab, utan har ett annat rörelsemönster. Detta gör att för att köra denna lastväxlare krävs betydligt mer takhöjd, vilket begränsar den i användningsområden.

Fördelarna med denna konstruktion är framförallt enkelhet, låg bygghöjd, pris samt vikt varför den undersöktes för att om möjligt hitta något användbart.

En sådan detalj var förstärkningskryss i plåt (i hjälpramen, syns inte på bilden), något som hos Livab görs i rektangulära profiler. Att göra krysstaget i plåt istället för profiler borde kunna sänka konstruktionen och kanske även spara vikt, förmodligen till offrad hållfasthet. Detta testades senare i FEM analysen.

6

2.3 Intervju

För att få förslag på vad som kunde undersökas och vad som skulle prioriteras vid konceptgenereringen samt för att få förslag till homogenisering av produkterna, utfördes tre stycken intervjuer. En med representant för konstruktionsavdelningen (Per-Erik Larsson), en med säljavdelningen (Anders Lindblom) och en med service- och reparationsavdelningen (Veine Wictorsson). Varje intervju genomfördes med hjälp av ett formulär, men de fördes snarast som en öppen diskussion med stöd av formulärens frågor som hörnstolpar. Intervjuerna finns bifogade som renskrivningar med formulärfrågorna bredvid.

Intervjuernas huvudsyften var dessa:

Konstruktion

 Per Erik har mycket god kännedom i ämnet. Att föra en dialog där hans syn på mina tankar och idéer diskuteras, kanske få inspiration av äldre konstruktioner som funnits.

Service

 Vad det var som verkade gå sönder oftast, vad som var är dyrast att laga/serva/byta etcetera. Detta torde vara möjliga punkter för förbättring.

 Fråga insatta personer på marknära uppgifter om produkten samt få deras tips på förbättringar, ofta är dessa mycket värdefulla och reella.

 Serviceavdelningen är ofta målgruppen för interna marknadsundersökningar, med gott fog. De har en unik relation med kunderna och förstår ofta hur de tänker, vad de gillar och ogillar samt vad de vill förändra. Därför är det en god idé att fråga lite vad kunden tycker och tänker.

 Hur bra är konkurrenterna och inom vilka områden är de bättre? Det är onödigt att uppfinna hjulet på nytt.

Sälj

 Hur stor andel av marknaden för lastväxlare höll Livab och vilka var de största konkurrenterna? Detta kunde ge ledtrådar till vad kunderna ville ha, och givit mig prioriteringar till vart insatser borde riktas.

 Kvot mellan försäljning av AL 26 respektive AL 32?

 Vilka tillbehör finns att välja till och vilka är populära, kanske finns möjlighet senare att inkorporera dessa ”gratis” i en lösning vilket skapar mervärde och försäljningsargument till kund. Det kan ju även göras åt motsatt håll, och tas bort om så önskas.

7

2.3.1 sammanfattning intervju

Konstruktion

 Majoriteten av komponenterna skiljer sig mellan modellerna, även de största detaljerna.

 Vridhållfastheten är aningen låg, kunderna klagar ibland på krängningar i samband med höga tippvinklar.

 Bygghöjden är för hög, men det är mycket som ska få plats.

 Konstruktionen är ”trång”, måtten är snäva och likaså toleranserna.

 Ett plant gränssnitt är åtråvärt.

 Vikten måste ner, speciellt på en bantad variant.

 Kunden utnyttjar höga tippvinklar (lättare att dumpa klibbig last) samt smidigheten.

Service och reparation

 Trång, konstruktionen är tätpackad och det är inte helt lätt att serva.

 Löpvagnen verkar vara något som slits mycket, glapp i torninfästning samt utböjningar lagas.

 Induktiva givare är känsliga och krånglar ofta, kunderna är väl medvetna om detta problem.

 Komplex, vilket gör den servicetung. Mycket att kolla och byta.

 "Går snett", dock avhjälpt.

 Smidigheten, uppskattas av kunderna ”kan inte tänka sig något annat”.

 Spricka vid cylinderinfästning.

Sälj

 Flexibiliteten viktig, Livab lever på sin förmåga att kunna hämta laster i byggnader med låg takhöjd, att kunna högkantställa samt möjligheten till stor tippvinkel. En stor tippvinkel underlättar vid dumpning av klibbiga laster.

 Tyngden begränsar lastförmågan, åtråvärt att minska den.

 Bygghöjden åtråvärd att sänka. (Användningsområdet gynnas av detta i och med att konstruktionen blir stabilare och att totalhöjden sänks. I samtal med

handledaren framkom också att marknaden är väldigt medveten om just bygghöjden och den är ett tungt försäljningsargument.)

 Livab är väsentligt dyrare än de flesta konkurrenterna vilket gör att kunderna som köper den oftast vet vad de är ute efter.

 Ett plant gränssnitt är mycket åtråvärt, skulle sänka tillverkningskostnader i och med en enklare montering.

8

2.4 Praktik

Praktiken hade två huvudsakliga mål;

1. Att få en djupare förståelse för problemet.

2. Att få ytterligare input till idéer av en av företagets viktigaste tillgångar, de som står på golvet och tillverkar produkten. Det finns säkert många förslag hos svetsare och monterare som ännu inte kommit fram.

En AL 26 monterades som exklusive, det vill säga skickades till kund utan att installeras på en lastbil. Ingående till avdelningen var alla svetsade komponenter; ytterstativ, innerstativ, hjälpram, skjutdocka och torn etcetera. Alla cylindrar och hydraulkomponenter, lagringar, axlar, samt alla styrsystem monterades också. Ut kom en lastväxlare färdig att installeras på en lastbil. Genom att studera konstruktionen genom hela monteringsprocessen gavs en god inblick i hur de enskilda komponenterna (ytterstativ, innerstativ, skjutvagn samt hjälpram) var konstruerade både i sig samt hur de passade med varandra. Det gav även en god känsla för hur trång konstruktionen är. En djupare insikt för konstruktionen erhölls då man fick undersöka och titta på maskinen i verkligheten. Detta var ett av huvudsyftena med praktiken, men även att prata med personer "på golvet". I och med konversation med personal i många delar av anläggningen och inom flera olika divisioner/områden (montering, svetsning, el och arbetsledare etcetera) kom en mycket mångfacetterad bild av konstruktionen fram. Också synpunkter på konstruktionen, inte bara av rent mekanisk karaktär utan även med tanke på sådant som montering, service samt estetik gavs. En kund som körde lastväxlare var också förbi en dag och delgav sina åsikter. Praktiseringen var mycket givande och rolig.

Det fanns dessutom möjlighet till granskning av färdiga Livab lastväxlare ute i montering och på serviceavdelningen stod även en konkurrents lastväxlare då Zetterbergs även monterar dessa åt kund.

