Modulärt bomsystem Konceptutveckling

Modulärt bomsystem

Konceptutveckling

Emil Stenlund

Högskoleingenjör, Maskinteknik 2018

Luleå tekniska universitet

Institutionen för teknikvetenskap och matematik

Sammanfattning

Jama Mining Machines tillverkar i dagsläget ett antal olika maskiner med olika typer av bomsystem. Då dagens systemlösningar har många brister och är unika för varje maskin har syftet med projektet varit att ta fram ett förbättrat system som är modulärt uppbyggt och som på ett enkelt sätt kan anpassas efter en varierande kravbild. Denna rapport beskriver arbetet med att ta fram ett koncept på hur en sådan lösning skulle kunna se ut.

Arbetet bygger dels på marknadsundersökning för att se hur andra tillverkare med liknade system har löst problemen med stabilitet och glidsystem. Arbetet bygger också på en

idégenerering utförd tillsammans med personal på JAMA, där de fick komma med förslag på lösningar vad gäller glidsystem, profilutformning och cylinderplacering.

De idéerna som kom fram har kombinerats till förslag på lösningar för glidsystem och

profiluppsättning. Profiluppsättningen är hållfasthetsberäknad utifrån krav i IKH 4.30.01 och krav uppställda av JAMA.

Resultatet är en profiluppsättning med 8 stycken profiler med en längd på 2500mm vilket ger en total räckvidd på 15,1m vid användandet av samtliga profiler. Resultatet visar också ett koncept på hur en lösning där samtliga glidplattor skulle kunna bytas utan att demontera systemet.

Framtida arbete bör fokuseras på konstruktion av cylinderinfästning och beräkningar med hänsyn tagen till last från ingående cylindrar.

Abstract

Jama Mining Machines currently manufactures a number of different machines with different types of boom systems. Today's systems have many shortcomings and the solutions are unique to each machine. The purpose of this project is to develop an improved system that is built up by modulus and can easily be adapted to a varied set of demands. This report

describes the work of developing a concept of how a solution for that might look like.

The work is based on a market research made to gather information how other manufacturers with similar systems have solved the problems with stability and sliding systems. The work is also based on an idea meeting held with staff working at JAMA, where they made suggestions that would solve the problem with sliding systems, boom profile and cylinder positioning.

The ideas that came out have been combined to a solution for sliding systems and boom profile shape. The strength of the boom profile is calculated based on requirements in IKH 4.30.01 and requirements set by JAMA.

The result is a set of 8 boom profiles with a length of 2,5 meter, giving the system a total reach of 15,1 meter when using all profiles. The result is also a concept of a solution where all slides could be replaced without disassembling the system.

Future work should be focused on the construction of cylinder attachment and calculations with the load from the cylinders included.

Beteckningar

Beteckning Enhet/värde Beskrivning

µ - Friktionskoefficient

Estål 2,10*10⁷ N/m² Elasticitetsmodul för stål

f m Nedböjning

Fai N Reaktionskraft bakre glidplatta

Fbi N Reaktionskraft främre glidplatta

Ffra N Friktionskraft bakre glidplatta

Ffrb N Friktionskraft främre glidplatta

Fförflyttning N Kraft för att förflytta bomdel

FNai N Normalkraft bakre glidplatta

FNbi N Normalkraft främre gliplatta

g 9,82 m/s² Gravitationskonstanten

H m Profilhöjd

I m⁴ Yttröghetsmoment

lbomdel m Bomdelens längd

linstick m Länden på insticket

lutskjut m Utskjutslängd

mi kg Massa

Mi Nm Moment på profil

Mmax Nm Maxmoment i profil

N st Antal arbetscykler

Ndag st Antal arbetscykler per dag

ns - Säkerhetsfaktor

P N Pålagd last

wb m³ Böjmotstånd

VH m/s Lyfthastighet

σmax N/m² Maximal spänning i profil

σtillåten N/m² Maximal tillåten spänning i profil

ψ - Hisstillskottsfaktor

Innehållsförteckning

1 Inledning ... 2

1.1 Företaget ... 2

1.2 Problembeskrivning ... 2

1.3 Syfte ... 2

1.4 Mål ... 2

1.5 Avgränsningar ... 2

2 Bakgrund ... 3

3 Metod ... 4

3.1 Metodbeskrivning ... 4

3.1.1 Förstudie ... 4

3.1.2 Konceptgenerering ... 4

3.1.3 Konstruktion ... 5

3.2 Förstudie ... 5

3.2.1 Nuvarande system ... 5

3.2.2 Marknadsundersökning ... 8

3.3 Konceptgenerering ... 11

3.3.1 Idegenerering ... 11

3.3.2 Val av bomprofil ... 11

3.4 Konstruktion ... 16

3.4.1 Profildimensioner ... 16

3.4.2 Friktionssystem ... 17

3.4.3 Tillverkning ... 18

3.4.4 Service ... 20

3.4.5 Cylinderplacering ... 23

3.4.6 Beräkningar ... 24

4 Resultat ... 29

4.1 Beräkningar enlig IKH 4.30.01 ... 29

4.2 Beräkningsresultat Lastfall ... 30

4.2.1 Glidplast ... 31

4.2.2 Cylinderkraft ... 32

4.3 Sammanfattning ... 33

5 Diskussion/Analys ... 34

1

5.1 Resultat ... 34

5.2 Marknadsanalys ... 34

5.3 Cylinderplacering ... 34

5.4 Tillverkning ... 34

5.5 Glidsystem ... 34

5.6 Beräkningar ... 35

5.7 Materialval ... 35

5.8 Profilval ... 35

Referenser ... 36 Bilaga 1 – Belastningssimuleringar

Bilaga 2 – Beräkningstabeller Bilaga 3 – Kravspecifikation

2

Inledning 1.1 Företaget

Jama Mining Machines (JAMA) är ett företag som bedriver sin verksamhet i Skelleftehamn utanför Skellefteå. De tillverkar och säljer framförallt maskiner till gruvindustrin, störst fokus ligger på tunneldrivning malmbrytning, service och säkerhet (Jama Mining Machines, u.d.).