9

3 Konceptgenerering

De områden som koncept skulle spånas inom valdes i samråd med handledaren till balkprofiler i stativen (ytter och inner) samt generella förslag till hur 32:an kunde "lättas". Att just profilerna ansågs viktiga var för att de kommit upp som en möjlig förbättringspunkt flera gånger i intervjuerna, samt att konstruktionen naturligt är uppbyggd av dessa och en förbättring här förbättrar hela produkten. Eventuella koncept kunde även inkorporeras i båda lastväxlarmodellerna och på så vis skapa en synergieffekt. Analysen skedde med hjälp av FEM modellering, programvara Solid Works Simulation.

Innerstativen var de första att behandlas och innermåtten ansågs låsta (detta för att kompatibiliteten med skjutvaggan skulle behållas. Observera att glidplattornas utrymme tagits hänsyn till, se figur 3.1. Skjutvaggan som valdes till grund för det fortsatta arbetet var den befintliga i AL 26. Detta då den hade större potential att framgångsrikt kompakteras. Dessutom erhölls vid marknadsintervjun fakta att efterfrågan efter AL 26 är mycket större än den på 32:an, produktionskedjorna och rutinen att tillverka förstnämnda torde alltså vara bättre. Detta bekräftades även vid konversation med personal i samband med praktiseringen.

10

3.1 SCAMPER

För att få idéer att starta med användes kreativitetsverktyget SCAMPER. Resultatet syns i tabell 3.1 Enkelt förklarat fås inspiration i form av stödord (Substitute Combine Adapt Modify Put to other purposes Eliminate Rearange/reverse) som stimulerar logiskt tänkande. 1Metoden valdes att göras väldigt flytande men syfte att enbart ge startpunkter, dock följdes såklart inte alla framkomna förslag upp. Efter analysering med hjälp av FEM, vidareutvecklades några koncept, detta i samband med att analyserna gav information om hur förslagen kunde förbättras (exempelvis koncept rund med förstärkning, som i och med sin förstärkning får bättre böjhållfasthet).

Tabell 3.1 SCAMPER matris

balkprofiler (ytterstativ) lättad konstruktion

Substitute Byt ut profilen helt. Tvärstagsprofiler ersätts till plåt. Combine

Kombinera 26:ans och 32:ans

profiler. Hjälpram och chassi.

Adapt Ändra geometri på profilen.

Modify Ändra material.

Förstärkningskrysset görs i plåt istället för i rek. profiler. Put to other

purposes

Använda ytterstativets profil i

hjälpramen. Truckstativstillsats Eliminate

Förenkla genom att ta bort inre rektangulära rör (AL 26).

Ta bort innerstativet och låt skjutvagnen glida i ytterstativet. Rearange/reverse

Skjutvaggan glider ovanpå profilen.

Fästa tippcylindern från andra hållet.

1

Mike Baxter. (1995).Product Design, CRC Press, London (ISBN 0-7487-4197-6)

11

3.1.1 Initiala koncept

Byt ut profilen helt.

Att ersätta nuvarande profil med något helt annorlunda, att inte låsa sig på dagens lösning.

Kombinera 26:ans och 32:ans profilen

Ta det bästa från båda världar och gör en profil med god styrning och enkel tillverkning.

Ändra geometri på profilen

Ta dagens profil och gör lägre.

Använda ytterstativets profil i hjälpramen

Skapa synergi genom att använda samma profil till flera uppgifter i konstruktionen.

Förenkla profilen till ett "C"

Förenkla profilen till en C form, med endast liv och fläns.

Skjutvaggan glider ovanpå profilen

Idag glider skjutvaggan inuti profilen, kanske kan den glida ovanpå?

Tvärstagsprofiler ersätts till plåt

De många tvärgående balkarna i konstruktionen, tvärstagen, ersätts till tunnare i plåt.

Hjälpram och chassi kombineras

Likt den tidigare konstruktionen (se konstruktionsintervju) används lastbilens chassi som hjälpram, och infästning av tippcylinder etcetera sker direkt i detta.

Krysstagets tvärstagsprofiler ändras

De ordinarie 80x40x5 profilerna kan ändras, godset göras tunnare.

Krysstag i plåt

I krysstaget används rektangulära profiler, dessa ersätts med plåt av lämplig tjocklek.

Truckstativstillsats

En tillsats vilken tillåter produkten att användas som truckstativ.

Ta bort innerstativet och låt skjutvagnen glida i ytterstativet

Rationalisera bort innerstativet eller reducera det kraftigt i storlek och låt vagnen glida direkt i ytterstativet.

12

Fästa tippcylindern från andra hållet

13

4 Balkprofilskoncept

4.1 Original

Då beräkningarna är av jämförande typ var det nödvändigt att testa även de befintliga profilerna i ytter och innerstativet för att få en referens. Även om det tidigare bestämdes att det var AL 26 skjutvagga som skulle användas och med den de nödvändiga måtten satta, testades även AL 32s innerstativ i ett försöka att göra detta mer kompakt. AL32s ytterstativ testades även det, resultaten ses i tabell 7.2, dessa uppföljdes dock inte på grund av tidsbrist.

Figur 4.1 Innerstativ original AL 26

Figur 4.2 innerstativ original AL 32

Figur 4.3 Ytterstativ original AL 26

14

4.2 Kompakt

Eliminate i SCAMPER matrisen genererade detta förslag genom tanken att de förstyvande flärparna som originalets profil hade togs bort, och istället ersättas av tjocka flänsar. Konceptet döptes till Kompakt, och det bestämdes i samråd med handledaren att det var det kompakta innerstativet som skulle styra innermåtten på de följande ytterstativen.

Fördelar detta koncept torde kunna ha är reducerad vikt, enkel tillverkning och lägre bygghöjd. Det som begränsar hur kompakt profilerna kan göras (i teorin) är styvhet och hållfasthet, samt tillverkningsmetod. Att se till så balkarna är kompatibla med nuvarande konstruktion gjordes genom att ta hänsyn till nuvarande innermått och bredd. På grund av den stora plåttjocklek som krävs kanske tillverkningen av profilerna måste ske i flera steg och svetsas ihop.

Figur 4.6 Innerstativ AL 32 kompakt

Figur 4.5 Ytterstativ kompakt

15

4.3 Kompakt innerstativ profiler utanpå och inuti

Då det av flera produktionstekniska samt logistiska skäl inte alltid går att tillverka med stor plåttjocklek har dessa alternativa versioner på kompakta innerstativ undersökts. De utgår från en enkel bockad C profil i 8mm plåt och förstärks sedan med en 27x80x8 profil. Då detta kan ske huvudsakligen två olika sätt, profilerna utanpå eller inuti, undersöktes båda alternativen. Förstärkningsprofilen valdes så att konturmåtten skulle vara lika det kompakta konceptet.

16

4.4 Original modifierad

En rättfram idé var att helt enkelt minska höjden på originalprofilen för att bättre passa den kompakterade innerprofilen. Förluster i hållfasthet och styvhet var väntade men att undersöka hur stora de skulle bli var syftet med detta konceptet.

17

4.5 Original modifierad tjockbotten

Efter att analyserat koncept original modifierad och konstaterat försvagningen, testades att genom en enkel åtgärd styva upp balken igen. En tjockare plåt valdes till bottenplåten, något som inte borde vara omöjligt att tillverka med dagens maskinuppsättning.

18

4.6 Rund

Substitute i SCAMPER matrisen genererade detta förslag genom att byta ut profilen helt och hållet. Då en rund form är fördelaktig för vridstyvhet valdes denna, som även borde ge en god styrning av innerstativet i och med sin runda botten. Efter diskussion med konstruktör framkom att det inte var säkert att befintlig maskinpark kunde tillverka profilen, varför den eventuellt måste svetsas i sektioner.

Figur 4.12 Innerstativ rund

19

4.7 Rund smalt liv

Ett koncept som innebär att en plåt måste krökas med stora radier kan kräva specialverktyg, det är inte säkert att befintlig maskinpark klarar av denna uppgift. Då profilen kanske måste tillverkas genom att svetsa ihop sektioner undersöktes möjligheten att ha ett tunnare liv. Observera att svetsbeteckningar inte finns i ritningen. Originalbalken är gjord av Domexstål 650 MC, som högst finns i plåtark med tjocklek 10mm, varför det inte går att göra flänsarna med detta. Livet borde dock fungera att tillverka av stålet, och svetsbarheten med andra stål är god2.

2

420_Domex 650 MC.pdf sid.2 Welding www.ssab.com/en/Brands/Domex/

20

4.8 Rund smalt liv förstärkning

En rund profil allena är inte optimalt för böjande belastningar, utan lämpar sig mycket bättre för vridande belastning. För att styva upp tidigare föreslagen rund profil testades denna förstärkta variant. I och med geometrin tilläts även smalare plåttjocklek att användas, något som i praktiken är mycket fördelaktigt då det är lättare att forma och handskas med, lagerhålla och frakta.

21

5 Konstruktionskoncept krysstag

För att lätta hjälpramen ansågs det rimligt att koncentrera ansträngningar mot krysstaget.

5.1 Original

Undersökningen är av jämförande typ, varför originalet också undersökts. Detta för att, som tidigare ,få en referens.

Utifrån ritningarna till befintligt förstärkningskryss till AL32 ritades denna modell upp. Den är förenklad men borde fungera bra som grund för analyser.

22

5.2 Krysstag i plåt

Med stöd av Modify i SCAMPER matrisen genererade detta koncept kallat Förstärkningskryss i plåt. Idén var den att genom att ersätta de nuvarande profilerna i förstärkningskryss (i 32:ans hjälpram) med plåt. Fördelar med detta borde bli lägra vikt samt enklare tillverkning. Svetsmöjligheterna, att få ut lämplig svetslängd och a-mått, beaktades inte i detta arbete. De nödvändiga svetsarna borde dock gå att lägga, plåten har fördelen att kunna skäras (plasmaskärare finns i fabriken) efter behov.

5.3 Krysstag 80x40x3

Förstärkningskrysset är byggt i 80x40x5 profiler i nuvarande konstruktion (hjälpram AL 32). Att minska tjockleken till 3 mm, och alltså ersätta 80x40x5 profilerna till 80x40x3, var idén i detta koncept.

5.4 Krysstag enkel

Ett krysstag togs bort och analyser med endast ett stag utfördes. Detta för att undersöka hur stor inverkan skulle bli om endast ett stag användes, att se hur konstruktionen försvagades.

23

6 FEM analys av balkprofiler

6.1 Uppställning

Eftersom beräkningarna syftar till att undersöka hur föreslagna koncept stod sig mot befintlig konstruktion behövdes en fix definition hur de skulle testas. I samtal med handledaren bestämdes att inspänningen skulle simulera fallet i figur 6.1 så nära som möjligt, och att det som skulle testas var böj och vridstyvhet. Eftersom analysen skedde med hjälp av FEM är det mycket viktigt med goda randvillkor, det vill säga en inspänning som efterliknar det verkliga fallet, för att få tillförlitliga resultat.3

Figur 6.1 Uppställning balkar

En överlappning mellan stativen på en meter fastställdes, då det ungefär motsvarar den verkliga konstruktionen i utskjutet läge (worst case scenario). Skjutvaggans inverkan bestämdes inverka på 3 dm av innerstativets ändar. Ytterstativets ändyta fixeras. Slutligen valdes att innerstativen skulle vara 3360mm långa och ytterstativen 3400mm, detta för att det är ungefär vad de är i den verkliga konstruktionen (då konstruktionen finns i flera längdvarianter valdes endast en variant att testas). Kraften som böjde ner sattes till 10 000N och det vridande momentet valdes till 1000Nm, dessa ansågs ge en tillräcklig belastning för att god upplösning i deformation och spänning skulle nås.

6.2 Material balkar

För att få rättvisa resultat valdes att sätta samma material på balkarna inför analysen. Detta för att få samma E-modul, så att deformationerna för de olika profilerna kan jämföras. Observera då materialet inte motsvarar det faktiskt använda materialet, att de faktiska deformationerna uttryckt i millimeter inte bör användas direkt, utan att undersöka originalets utböjning.

Materialet som valdes var ett vanligt kolstål, SS 1023.

3

24

6.3 Böjning balkar

Innerstativen belastades enligt figur 6.2 och figur 6.3 . De lila pilarna visar utbredd last och de gröna visar hur den inspänts. Alla inspänningsytor förutom ändytan tillåts glida inom sitt plan, för att simulera glidplattor. Ändytan fixeras för att få ordentliga randvillkor för simuleringen.

Ytterstativen belastades på liknande vis (figur 6.4) med skillnaden att inspänningen endast omfattar en fixerad ändyta. Noteras bör att det i både ytter samt innerstativens belastningsfall har gjorts förenklingar mot verkligheten, då den enbart nedåtriktade kraften (lila pilar) ersätter en betydligt mer komplext belastning orsakad av brytning.

Figur 6.2 Belastning innerstativ

Figur 6.3 Infästning

25

6.3 Vridning balkar

Figur 6.5 vridbelastning Innerstativ

Inspänningen för vridberäkningarna utfördes på samma sätt som för böjberäkningarna. Vridmomentet lades på de markerade ytorna (blåa) (figur 6.5) och vreds kring en vridaxel som centrerades i centrum av balken. För ytterstativen fixerades ena ändytan och den andra ändytan vreds, se figur 6.6 .