1.2 Problembeskrivning

Jama Mining Machines tillverkar i dagsläget ett antal olika maskiner med olika typer av bomsystem. Då i princip varje ny maskin som tillverkas inte är den andra lik vad gäller krav på bland annat räckvidd och last, så leder det till att nya bommar konstrueras för varje projekt.

De nuvarande bommarna upplevs instabila, klumpiga, svårtillverkade och dyra.

1.3 Syfte

Syftet med projektet är att ta fram ett standardiserat teleskopiskt bomsystem som på ett enkelt sätt kan anpassas efter en varierande kravbild. Genom att ta fram ett modulärt system utan de brister som nuvarande konstruktioner har kan användarupplevelsen förbättras och kostnader för tillverkning och konstruktion reduceras.

1.4 Mål

Genom analys av nuvarande system, marknadsundersökning och beräkningar ta fram ett självcentreande modulärt bomsystem med förbättrad underhållsmässighet och som uppfyller de säkerhetskrav som finns.

1.5 Avgränsningar

 Endast teoretiska beräkningar utförs.

 Fullständiga beräkningar utförs endast på två exempelfall framtagna av Jama Mining Machines. Finns beskrivna i kravspecifikationen (bilaga 3).

 Infästningar konstrueras inte då dessa kan skilja sig mycket beroende på vilken maskin det handlar om.

3

Bakgrund

Teleskopiska bommar används på maskiner där det finns krav på varierande arbetsavstånd.

Arbetsavståndet kan variera från någon enstaka meter till tiotals meter. I Figur 1 ses en typisk kranarm bom som används på JAMA som har utrustats med en korg för personbefordran, den röda rektangeln visar bommen.

Figur 1. Kranarm för personbefordran, sitter på JAMAs Bergbansbil.

Ett annat typiskt användningsområde för en teleskopisk bom är i godshanteringskranar på lastbilar. Något ska kunna lyftas av flaket på lastbilen för att sedan kunna flyttas och placeras 10-tals meter bort lik i Figur 2.

Figur 2. Godshanteringskran med teleskopiskt utskjut. (Cargotec, 2018)

Gemensamt för alla teleskopiska bommar är att de består av profilrör av olika dimensioner, där de olika profilerna är anpassade för att passa i varandra. Längden på profilrören anpassas för att totala utskjutet ska uppfylla det kraven som finns på den specifika bommen.

För att få så stabila konstruktioner som möjligt och minska slitaget på de individuella delarna så lagras profilrören, vanligt är kullager, glidlager eller en kombination. Med hjälp av

hydrauliska cylindrar kan varje enskilt profilrör förflytta sig relativt varandra.

Hydraulcylindrarna anpassas för att klara lasterna. De kan antingen vara placerade inuti rören eller fästas på utsidan.

4

Metod

3.1 Metodbeskrivning

Nedan presenteras de olika stegen som arbetet har genomgått. Arbetssättet bygger på det arbetssätt som har förespråkats under utbildningen Högskoleingenjör maskinteknik vid Luleå tekniska universitet.

3.1.1 Förstudie

Kravspecifikation

I samband med projektets start så upprättades det tillsammans med handledare vid JAMA, en preliminär kravspecifikation. Kravspecifikationens syfte var att begränsa projektets

omfattning och för att se till att projektet levererar det som efterfrågades. Kravspecifikationen kan komma att uppdateras flera gånger under projektets gång.

Nuvarande system

Genom att analysera företagets befintliga produkter ges förståelse för dess uppbyggnad, vilka brister och begräsningar som finns. Analysen görs dels genom att studera CAD modeller och dels genom samtal med personal på JAMA. Det görs också ett studiebesök i gruvan i

Kristineberg där flera av JAMA:s nuvarande system används, detta för att få inblick i hur de används och för att bilda sig en uppfattning om vad servicepersonal och operatörer tycker.

Marknadsundersökning

För att ta reda på vilka lösningar som finns på marknaden och för idéinhämtning, görs en marknadsundersökning av ett urval av företag som tillverkar liknade system.

Marknadsundersökningen utförs genom att besöka respektive företags hemsida samt besök på lokala verkstäder som arbetar med liknade system.

Som en del av marknadsundersökningen görs också en sökning efter aktiva patent för respektive företag.

3.1.2 Konceptgenerering

Idégenerering

För att på enkelt sätt få tillgång till många lösningsförslag att utveckla framtidens lösning utifrån så bjuds personal från ett flertal olika avdelningar in till en idégenerering. De personer som bjuds in är från olika avdelningar, bland annat konstruktion, marknad, service och produktion. Genom att involvera personer med olika bakgrund ges många infallsvinklar och förslag på lösningar.

Val av koncept

De framkomna lösningarna utvärderas och vägs i förhållande till varandra.

Överslagsberäkningar och subjektiva bedömningar görs. De bästa lösningarna väljs och utvecklas vidare mot ett mer fullständigt koncept.

5

3.1.3 Konstruktion

Konceptutveckling

De valda lösningarna utvecklas mot mer kompletta detaljlösningar. Det görs beräkningar och anpassningar av detaljer så att det uppfyller kraven som finns i kravspecifikationen. Det tas fram lösningar på problem som uppkommer längs vägen. Leverantörer kontaktas för att få kunskap om tillverkningsbarhet av detaljer och materialval.

Beräkningar

Beräkningar utförs för att säkerställa systemets hållfasthet. Hållfastheten på profiler dimensioneras enligt Normer för stålkonstruktioner till kranar (IKH 4.30.01 , 1995). Det utförs också beräkningar för att dimensionera glidsystem och för materialval.

3.2 Förstudie

3.2.1 Nuvarande system

Analysen av nuvarande system har gjorts med utgångspunkt från nuvarande laddbomssytem, (Figur 3) då det i första hand är det som framtidens system ska ersätta och det system som JAMA har upplevt störst problem med.

Uppbyggnad

Laddbomsystemet är uppbyggt av tre i varandra passande fyrkantprofiler. Dessa profiler är standardprofiler vars dimensioner har valts för att dels passa i varandra och dels klara de laster den utsätts för.

Figur 3. Nuvarande laddbom

För att minska det spel och den friktion som uppstår mellan profilerna används en kombination av lågfriktionsplast och hjul. Baktill är glidplasten skruvad med försänkta skruvar och fram sitter glidplasten försänkt i påsvetsade lådor. Dessa lådor har ställskruvar som gör det möjligt att justera det spel som uppstår mellan profilerna. Fram undertill sitter det hjul i en boggi som den utskjutande profilen rullar på. Se Figur 4 från befintlig CAD-modell.

6

Figur 4. Nuvarande friktionssystem.

Cylindrar för de inre utskjutet är placerade undertill, cylinder för det yttre utskjutet är placerat i bommen (se Figur 5).

Figur 5. Nuvarande bom med cylinderplacering.

Problemområden

Bomprofilen

Toleranserna på standardprofilerna är dåliga vilket leder till att det är svårt att få till ett bra spel mellan profilerna. Standarderna tillåter att bland annat rakheten kan variera upp till 0,2 procent, yttermåtten 1 procent och tjockleken upp till 10 procent (BE Group, 2017). Det är små variationer som på långa avstånd och i kombination med andra profiler gör att det är svårt att få till rätt spel. Det som kan vara ett bra spel i hopskjutet läge kan vara för trångt i utskjutet läge vilket gör att utskjutet går tungt. Det gör också att glidplattor slits onödigt mycket.

Nuvarande fyrkantiga tvärsnitt tillsammans med dåliga toleranser gör också att bommen i vissa fall upplevs instabil vid längre utskjut.

7 Friktionssystemet

Då glidplattorna dels sitter i påsvetsade lådor och dels fastskruvade i den utskjutande

bomdelen så kan dessa endast bytas efter demontering, vilket är en tidskrävande process. Den bakre glidplattan belastas hårt av de försänkta skruvarna som får ta upp hela kraften. De främre hjulen belastas hårt vilket gör att de pressas in i utskjutande bom efter en tids användande (Figur 6).

Figur 6. Nuvarande bom belastas hårt.

Cylinderplacering

Placeringen av den inre cylindern skapar problem. När bommen av naturlig anledning hänger ner i utskjutet läge så kommer cylindern som är placerat undertill att vilja pressa den ännu mer neråt när den försöker dra ihop den, detta leder till ökad reaktionskraft på glidplattor och hjul. Förklarande bild nedan (Figur 7) där pilarna visar var de ökande krafterna uppstår.

Figur 7. Ökande reaktionskrafter pga. av cylinderplacering.

8

3.2.2 Marknadsundersökning

Den information som presenteras nedan har framkommit genom att besöka respektive företags hemsida. Vad gäller informationen om Komatsu:s bomsystem så gjordes ett besök på deras serviceverkstad i Skellefteå. Val av företag att undersöka gjordes utifrån diskussion med handledare.

De patent som nämns nedan har kommit fram genom sökning i patent- och

registreringsverkets databas (http://was.prv.se). Där sökningarna gjorde på de olika företagens namn. De aktiva och relevanta patenten gicks igenom. För de fallen där antalet träffar var många studerades bara de 50 första träffarna.

Palfinger

En österrikisk tillverkare av fordonsmonterade kranar. Störst på världsmarknaden med 35 procent av den. Har någon produkt i de flesta produktkategorierna vad gäller

fordonsmonterade kranar. Både godshanterande kranar och kranar för personbefordran (https://www.palfinger.com/en/emea). Nedan presenteras vad som framkommit vid besök av deras hemsida och via patentsökningen.

- Majoriteten av produkterna har ett 6-kantigt tvärsnitt.

- Glidplattor som friktionsreducerande system.

- Cylindrar placerade upptill

- Har en patenterad lösning med fjäderbelastade glidplattor (SE1515056.T3) vilket enligt patenten på ett enkelt sätt ska reducera spelet mellan profiler (Figur 8).

- Har patenterat ett droppformat tvärsnitt (SE2185462.T3). Vilket enligt patentet ska vara enklare att tillverka (Figur 9).

Figur 8. Patenterade fjäderbelastade glidplattor.

9

Figur 9. Patenterat droppformat tvärsnitt.

Hiab

Svensk tillverkare av fordonsmonterade kranar och lasthanteringslösningar. Allt från

timmerkranar och styckegodskranar till påhängstruckar, lastväxlare och bakgavellyftar. Fokus har lagt på deras styckegodskranar. Besöket av deras hemsida(https://www.hiab.com/sv- SE/company/) visar

- 6 - kantigt tvärsnitt på bomdelar - Utanpåliggande cylindrar.

- Smörjningsfritt glidsystem, bestående av glidplast upp och nertill.

Figur 10. En typisk Hiab-kran.6-kantingt tvärsnitt, utanpåliggande cylindrar och glidplattor. (Egen bild)

10 Komatsu forest

Svensk tillverkare av skogsmaskiner och skogsmaskinskranar. En av världens största tillverkare. Efter besök på deras hemsida (https://www.komatsuforest.se)och ett besök vid deras verkstad. Har följande framkommit

- Rektangulärt tvärsnitt på bomdelar.