26

7 Resultat balkar

De slutliga måtten på balkkoncepten och deras utseende erhölls genom att försöka matcha deras böjstyvhet mot originalets, det vill säga försöka få deplacementet vid böjbelastningen till ungefär samma som det hos originalets. Detta tillvägagångssätt valdes för att få god kompabilitet mellan befintlig konstruktion (frigång etcetera) och koncept. Spänningarna var också intressanta, men i detta arbete används maxspänningarna uträknade med von mises som riktmärken att koncepten inte är alltför svaga. Sådant som utmattning och resonans har inte heller undersökts, varför tester under kontrollerade former motiveras ännu mer. Deras resulterande egenskaper noterades sedan, se bilagor 4-21, och jämfördes i nedanstående matriser.

Noteras bör att arbetet begränsas till att enbart undersöka dessa längsgående balkar. Tvärstag och hur de infästs har ej tagits hänsyn till.

27 B AL K PROFI LER b ö j ( 1 0 0 0 0 N ) [mm ] 100% 1 9 ,8 99% 1 9 ,6 102% 2 0 ,1 111% 2 1 ,9 110% 2 1 ,7 99% 1 9 ,6 111% 22 vrid ( 1 0 0 0 N m ) [mm ] 100% 7 61% 4 ,3 41% 2 ,9 129% 9 51% 3 ,6 126% 8 ,8 53% 3 ,7 b yg gh ö jd [m m ] 100% 287 82% 235 85% 245 91% 261 85% 245 92% 264 80% 229 vikt [kg ] 100% 137 117% 160 142% 194 96% 131 128% 175 104% 142 104% 142 m ax spä n n in g bö j ( vo n m ises) [Mpa] 100% 98 107% 105 96% 94 108% 106 114% 112 100% 98 127% 124 m ax spä n n in g v rid ( vo n m ises) [Mpa] 100% 66 91% 60 73% 48 124% 82 79% 52 121% 80 83% 55 ko m p akt (AL 26) o rig in al (AL 2 6 ) ru n d sm altli v fö rstärkni n g(AL o rig in al m o d ifi erad tjo ckbo tt en(AL 2 6 ) ru n d sm altli v ( AL 26) o rig in al m o d ifi erad (AL 2 6 ) ru n d

7.1 Innerstativ

Måttangivelserna i böj och vrid raderna är deplacementet, det vill säga den största förflyttningen av någon punkt, orsakad av lasten. I vänster kolumn är andelen av referensvärdet beräknat. För bilder av utböjning se bilagor 4-21. Diskussion av resultaten återfinns i kapitel 10.

Tabell 7.1 Resultat innerstativ del1

BALKPROFILER original (AL 26) kompakt (AL 26) rund kompakt profiler insida(AL 26) kompakt profiler utsida(AL 26) böj (10 000N) [mm] 100% 9,8 101% 9,9 119% 11,7 130% 12,7 141% 13,8 vrid (1000Nm) [mm] 100% 6,6 85% 5,6 95% 6,3 130% 8,6 118% 7,8 bygghöjd [mm] 100% 200 87% 174 97% 194 87% 174 87% 174 vikt [kg] 100% 140 131% 183 83% 116 101% 142 99% 139 max spänning böj

(von mises) [Mpa] 100% 137 80% 109 97% 133 115% 158 175% 240 max spänning vrid

(von mises) [Mpa] 100% 115 62% 71 68% 78 110% 127 154% 177

Tabell 7.2 Resultat innerstativ del2

BALKPROFILER original (AL 32) kompakt (AL 32)

böj (10 000N) [mm] 100% 8,6 101% 8,7

vrid (1000Nm) [mm] 100% 4,8 160% 7,7

bygghöjd [mm] 100% 254 78% 198,5

vikt [kg] 100% 141 138% 195

max spänning böj (von mises)

[Mpa] 100% 118 85% 100

max spänning vrid (von mises)

28

7.2 Ytterstativ

Tabell 7.3 Resultat ytterstativ referens AL 26

Tabell 7.4 Resultat ytterstativ referens AL32

Tabell 7.4 infördes för att se hur koncepten stod sig mot AL32. Observeras bör att innermåtten för koncepten bygger på det kompakta innerstativet. Denna tabell diskuteras inte mer i rapporten då tiden inte fanns.

BALKPROFILER original (AL 26) kompakt (AL 26) rund original modifierad(A L 26) rund smaltliv (AL 26) original modifierad tjockbotten(AL 26) rund smaltliv förstärkning(A L 26) 100% 66 91% 60 böj (10 000N) [mm] 73% 99% vrid (1000Nm) [mm] bygghöjd [mm] vikt [kg] max spänning böj (von mises) [Mpa]

100% 19,8 19,6 102%

100% 137 117% 160 142%

max spänning vrid (von mises) [Mpa]

20,1 111% 21,9 110% 21,7 99% 19,6 111% 22 100% 7 61% 4,3 41% 2,9 129% 9 51% 3,6 126% 8,8 53% 3,7 100% 287 82% 235 85% 245 91% 261 85% 245 92% 264 80% 229 194 96% 131 128% 175 104% 142 104% 142 100% 98 107% 105 96% 94 108% 106 114% 112 100% 98 127% 124 48 124% 82 79% 52 121% 80 83% 55 BALKPROFILER original (AL 32) kompakt (AL 26) rund original modifierad(A L 26) rund smaltliv (AL 26) original modifierad tjockbotten(AL 26) rund smaltliv förstärkning(A L 26) 22 140% 20,1 152% 21,9 151% böj (10 000N) [mm] 100% 14,4 136% 19,6 vrid (1000Nm) [mm] 100% 4,8 90% 4,3 21,7 136% 19,6 153% 3,6 183% 8,8 77% 3,7 60% 2,9 188% 9 75% 229 103% 245 110% 261 103% bygghöjd [mm] 100% 237 99% 235 vikt [kg] 100% 152 105% 160 245 111% 264 97% 175 93% 142 93% 142 128% 194 86% 131 115% 124 90% 94 102% 106 108% max spänning böj

(von mises) [Mpa] 100% 104 101% 105 max spänning vrid

(von mises) [Mpa] 100% 50 120% 60

112 94% 98 119%

52 160% 80 110% 55

29

8 FEM analys krysstag

8.1 Material krysstag

Hela konstruktionen för alla koncept sattes till samma material, SS 1023, för att ge ett rättvist resultat koncepten sinsemellan. Svetsar är inte utsatta då de tenderar att falla bort när meshingen utförs, då upplösningen tvunget blir större när hela staget testas samtidigt med normal PC. Målet med testat var inte heller att testa svetsarnas beskaffenhet, utan att jämföra olika förslag med varandra.

8.2 Uppställning och böjning krysstag

Figur 8.1 Krysstag uppställning

En uppgift hos förstärkningskrysset var att stadga upp mot belastningsfallet i figur 8.1 (De lila pilarna visar en pålagd kraft på 10 000N. De gröna pilarna visar hur ändytan är fixerad. Detta belastningsfallet kallades böjbelastning). Då hjälpramen både under färd, men framförallt under tippning, upplever många sorters belastningar borde just denna belastningen tillsammans med vridbelastningen (figur 8.2) vara ganska sammanfattande.