- ”Glidpuckar” på sidan som gör att spel kan justeras från utsidan.

- Ingen smörjning av glidytor.

- Glidplattor fram uppe/nere hålls på plats av en metallram som sticks in framifrån - Glidplattor bak ligger i en metallram på bomdelen.

Figur 11. En typisk kran från Komatsu Forest, rektangulärt bomtvärsnitt, justerbara glidpuckar. Redigerad bild (Komatsu Forest, 2018).

11

3.3 Konceptgenerering 3.3.1 Idegenerering

Idegenereringen utfördes tillsammans med personal på JAMA. Den utfördes genom att först introducera deltagarna till problembeskrivningen och nuvarande problemområden vilka hade sammanfattas till.

1. Friktionssystemet 2. Cylinderplaceringen 3. Bomprofilen

De fick sedan fundera fritt individuellt på respektive problemområden och skriva ner alla sina förslag på lösningar och förbättringar. Därefter presenterades förslagen för övriga gruppen, förslagen diskuterades. Efter att alla presenterat sina idéer fick de fundera ut en sammansatt lösning som skulle lösa flertalet av problemen. Detta resulterade i tre huvudspår för en sammansatt lösning, där den stora skillnaden mellan lösningarna var profiltvärsnittet.

Profiltvärsnittskoncepten var ett vridet kvadratiskt, ett 5 - kantigt och ett 6 - kantigt tvärsnitt, se Figur 12.

Figur 12. Koncept på profiltvärsnitt.

Övriga genomgående förslag från Idégenerering var

- Cylinderplaceringen bör vara på ovansidan profilen för att minska brytande moment.

- Bockade profiler för bättre toleranser.

- Välj glidmaterial som klarar kraven.

3.3.2 Val av bomprofil

Konceptutvärdering

För att kunna bestämma vilken profil som är mest fördelaktig i en framtida produkt behövde de jämföras mot kravspecifikationen (Bilaga 3 – Kravspecifikation). De kriterierna som ansågs bero på profilen plockades ut och jämfördes. De kriterier som valdes ut var

- Hållfasthet - Mäts i maximal Von Mises spänning.

- Tillverkningsbarhet – Bedömning av tillverkare.

- Vikt – Vikt i kg.

- Design – Bedömning av handledare.

- Implementerbarhet – Bedömning av handledare.

135°

135°

12 För att kunna jämföra dessa kriterier togs konceptprofiler fram. För att ta fram dessa så ritades först en referensprofil upp i Solidworks, nuvarande laddbomsprofil, sedan simulerades ett lastfall där balken spändes fast för att sedan belastas med 10 000 N längst ut, se Figur 13.

10 000 N valdes för att det ansågs vara en rimlig belastning för profilen. De nya profilerna skulle sedan matcha nedböjningen vid samma belastning. I Tabell 1 presenteras

referensprofilen och de framtagna profilförslagen som användes vid jämförelsen och i Figur 14 definieras höjd och bredd för de olika profilerna. I Bilaga 1 – Belastningssimuleringar finns simuleringarna för alla profiler.

Figur 13. Simuleringen av den belastade referensprofilen

13

Tabell 1. Referensprofilen och de framtagna profilförslagen

Egenskap 6-kantprofil 5-kantprofil Vriden kvadrat Referensprofil

Bredd(mm) 130 163 180 180

Höjd(mm) 240,4 213,2 238,0 180

Längd(mm) 2000 2000 2000 2000

Godstjocklek(mm) 10 10 10 10

Massa(kg) 88 95 102 102

Material s355N s355N s355N s355N

Belstning(N) 10000 10000 10000 10000

Nedböjning(mm) 4,2 4,2 4,2 4,2

Von Mises (Mpa) 79,34 82,15 81,17 62,65

Figur 14. Definition av höjd och bredd för de olika profilerna.

Hållfasthet

Eftersom att samtliga profiler har samma nedböjning så representeras hållfastheten av den maximala spänningen som uppstår i profilen. Den maximala spänningen plockades ur simuleringen som är gjord för respektive profil.

Tillverkningsbarhet

Tillsammans med nuvarande tillverkare av JAMA:s bomsystem (Guldstadens Mekaniska) gjordes bedömningen av respektive profils tillverkningsbarhet. Där Daniel Fahlgren vid (personlig kommunikation, 5 maj 2017) fick ranka profilerna efter tillverkningsbarhet och det blev den rankingen som blev bedömningen av respektive profils tillverkningsbarhet.

Vikt

För att ta reda på vikten för respektive profil används funktionen Massproperties i Solidworks. En funktion som på ett enkelt sätt beräknar vikten för en modellerad kropp.

Design

Tillsammans med handledare gjordes bedömningen vilken av profilerna som var mest tilltalade estetiskt.

14 Implementerbarhet

Tillsammans med handledare gjordes en bedömning av vilken av profilerna som troligtvis skulle vara lättas att implementera, det vill säga hur enkelt skulle den gå anpassa till nuvarande system och hur enkelt skulle den vara att förbättra i framtiden.

Jämförelsemetoder

Viktningsmatris

För att bestämma olika krav och önskemåls betydelse vid val av olika lösningar kan en viktbestämningsmatris likt den som beskrivs i Produktutveckling (Johannesson, Persson, &

Pettersson, 2013, s. 188) användas. Den byggs upp genom att jämföra de olika kriterierna mot varandra i. De olika kriterierna jämförs parvis. Det kriteriet som anses viktigare än

jämförelsekriteriet ges 1 poäng, lika viktigt ges 0,5 poäng och mindre viktigt ges en 0 poäng.