De lila pilarna visar en pålagd kraft på 10 000N. De gröna pilarna visar hur ändytan är fixerad. Detta belastningsfallet kallades böj-krysstag.

30

8.3 Uppställning och vridning krysstag

Figur 8.2 Vridbelastning krysstag

Figur 8.3 Kraftvektorer

För vridning fixerades ändytan enligt figur 8.2 . Motstående yta vreds kring en centrerad axel, se figur 8.3 .

31

9 Resultat krysstag

Att analysera konceptet där rektangelprofilerna ersattes med plåt á 15x120 mm (de största som testades) gick inte då programmet (SolidWorks Simulation) inte kunde lösa ut ekvationerna för en last på 10 000N och med inspänningen som de andra koncepten testades med. Detta tros bero på att plåten inte är tillräckligt styv i "vikning" av konstruktionen, den kollapsar. Inte heller vridbelastningen kunde beräknas.

Figur 9.1 Glidytor

För att få några siffror alls av konceptet var en till fixering nödvändig, se fig9.1 där de röda ytorna visar ytor som tillåts glida inom sitt plan. Med denna åtgärd fås resultat enligt figur 9.2. Konkret visar detta på att om inspänningarna kan anses hålla ner ytorna borde konceptet vara mycket rimligt.

32

Max deplacement blir då 10,2 mm, vilket får anses gott med tanke på originalets 16,7. Vridtestet gjordes dock inte då det skulle bli gravt missvisande med dessa inspänningar. Totalt dömdes konceptet ut då det bör klara båda belastningsfallen, men en vidare undersökning rekommenderas hur de egentliga belastningarna förhåller sig, och om detta koncept skulle vara gångbart.

Även konceptet med endast ett stag presenteras inte i matrisen nedan, då den ansågs undermålig på grund av att deformationerna var mycket stora.

De två översta raderna beskriver deplacementet och den undre totalvikten på den digitala testriggen.

Tabell 9.1 Resultat krysstag

KRYSSTAG original 80x40x3 böj (10 000N) [mm] 100% 16,7 120% 20 vrid (1000Nm) [mm] 100% 3,4 147% 5 vikt [kg] 100% 48 90% 43

33

10 Analys och diskussion

Med hjälp av matriser åskådliggörs konceptens styrkor och svagheter och framförallt jämför dem med varandra. Referenskoncept var alltid originalet. Om konceptet vid jämförelsen anses bättre än referensen, originalet, markerades detta med ett plus, om sämre med ett minus och om jämbördigt med en nolla. Matriserna valdes att inte viktas till förmån för diskussion av resultaten, tabellerna ska alltså inte ses som helt avgörande utan endast användas som en angivelse av vilka egenskaper respektive koncept besitter. Gränsen för +/- är inte entydigt bestämd men drogs ungefär vid 20% av referensvärdet. De slutliga måtten på varje koncept erhölls genom att analysera CAD modellen med olika mått tills dess att målvärden uppnåtts (oftast böjstyvhet som original) eller dess att måtten blev orimliga. Orimlighet avser i denna rapport alltför tjocka plåtar, bygghöjd som är för hög eller liknande icke önskade egenskaper. Fanns det en klar vinning på att överskrida något rimligt värde kunde dock detta följas upp ändå.

10.1 Innerstativ

Tabell 10.1 Jämförelsematris innerstativ del 1

10.1.1 Kompakt

Idén med detta koncept var att minska bygghöjden, och i det avseendet är konceptet lyckat. Med bibehållen böjstyvhet minskades bygghöjden med 13 procentenheter, dock till priset av en ökad vikt på 31 procentenheter. Vridstyvheten var heller inte riktigt lika bra som originalet. Tillverkningsmässigt kan de tjocka plåtarna ställa till problem, profilerna måste byggas av flera delar och går inte enkelt att tillverka i ett steg. Möjligen skulle strängpressning fungera, men de stora skillnaderna i godstjocklek kan även här vara problematiskt.4

Problemen associerade med godstjockleken ledde till att varianter med tunnare profiler testades, se koncept "kompakt profiler -insida och utsida".

4 _{Lennart H, Stefan B, Matz L (2009): Modern Produktions teknik Del 1 sid.130 "Strängpressning". Liber}

Stockholm KRITERIE original (AL 26) kompakt (AL 26) rund kompakt profiler insida(AL 26) kompakt profiler utsida(AL 26) böjstyvhet 0 0 - - - vridstyvhet 0 + 0 - - bygghöd 0 + 0 + + vikt 0 - + 0 0 tot 0 + 0 - -

34

10.1.2 Rund

Högsta prioritet för innerstativen var böjstyvheten. Detta koncept var inte riktigt lika bra som originalet då det böjdes mer av belastningen. Det ska noteras att minuset i detta fall betyder 19procentenheter mer utböjning än originalet, varför förslaget ändå kan vara intressant då det både väger mindre samt kan ha bättre självcentrerande egenskaper av innerstativet och skjutvagnen under last, på grund av dess geometri. Önskas ytterstativkonceptet rund användas är även detta innerstativ det bästa valet. Nackdelar torde vara tillverkningsaspekter, profilen måste med stor sannolikhet svetsas av komponenter såsom fläns, liv och stödplattor.

10.1.3 Kompakt profiler insida/utsida

Genom att utgå från ett enkelt bockat "C" med 8mm gods söktes en mer lättillverkad profil än koncept "kompakt", dock med samma yttermått. Genom att förstärka med två stycken rektangulära profiler (80x27x8) både uppe och nere (liknande innerstativets originallayout) åstadkoms något som kunde testas. I tabell nummer 10.1 ser förslagen dåliga ut men med tanke på att bygghöjden faktiskt sänks samt att utböjningen inte är extrem (dock 20-40procentenehter större än originalets) kanske det är ett gångbart alternativ till koncept "kompakt". Tillverkningsmässigt är de betydligt lättare att tillverka, och vanan från att tillverka originalet borde göra omställningen på golvet smärtfri. Rektangelprofilerna är inte av standardstorlek så de måste antingen göras i fabriken eller specialbeställas.

Hade inte redan måtten varit fixerade av koncept "kompakt" skulle rektangelprofilerna matchas till standardsortiment, detta var olyckligt.

En nackdel med profilen kan vara att det är trångt att svetsa i den. Möjligheten att sätta rektangelprofilerna på utsidan skulle underlätta svetsåtkomsten, varför denna möjlighet utforskades. Nackdelen med denna konfiguration är att material fås närmare masscentrum vilket ger mindre yttröghet jämfört med konfigurationen där profilerna är på insidan (observera att yttermåttet på de båda konfigurationerna är detsamma).

35

Tabell 10.2 Jämförelsematris innerstativ del 2

10.1.4 Kompakt AL 32

Denna undersökning syftade mest till att bekräfta att valet att använda AL 26 skjutvagn var riktigt, att det fanns mer potential till förbättring. Tabell nr 10.2 tycks stödja beslutet (det kompakterade alternativet låg totalt på minus).

KRITERIE original (AL 32) kompakt (AL 32) böjstyvhet 0 0 vridstyvhet 0 - bygghöd 0 + vikt 0 - tot 0 -

36

10.2 Ytterstativ

Tabell 10.3 Jämförelsematris ytterstativ

KRITERI E original (AL 26) kompakt (AL 26) rund original modifierad rund smaltliv original modifierad tjockbotten(AL 26) rund smaltliv förstärkning( AL 26) böjstyvhet 0 0 0 - - 0 - vridstyvhet 0 + + - + - + bygghöd 0 + + + + + + vikt 0 - - 0 - 0 0 tot 0 + + - 0 0 + 10.2.1 Kompakt

Målet med detta koncept var främst att sänka bygghöjden med bevarad böjstyvhet. Att vridstyvheten också blev bättre var mycket positivt. 17 procentenheter mer väger konceptet jämfört med originalet, vilket i sammanhanget borde vara godtagbart. Då profilen har 20mm tjocka flänsar och 8mm tjock liv blir det förmodligen lättast att utgå från en bockad 8mm plåt, för att sedan svetsa på förstärkande plattjärn till önskad tjocklek. Detta förfaringsätt borde tillåta tillräcklig svetslängd och möjlighet till pluggsvetsning.

10.2.2 Original modifierad

Detta koncept gjordes mest som ett test för att se hur originalprofilen påverkades av att göras lägre. Resultatet var som väntat sämre styvhet men lite mer oväntat var att viktminskningen var försumbar, endast 4 procentenheter mindre.

37

10.2.3 Original modifierad tjockbotten

En möjlighet till att förstyva detta koncept sågs i att öka godstjockleken i den under plåten. Från ursprungliga 8mm valdes 11mm, en ökad godstjocklek innebär att bockningsradien måste vara större (rekommenderad är för DX 650 tjocklek 11mm en radie på 16mm5), detta får dock plats.

En stor fördel med detta koncept är att omställningen nödvändig för tillverkning i produktionslinan borde vara minimal, förutsatt att befintlig maskinpark klarar av att bocka den tjockare plåten.

10.2.4 Rund

Det enda konceptet som passar ihop med koncept "rund innerstativ". Hade mycket god vridstyvhet och påminner i matrisen om koncept "kompakt". Egenskaperna var överlag goda men tyvärr var vikten hög. Livet görs i samma godstjocklek som flänsarna, 15mm, vilket är tjockt. Tyvärr underlättar detta inte tillverkning. Av dessa två anledningar, den tunga vikten samt den tjocka godstjockleken, valdes att vidareutveckla konceptet. Dessa utvecklingar döptes till koncept "rund med smalt liv" och "rund med smalt liv och förstärkning" och syfta till att förbättra dessa två egenskaper.

Den runda formen ger goda självcentrerande egenskaper under last, då "gropen" omsluter glidbanorna bra.

10.2.5 Rund smaltliv

I ett försök att sänka vikten testades att minska livet på balken. Profilen får eventuellt svetsas och möjligheten att ändra godset mellan flänsarna och livet ansågs god. Tyvärr var det svårt att få ner vikten till en nivå jämförbar med referenskonceptet.

10.2.6 Rund smalt liv med förstärkning

För att göra konceptet lättare och använda mindre godstjocklek i profilen gjordes detta koncept. Vikten var jämförlig med originalets och det enda som var sämre än originalet var utböjning. Det ska noteras att det skiljer 11 procentenheter i utböjning, men i gengäld är vridstyvheten bättre. Tillverkningsmässigt är balken att föredra, om än aningen komplex. Det smala livet kan uteslutas för att ytterligare förenkla tillverkning, och i så fall skulle en C profil med bockade inlägg vara tillräckligt. Svetsar måsta i alla fall läggas men de borde vara lättåtkomliga.

För slutsatser och diskussion se kapitel 11.

5 _{Nils-Olof E, Bo E (1997):Verkstadshandboken sid.169 "Kantbockning". Liber AB Malmö}

38

10.3 Krysstag

Matriser för att jämföra koncepten gjordes inte då det bara fanns två rimliga koncept och tabell 9.1 "Resultat krysstag" är tillräcklig för att åskådliggöra skillnader mellan koncepten.

Tabell 10.4 Resultat krysstag

KRYSSTAG original 80x40x3

böj (10 000N) [mm] 100% 16,7 120% 20

vrid (1000Nm) [mm] 100% 3,4 147% 5

vikt [kg] 100% 48 90% 43

10.3.1 Original

De koncept som testades visade sig samtliga sämre än originalet. Därför rekommenderas att tills vidare fortsätta med denna konstruktion.

10.3.2 Koncept 80x40x3

Ett enkelt medel för att reducera vikten var att minska godstjockleken på befintlig profil. Från en tjocklek på 5mm till en på 3mm, men fortfarande standardsortiment. Vikten sänkes dock endast marginellt med stor offrad hållfasthet och styvhet varför konceptet inte rekommenderas.

39

11 Slutsatser och rekommendationer

Arbetet lyckades inte hinna uppfylla målet med att ta fram ett heltäckande koncept för en lastväxlare i mellanhållfasthetsklass. Detta arbete är att betrakta som början på detta. Målet att underlätta tillverkningen genom att få dagens produkter att använda samma delar har inte heller uppnåtts men analyserna av balkarna ovan kan appliceras inom båda lastväxlarna. Rekommendationen är att låta AL 32s profiler bli mer likartade eller identiska med de hos AL 26, hållfasthetsmässigt skiljer innerstativen inte sig alltför mycket åt och en homogenisering skulle ge stora fördelar i produktion.

De lösningskoncept som rekommenderas till mellanlastväxlaren är inom respektive område:

 Innerstativ: Koncept Kompakt profiler insida

 Ytterstativ: Koncept Kompakt

 Krysstag: Original

Koncept "Kompakt profiler insida" är aningen sämre än sin solida variant men de produktionstekniska samt logistiska aspekterna är klart överlägsna. Förslag på fortsatt undersökning av detta koncept rekommenderas, en enkel provuppställning med en svetsat prototyp som utsätts för ett böjande moment skulle visa om den klarar samma påfrestningar som orignalet. Även undersökningar med syfte att fastslå lämplig svetsordning bör göras för att undvika att balken slår sig.

Ytterstativets rekommenderade koncept har 20mm solida flänsar vilken troligen blir den krångligaste detaljen i balken. konceptet valdes då det kombinerar en enkel profil med ett gott resultat. Ett förslag på tilvlerkning skulle vara att utgå från en C-profil, för att sedan göra flänsarna tjockare med plattjärn om svetsas på. Tester på balken bör ske liknande de beskrivna ovan för innerstativet.