Varje rads totala poäng summeras. Poängen divideras sedan med den totalt utdelade poängen vilket ger en kriterievikt. Se exempel nedan Tabell 2.

Tabell 2. Viktningsmatris.

Viktning

Önskemål 1 Önskemål 2 Önskemål 3 Önskemål 4 Önskemål 5 Önskemål 6 Totalt Kriterievikt

Önskemål 1 * 1 1 0 0,5 1 3,5 0,2

Önskemål 2 0 * 1 1 1 1 4 0,3

Önskemål 3 0 0 * 1 0,5 1 2,5 0,2

Önskemål 4 1 0 0 1 1 1 4 0,3

Önskemål 5 0,5 0 0,5 0 * 0 1 0,1

Önskemål 6 1 0 0 0 0 * 1 0,1

Totalt 16 1

Kriterieviktsmatris

För att kunna välja den bästa lösningen så måste olika lösningar på något sätt beskrivas utifrån hur väl de uppfyller de ställda kraven. Ett sätt att göra det är med hjälp av en

kriterieviktsmatris (Johannesson, Persson, & Pettersson, 2013, s. 191) där varje lösning ges betyg för varje egenskap utifrån en given skala (1–5). Betyget multipliceras sedan med en viktpoäng vilket ger en meritpoäng. Summan av meritpoängen ger den totala meritpoängen för respektive lösning. Denna poäng jämförs med en ideallösning som ges högsta betyg för alla egenskaper. På detta sätt går det att se vilken som är den bästa lösningen och hur väl den uppfyller de ställda kraven.

15 Viktning

För att kunna bestämma respektive egenskaps betydelse vid valet av lösning så ställdes de olika kriterierna upp i en viktningsmatris likt den beskriven i Produktutveckling (Johannesson, Persson, & Pettersson, 2013), med den enda skillnaden att när kriterierna jämförs med sig själva ges de 0,5 poäng i stället för 0. Detta gjordes för att få med kriteriet för design trots att det ansågs minst betydelsefullt av alla kriterier. Se viktningsmatris nedan Tabell 3.

Tabell 3. Viktningsmatris där olika kriterier jämförs med varandra.

Val av profilkoncept

För att jämföra de nya profilerna i förhållande till varandra ställs de upp in en

jämförelsematris där varje profil är rankad i förhållande till de andra (1-3). Den profilen som ansågs bäst i förhållande till de andra vad gällde en viss egenskap gavs en 3a, sämst gavs en 1a. Detta är en förenklad version av den som beskrivs i Produktutveckling (Johannesson, Persson, & Pettersson, 2013, s. 193). Skillnaden är bland annat att de aldrig jämförs med en ideallösning och att betygen som delas ut bara är i förhållande till de andra lösningarna. Detta resulterar i att den lösningen som kommer fram inte på något sätt beskriver hur väl den löser alla problem bara att det är den bästa lösningen av de olika alternativen. Nedan visas

jämförelsematrisen (Tabell 4) med respektive profils ranking i varje egenskap (R), viktat rankingvärde (V) och vilken profil som på bästa sätt uppfyller kraven för vidareutveckling.

Vid val av profilkoncept tas inte referensprofilen med då den inte är intressant i för framtida system.

Hållfasthet

Tillverkningsbarhet Vikt

Design

Implementerbarhet Poäng

Vikt

Hållfasthet 0,5 1 1 1 1 4,5 0,36

Tillverkningsbarhet 0 0,5 0 1 0 1,5 0,12

Vikt 0 1 0,5 1 0 2,5 0,2

Design 0 0 0 0,5 0 0,5 0,04

Implementerbar 0 1 1 1 0,5 3,5 0,28

Totalt 12,5 1

16

Tabell 4. Jämförelsematris för de olika profilförslagen

6-kant 5-kant

Vriden kvadrat

Vikt R V R V R V

Hållfasthet 0,36 2 0,7 2 0,72 1 0,36 Tillverkningsbarhet 0,12 2 0,2 1 0,12 3 0,36

Vikt 0,2 3 0,6 2 0,4 1 0,2

Design 0,04 3 0,1 2 0,08 1 0,04

Implementerbarhet 0,28 3 0,8 2 0,56 1 0,28

Totalt 1 13 2,5 9 1,88 7 1,24

Utveckla vidare JA NEJ NEJ

3.4 Konstruktion

Större delen av konstruktionsarbetet har bedrivits på ett iterativt sätt, där lösningar har konstruerats för att sedan utvärderas och beräknats, vilket har lett till anpassningar och nya beräkningar. Beräkningar har gjorts i Microsoft Excel 2016 och konstruktionen har skett i Solidworks 2017.

3.4.1 Profildimensioner

Då utskjutslängden är relaterad till det totala systemets räckvidd och antalet moduler, så gjordes tillsammans med handledaren första ansats att en lämplig utskjutslängd skulle vara 1800mm, dels för att matcha slaglängden på nuvarande laddbomsprofil och dels för att det ska finnas utrymme för infästning av hydraulcylindrar.

Instickslängd är den längd som bomdelarna överlappar varandra. Den del som påverkar reaktionskraften som uppstår på glidplattor. Genom ytterligare en ansats bestämdes att insticket skulle vara 700 mm.

Dessa två längder sammantaget ger att en total profillängd på 2500 mm. En bomlängd på 2500 mm och medför att antalet steg blir 8 stycken (numrerade 0–7) för att räckvidden ska bli 15 m.

Genom att anta att den yttersta profilen ska klara samma last som nuvarande laddbomsprofil, så blir den yttersta profilen dimensionerande och de andra ett resultat av den föregående profilens dimensioner plus det spel som krävs för att rymma glidplasten. Beräkningar görs för att hela tiden säkerställa att de maximala spänningarna inte överskrids och att materialvalet är rätt. I Figur 15 visas samtliga profilsteg.

17

Figur 15. Översiktsbild på samtliga profiler sammansatta.

3.4.2 Friktionssystem

Efter diskussion med handledare så bestämdes det vid val av friktionssystem så skulle det fokuseras på ett system som är uppbyggt av glidplast. Då det i första hand är det som JAMA är intresserade av. Då glidplast finns i alla möjliga former och med alla olika sorters

egenskaper så kontaktades företaget Christian Berner AB. De är det företag som i dagsläget är leverantör av glidplast till JAMA. Nedan presenteras information som framkom i samtal med säljare tekniska plaster Anders Johansson (personlig kommunikation, 5 maj 2017).

Enligt honom kommer det att vara det maximala yttrycket som kommer att vara avgörande vilken plast som är mest lämpad. Nedan (Tabell 5) presenteras några förslag på lämpliga plaster med ett urval av mekaniska egenskaper. Dessa plaster är plaster som använts med framgång i liknade system. Samtliga plaster är kemikaliebeständiga och slittåliga.

Tabell 5. Förslag på glidplaster efter kontakt med leverantör.

Egenskap Oilon Robalon RM CB PET- HP

Uppbyggnad Polyamid med ingjutna oljedroppar

Högdensitetpolyeten med smörjande tillsatser

Termoplastisk Polyester

Friktionskoefficient

(mot stål) 0,13 - 0,18 0,1 - 0,16 0,2 - 0,25

Max yttryck som

glidlager(N/mm^2) 20 10 35

Densitet 1,14 0,95 1,38

Kostnad ca (kr/m^2)

(10mm) 2264 994 1645

För att sedan välja plast så väljs den plast enligt som beräkningar klarar yttrycket som uppstår, och har lägst friktion då den i ett senare skede kan komma att påverka valet av cylindrar.

18

3.4.3 Tillverkning

För att på ett bra sätt få fram hur tillverkningen av den valda profilen ska gå till så

kontaktades Daniel Fahlgren på Guldstadens mekaniska, nuvarande tillverkare av JAMA:s bomsystem.

Enligt honom finns det egentligen två huvudspår för tillverkning av den valda profilen. Bägge bygger på att två bockade profiler svetsas ihop. Antingen svetsas de uppe och nere eller så svetsas de mitt på sidan, Figur 16. Fördelar med profilen som svetsas uppe och nere är att det behövs ingen fogberedning, det krävs en bock mindre för varje profil och det är minst

problem med formförändring (Daniel Fahlgren, personlig kommunikation, 2 maj 2017).

Figur 16. Förslag på tillverkning.

Fördelen med att tillverka profilen genom att den svetsas mitt på sidan blir då att svetsen hamnar i det spänningsfria området. Skulle svetsen vara dålig på något ställe påverkas inte spänningen som profilen klarar av. Se nedan för simulering av en profil som belastas med 10 000 N, Figur 17 en profil utan svets, Figur 18 urtaget 3mm spår på sidorna för att simulera en dålig svets och Figur 19 med ur tag upptilll. Det som kan ses är dels

spänningsfördelningen. Det är lägst spänning mitt på sidan och maximal uppe och nere längst mot inspänningen. Det som mer kan ses är att en svets mitt på sidan inte påverkar den

maximala späningen nämnvärt (0,7 N/m² skillnad) mot jämfört med en svets uppe (4 N/m² skillnad).

19

Figur 17. Belastad profil utan svets.

Figur 18. Belastad profil med svets på sidan.

Figur 19. Belastad profil med svets uppe och nere.

20

3.4.4 Service

Under detta kapitel redovisas de lösningar som tagits fram att förenkla service och utbyte av gliddelar utan att demontera hela bomsystemet. Liknade uppbyggnad för alla profiler.

Lösningarna dimensioneras bara efter vilken profil de sitter på. I Figur 20 ses en översiktsbild på två steg. Vid konstruktion av lösningar har utgångspunkten varit att lämna ovansidan av profilerna rena i den utsträckning det går, detta för att det i framtiden ska vara lätt att kunna konstruera infästningar för hydraulcylindrar för respektive utskjut.

Figur 20. Översiktsbild lösningar glidssystem.

Bakre glidplattor

Lösningen för de bakre glidplattorna är att bytet ska ske bakifrån. Glidplattorna ligger i urskurna hål i bommen, runt hålen svetsas en metallram. Se Figur 21.

Figur 21. Fastsvetsad ram för fastsättning av bakre glidplattor.

I hålet läggs glidplasten och ovan på den en tryckplatta och ett lock, se Figur 22. Locket har en kant baktill som gör att glidplattan hålls på plats. De stora ställskruvarna mitt på är för att kunna justera spelet mellan profilerna vid montering och när plattorna börjar bli slitna. När skruvarna dras åt pressar det på tryckplattan som i sin tur pressar glidplasten utåt och minskar

21 spelet mellan profilerna. När önskat spel uppnåtts låses skruvarna med muttern.

Figur 22. Komplett lösning för bakre glidplattor nertill. Med olika delar utmärkta.

För de övre glidplattorna (se Figur 23) så sker bytet genom att skruvarna som håller fast stopplåten lossas. De finns ett spår i bommen och ett hål i glidplattan där en krok eller motsvarande kan stickas in för att dra plattan bakåt. Ramen som finns runt om förhindrar plattorna att röra sig utan att skruvar behöver användas.

Figur 23. Lösning bör de bakre glidplattorna upptill.