Krysstagets bör baserat på detta arbete behållas som det är då det ger en god styrka och rutinen för tillverkning är god. En undersökning hur belastningarna på hjälpramen verkligen ser ut skulle kunna blir ett fortsatt arbete, för att i framtiden göra mer säkra analyser.

40

12 Referenser

Litteratur

Nils-Olof E, Bo E (1997):Verkstadshandboken Liber AB Malmö Mike Baxter. (1995).Product Design, CRC Press, London

Karl-Olof, Olsson (2006): Maskinelement Liber Stockholm

Lennart H, Stefan B, Matz L (2009): Modern Produktionsteknik Del 1 Liber Stockholm

Muntlig information

Per-Erik Larsson 2011, Zetterbergs Industri AB, Östervåla (Muntlig information) Anders Lindblom 2011,Zetterbergs Industri AB, Östervåla (Muntlig information) Veine Wictorsson 2011, Zetterbergs Industri AB, Östervåla (Muntlig information)

Internet

41

Bilagor

Bilaga 1 Intervju konstruktion Bilaga 2 Intervju service/reparation Bilaga 3 Intervju sälj

FEM analyser av koncept Bilaga 4 innerstativ kompakt Bilaga 5 innerstativ kompakt 32

Bilaga 6 innerstativ kompakt profiler insida Bilaga 7 innerstativ kompakt profiler utsida Bilaga 8 innerstativ original

Bilaga 9 innerstativ original 32 Bilaga 10 innerstativ rund Bilaga 11 kryss 80x40x3 Bilaga 12 kryss ettstag Bilaga 13 kryss original Bilaga 14 ytterstativ kompakt Bilaga 15 ytterstativ original

Bilaga 16 ytterstativ original modifierad

Bilaga 17 ytterstativ original modifierad tjockbotten Bilaga 18 ytterstativ rund

Bilaga 19 ytterstativ rund smalt liv

Bilaga 20 ytterstativ rund smalt liv förstärkning Bilaga 21 ytterstativ original 32

Bilaga 1 Intervju Konstruktion

Intervjuad person Per-Erik Larsson, konstruktör. Datum: 28/3

Standardisering

Vilka detaljer är lika eller tillverkas på så lika sätt att omställning i produktion för tillverkning av de olika delarna inte behöver ske?

Inköpta detaljer såsom rullar, rullaxlar är lika, men kedjorna är av olika dimensioner. Krokarna är lika, dock inte krokarmen. De stora komponenterna i de olika konstruktionerna är olika.

För vissa marknaden, exempelvis i Holland, körs olika standarder på rullflak på samma lastväxlare. Eftersom detta innebär olika bygelhöjder finns det idag lösningar på sänk och höjbara krokarmar, dessa lösningar ser dock olika ut för de olika lastväxlarna. Det bakre flaklåset är lika på modellerna. Krokarmscylinder är lika för båda modellerna (förutsatt samma krokarmslängd) men de övriga cylindrarna är olika.

Hur gammal är konstruktionen?

Modellen har sin grund i Volvo BMs design, Zetterbergs köpte marknadsföringsrätten för lastväxlare på lastbilar. Denna design var monterad direkt på chassi, utan hjälpram. Det fanns inbyggda svagheter i detta system, chassit var ibland för klent och monteringen blev ett pussel (själva växlaren vilade på konsoler direkt monterade på chassit, det bakre lagret gick igenom chassit).

1993 omkonstruerades lastväxlaren L15 till dagens utseende, detta blev början på AL 26. Drivkraften till detta var att monteringen blev mer naturlig (i och med hjälpramen) samt att det gick bättre att sälja monteringskitt utan en massa lösa delar (konsolerna försvann etcetera).

Finns det några andra fördelar med AL 32 gentemot AL 26 förutom chassigränssnittet?

32:an är tyngre än 26:an (ungefär 400kg) vilket dock är ett resultat av den högre lastkapaciteten.

Olika profiler i konstruktionen ger olika egenskaper, exempelvis ger 32:ans spetsiga gränssnitt mellan ytter och innerstativ en självcentrerande egenskap under last. Samtidigt är en mer komplicerad bockningsoperation nödvändig för att skapa detta gränssnitt.

Jämfört med konkurrenterna är bygghöjden hög, 325 samt 290 mm jämfört med ungefär 200 hos konkurrenterna. En låg bygghöjd är önskvärt. Bygghöjden blir tyvärr hög då det är mycket som ska få plats samt för att få hållfastheten som krävs.

En nackdel som kunderna noterar är att konstruktionen är aningen klen i vridhållfasthet. Detta märks främst då en last med tyngdpunkten långt upp, närmare förarhytten, tippas upp. Det blir då en lång hävarm och detta gör att små avvikelser av tyngdpunkten från centrum av flaket kan resultera i vridningar. Fenomenet bottnar i vilka profiler som används och att de inte är så vridstyva, samt att vissa förare kör felaktigt.

En stor fördel är rörelsegeometrin, som tillåter låga hämtningar av flak etcetera.

Svetsare påpekade att 32:an är krångligare att bygga, varför?

Den är inte lika ”luftig” som 26:an, måttsättningen är trängre. Dessutom tillverkas det betydligt färre 32:or än 26:or vilket gör att rutinen att bygga 32:or är sämre.

32:an är meckigare att serva än 26:an, förutom att den är trängre har den även en annan lösning med rullaxlarna. Axlarna har flera hjul för båda kedjor och slang så om ett hjul innerst ska bytas måste många saker plockas bort. På 26:an sitter hjulen mer var för sig.

Tankar om förslag

Asymmetriska förslag, tankar?

Det fanns tidigare en firma i Västerås som tillverkade en modell av lastväxlare, LS 16, som var asymmetrisk. Den hade en stor tippcylinder. Problemet var att cylindern var så stor att den inkräktade på standardens föreskrifter för frigång vid flaket, vilket gjorde att det fanns en risk för krock när lastväxlaren användes.

Joabs hookmaster (finsk design) påminner om Livab, fast innervaggan dras fram på en kuggstång istället för enligt ”truckprincipen” (det vill säga hydrauliskt med utväxling via kedjesystem).

Ska en cylinder användas bör den vara centralt monterad då lastväxlare inte i regel är vridstyva, något som tidigare nämnts varit ett klagomål hos kunder både hos Livab men även hos Hookmaster.

Lastväxlare Livab, speciellt 32:an, är trång. Det finns mycket slangar, kedjor och profiler som ska passa. Även skjutcylindern ska få plats. Detta är sådant som hindrar Livab från att enkelt bli kompakt, men kanske kan något här passas asymmetriskt.

Hur långt fram/bak skulle cylinderinfästningen på hjälpram och ytterstativ kunna flyttas (utan att drastiskt ändra ytterstativ)?