Främre glidplattor

För de främre glidplattorna finns det liknade lösningar. För glidplattorna undertill så ligger plasten i ett utskuret hål bommen, runt hålet svetsas en metallram som locket kan skruvas i, se Figur 24.

22

Figur 24. Svetsad ram för de främre glidplattorna.

På plasten ligger en tryckplatta och ovanpå tryckplattan ligger locket som skruvas i

metallramen. De stora skruvar mitt på locket är till för att justera spel mellan profilerna vid montering och när plattorna börjar bli slitna. Skruvarna låses med mutter. Se Figur 25.

Figur 25. Lösning för de främre glidplattorna undertill.

För de övre glidplattorna så ligger de i en ram och på samma sätt som de bakre plattorna är stoppade från att glida framåt av en plåt som är skruvad som stopp. För att plattorna inte ska falla ner på grund av gravitationen så har plattorna och ramen en fräst kant, se Figur 26.

23

Figur 26. Lösningen för de främre glidplattorna upptill.

3.4.5 Cylinderplacering

Genom att lämna övre delen av bommodulerna fri så blir en framtida placering av cylindrarna enklare. Figur 27 visar ett skissartat förslag på hur en cylinderplacering skulle kunna se ut.

Figur 27. Förslag på cylinderplacering.

24

3.4.6 Beräkningar

Yttryck glidplast

Då yttrycket är starkt beroende av vilken kraft som påverkar glidplasten så beräknades först den summerade reaktionskraften som respektive bomdel för med sig till just den glidplattan.

Först genom en friläggning, se Figur 28.

Figur 28. Friläggning av en bomdel.

Genom friläggningen kan momentjämvikt kring Fbi ställas upp

𝑀 = −𝐹 ∗ 𝑙 + 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ 𝑙 𝑙

2 + 𝑀_𝑖+1 = 0 (1)

Vilket ger reaktionskraften på den bakre glidplattan Fai

𝐹 =

∑ 𝑀 +𝑚_𝑖∗ 𝑔 ∗ 𝑙_{𝑢𝑡𝑠𝑘𝑗𝑢𝑡−}𝑙_{𝑏𝑜𝑚𝑑𝑒𝑙} 2 𝑙

(2)

Kraftjämvikt ger reaktionskraften på den främre glidplattan Fbi

𝐹 = 𝐹 +

𝑚

∗ 𝑔

Genom att komposantuppdela krafterna (Figur 29) som verkar fram(Fbi) och bak (Fai) så erhålls den normalkraftkraft (FN) som är vinkelrät mot glidplattorna. Den kraft som skapar yttrycket.

25

Figur 29.Komposantuppdelning av krafter som verkar på glidplattorna.

𝐹 = 𝐹𝑎 ∗ cos (45) (4)

𝐹 = 𝐹𝑏 ∗ cos (45) (5)

Från den kan sedan yttrycket på respektive glidplatta beräknas där antagandet är att hela glidytan ansätts av kraften.

𝒑 = 𝐹

2 ∗ 𝐴

(6)

Vid beräkning av glidplattorna så antas de glidplattor som påverkar det utskjutet tillhöra den bomdelen. Trots att den främre glidplattan egentligen tillhör den föregående bomdelen, se Figur 30.

Figur 30. Definition främre och bakre glidplatta.

Kraft för att förflytta bomdelar

Den kraft som krävs för att förflytta respektive bomdel erhålls genom att beräkna den friktionskraft som uppstår. Figur 31 visar friläggning av en bomdel och krafterna som påverkar en förflyttning i horisontellt led.

26

Figur 31. Friläggning av bomdel.

Genom en kraftjämvikt ges

𝐹_ö = 𝐹 + 𝐹 (7)

Där

𝐹 = 𝐹 ∗ μ (8)

𝐹 = 𝐹 ∗ μ (9)

μ = materialberoende friktionskoefficent

𝐹_ö = (𝐹 + 𝐹 ) ∗ μ

(10)

Tillsammans med ekvation (4) och (5) ger

𝐹_ö = (𝐹𝑎 ∗ cos (45) + 𝐹𝑏 ∗ cos (45)) ∗ μ

(11)

Vilket ger den kraft det krävs för att förflytta en bomdel vilket i sin tur leder till kraven på hydraulcylindrarna.

Maximal spänning

Genom antagandet att varje bomdel är stelt förbundna med varandra kan de antas vara en fast inspänd balk som belastas med momentet som de yttre profildelarna och lasterna skapar.

Maxmomentet för respektive profil uppstår där den fasta inspänningen är. Se Figur 32 för exempel på maxmoment för profil två i ett system med tre delar.

27

Figur 32. Exempel på krafter verkande på en bom med två utskjut

Maximal spänning i respektive profil få genom att enligt (Institutionen för hållfasthetslära, 2014, s. 61)

𝜎 = 𝑀

𝑊

(12)

𝑊 = 𝐼

𝐻 2

(13)

𝜎 = 𝑀

𝐼 𝐻 2

(14)

I är en variabel som beror av tvärsnittet och är unikt för varje profil och plockas ur Solidworks (Section properties). H är höjden på profilen och plockas också ur Solidworks.

Maximal nedböjning

Maximal nedböjning av respektive profil beräknas som för en fast inspänd balk enligt (Institutionen för hållfasthetslära, 2014, s. 356)

𝑓 =𝑀 𝑙

2𝐸 _å 𝐼

(15)

28 Beräkningar enligt IKH

Vid beräkning av hållfastheten hos kranarmar som utför lyft måste hänsyn tas till alla verkande krafter. (IKH 4.30.01 , 1995, s. 3).

Maximal tillåten spänning

Maximal tillåten spänning i en kranarm bygger enligt IKH 4.30.01 (IKH 4.30.01 , 1995) på ett beräknat antal arbetscykler eller lastcykler.