Det är inte jättenoga uträknat men såklart beror mycket på hydraulcylindrarnas specifikationer. Ett fenomen som uppstår när flaket är på väg ner den sista biten innan det ”landar”, tippcylindern är då mycket vinklad, är att det lätt blir ryckigt och landningen blir hård. Detta beror på den höga utväxlingen som uppstår i och med geometrin.

Bilaga 2 Intervju service/reparation

Intervjuad person Veine Wictorsson, service/reparation. Datum: 1/4

Produkten

Vilken typ av reparationer är vanligast? Vad går sönder? Hur kan detta avhjälpas?

Löpvagnen på 26:an, men ibland även 32:an, går oftast sönder. 32:ans löpvagn viker sig under böjmomentet, avhjälps idag med en tredje förstärkningsplåt mellan de befintliga plåtarna.

26:an spricker ofta i svetsfogar vid cylinderinfästningen, vid stubben (hjälpramen). Beror troligen på att den sviktar en del under last. Det är vinkelplåtssvetsfogarna som spricker.

Vilken typ av service är vanligast? Hur skulle denna kunna underlättas alternativt elimineras?

Det är svårt att vara generell, det är en översyn, slangar och annat som är slitet byts. Det är dock vid såsom glapp i torninfästningen på vaggan (AL 26) bättre att ge ”konstgjord andning” i form av att lösa problemet med att svetsa dit en ring och ersätta med en längre sprint (därmed få bort glappet). Detta är en smidigare och billigare åtgärd än att byta hela vaggan.

Brytrullarna bak ger sig ofta och måste bytas. Byte av kedjor är vanligt, samt att dessa spänns. Åkare är ofta dåliga på att smörja lastväxlarens kedjor. Lagringar i tornet byts samt tillhörande sprint. Glidplattor byts också.

Skulle du vilja ändra något på produkten och varför?

(AL 32) Det är väldigt noggrann passning vilket gör det jobbigt att montera och mecka med den. Att göra den luftigare vore bra. Att spänna kedjorna är trångt. ”Vi har lärt oss att göra det, men det är lite krångligt.”

Konkurrens

Vilka skillnader ser ni angående service och reparation på Livab och andra lastväxlare?

På grund av komplexiteten är den mer serviceintensiv än lastväxlare med en enklare lösning. (exempelvis Multilift). Det finns exempelvis mer kedjor och glidplattor etcetera att ta hand om, på grund av komplexiteten.

De induktiva givare som sitter på lastväxlaren är en källa till krångel, det finns förare som har reserver i hytten. De sitter till exempel vid flaklåsen och i slutet av löpvagnens bana, och går ofta sönder. (Notering, givarna i sig är nog välfungerande men då en lastväxlare naturligt tar en del stryk som ofta är väldigt svår att förutse, kommer givare att gå sönder om de sitter där de måste sitta.)

Kundrelation

Vad klagar kunderna på? Vad är roten till problemet?

Ett klagomål som ofta hörs är att de går snett, det vill säga tippcylindrarna går med olika hastighet. Detta avhjälps med en flödesfördelare, reaktionerna tycks vara goda men åtgärden är relativt ny. (En flödesfördelare sitter även på 36:ans puttcylindrar.)

Vad gillar kunderna? Vad är källan till detta?

Smidigheten, ”de kan inte tänka sig nått annat”. Uppgifterna de utför kräver att de kan köra i låga utrymmen.

Bilaga 3 Intervju sälj

Intervjuad person Anders Lindblom, försäljning Sverige. Datum: 24/3

Intervjufrågor sälj

Hur stor andel av marknaden står Livab för av lastväxlare? Vilka är de största konkurrenterna?

Livab står för ungefär 3-4% av marknaden för lastväxlare. Konkurrenter är Joabs olika lastväxlare, Multilift som säljs av HIAB, Hinz Palift och Sörlings lastväxlare. Av dessa är det endast Joab som är svensktillverkade, de har sitt säte i Göteborg. Ingen av lastväxlarna är dock lika flexibel som Livab.

Hur stor andel av försäljningen av Livab står AL 26 respektive AL 32 för?

AL 26 står för 85% och AL 32 för resterande 15%.

Vilka (materiella) tillbehör säljs för Livab och vilka är populära?

Det finns några tillbehör för högkantställning, främst är det så kallad NB krok och eventuella stödben. Majoriteten av lastväxlare som säljs är dock utan dessa.

Notering: I Sverige säljs Livab främst för sin förmåga att kunna användas i trånga utrymmen såsom parkeringsgarage och källare. Förmågan till högkantställning verkar dock vara en väldigt tung försäljningspunkt utomlands, där den används till att resa silos och cisterner etcetera.

Vilka försäljningsargument brukar ni presentera och vilka verkar sälja?

En tung punkt för vårt lastväxlarsystem är flexibiliteten. Med extremt hög tippvinkel finns möjlighet till högkantställning av silos etcetera men det ger också bättre förmåga att dumpa klibbiga laster (hög tippvinkel gör det lättare att tömma flaket). Rörelsemönstret hos Livab tillåter hantering i låga utrymmen, såsom i garagehus. Det går även att hämta laster som står uppemot en meter under lastväxlaren.

Brukar kunderna fråga efter något ni inte kan ge dem?

De flesta kunder som ringer är redan ganska insatta i vad Livab är för något (och vilka egenskaper den har), så problemet brukar inte uppstå.

Något jag glömt?

På grund av produktens komplexitet och mindre försäljningsvolymer är priset betydligt högre än många konkurrenter. Komplexiteten hos produkten gör även att den blir tyngre och service krävs oftare (mer slitdelar). Bygghöjden blir också högre, då det är mycket som ska få plats (exempelvis skjutcylindern). Livab är dock en mycket stark konstruktion och i och med sina unika egenskaper klarar den jobb som konkurrenterna inte gör. En stor del av användningsområdet för kunder är att hämta och lämna containers inomhus.

Kommentarer

Antagonistförhållande mellan bygghöjden och användningsområdet, bygghöjden är ofta högre än konkurrenterna och användningsområdet är oftast i trånga och låga utrymmen. Även problematiken att dagens AL 26 gränssnitt mot lastbilschassi inte är helt plant gör att lastbilen inte kan vara kort om stora bränsletankar och dylikt ska få plats (tippcylinderinlagringen stjäl plats).

Gränssnittet mot chassi är en tung punkt då många problem härrör från det. Bygghöjden verkar dock svårare att minska.

Viktbesparing är också en prioritering då konstruktionen är stark och begränsningen i lastkapacitet kommer från lagkrav om maxvikt på fordonet (mindre vikt på lastväxlaren tillåter mer vikt och last i containern).

Finns även en hel del möjligheter till förbättring av layout på styrpaneler och val av styrmetoder (enligt Anders) för lastväxlaren. Detta anses inte ingå i arbetet dock, men kan vara värt att betänka.

Bilaga 4 innerstativ kompakt

böj

inspänning

resultat (10 000N)

max=9,9mm deplacement