𝑁 = 𝑁 ∗ antalarbetsdagar

år ∗ år i drift (16)

Genom det beräknade antalet arbetscyklerna så väljs spänningscykelgrupp enligt tabell 14 (IKH 4.30.01 , 1995, s. 26). Utifrån spänningscykelgruppen och ett uppskattat

spänningskollektiv ges en driftklass. Driftsklassen tillsammans med stålkvalité och anvisningsfall (IKH 4.30.01 , 1995, s. 25) ger den maximalt tillåtna spänningen(σmax) i respektive konstruktionsdel tabell 17 (IKH 4.30.01 , 1995, s. 28).

Tillskottskrafter

Rörelsen i själva lyftet kommer att bidra med krafter som kan uppskattas med hjälp av en hisstillskottsfaktor ( (IKH 4.30.01 , 1995, s. 6). Först uppskattas en lyftklass enligt tabell 2a (IKH 4.30.01 , 1995, s. 6). Lyftklassen tillsammans med lufthastighet gör att en

hisstilskottsfaktor kan beräknas enligt tabell 2 (IKH 4.30.01 , 1995, s. 6). Hisstillskottsfaktorn multipliceras sedan med de på systemet verkande krafterna.

Säkerhetsfaktor

Genom att relatera den maximala spänningen till den tillåtna ges säkerhetsfaktorn, se nedan.

𝑛 =𝜎 _å 𝜎

(17)

29

Resultat

Här presenteras det resultat som framkommit under projektets gång.

4.1 Beräkningar enlig IKH 4.30.01

Maximal spänning Antal arbetscykler

𝑁 = 30 ∗𝐶𝑦𝑘𝑙𝑒𝑟

𝑑𝑎𝑔 ∗ 280𝑑𝑎𝑔𝑎𝑟

å𝑟 ∗ 10år = 75 000 𝑐𝑦𝑘𝑙𝑒𝑟 (18)

Ger spänningsgrupp N1 tillsammans med ett uppskattat spänningskollektiv till medel så ger det driftsklass B3. B3 tillsammans med antaget avvisningsfall W0 och stålkvalité S355 ger

𝜎 _å = 252 𝑁

𝑚𝑚

(19)

Beräknad hisstillskottsfaktor

Uppskattad lyftklass till H3 ger histillskottsfaktor

𝜓 = 1,3 + 0,396 ∗ 𝑉 (20)

Tillsammans med uppskattad hastighet på 0.3m/s ger det

𝜓 = 1,3 + 0,396 ∗ 0,3 = 1,4188 (21)

30

4.2 Beräkningsresultat Lastfall

Nedan presenteras resultatet och beräkningarna av lastfallen uppställda av JAMA.

Beräkningar utförda enligt avsnitt Beräkningar3.4.6 Beräkningar.

Materialval.

De material som är valt för konstruktionen och beräkningar är konstruktionsstål med en sträckgräns på 355 MPa (S355) då detta uppfyller kraven för maximal spänning för konstruktionen.

Maximal spänning och nedböjning

Lastfall - maximalt antal utskjut

I Tabell 6 presenteras beräkningsresultatet för maximal böjspänning och nedböjning för lastfallet med ett en utskjuten längd på 15,1 m och en pålagd last på 700kg. Fullständiga beräkningstabeller finns i Bilaga 2 – Beräkningstabeller. Som kan ses så ökar den maximal böjspänningen från bomdel 0 till 1 för att sedan minska för varje bomdel till bomdel 4 där den återigen ökar för att sedan minska igen för varje del. Den ökning av maximal böjspänning som uppstår beror på att godstjockleken för den bomdelen är lägre än den föregående. Som också kan ses i tabellen så uppfyller samtliga delar en säkerhetsfaktor på minst 2,0.

Tabell 6. Beräkningar för lastfall med maximalt antal utskjut och last på 700kg.

Bomdel Maxmoment i profil (Nmm)

Nedböjning(mm) Maximal böjspänning (Mpa)

Tillåten spänning (MPa)

Säkerhetsfaktor

0 298935563 2,5 106,1 252,5 2,4

1 216091335 3,1 118,3 252,5 2,1

2 167748463 3,4 114,5 252,5 2,2

3 126945644 3,7 111,0 252,5 2,3

4 92824895 4,8 126,7 252,5 2,0

5 63919344 5,2 117,3 252,5 2,2

6 39247192 5,3 102,0 252,5 2,5

7 18157622 4,6 72,0 252,5 3,5

Lastfall – ett utskjut

I Tabell 7 presenteras beräkningsresultatet för maximal böjspänning för lastfallet med ett utskjut. Ett utskjut ger en total längd på 4,3m och last på 6000kg. Denna kombination har ger en säkerhetsfaktor på 1,9 för den del som är mest utsatt.

31

Tabell 7. Beräkningsresultat för ett utskjut.

Bomdel Maxmoment i profil (Nmm)

Nedböjning (mm)

Maximal böjspänning (N/mm^2)

Tillåten spänning (N/mm^2)

Säkerhetsfaktor

0 376338436 3,2 133,5 252,5 1,9

1 150964361 2,2 82,7 252,5 3,1

4.2.1 Glidplast

Lastfall - maximalt antal utskjut och last på 700 kg

I Tabell 8 presenteras resultat för beräkningar för glidplasten. Dimensioner och maximalt yttryck presenterade. Som kan ses så är det generellt de främre glidplasterna som utsätts för det högre yttrycket.

Tabell 8. Area och belastning för de olika glidplattorna.

Glidplast bak Glidplast fram

Bomdel Area(mm^2) Yttryck(N/mm^2) Area(mm^2) Yttryck(N/mm^2)

0 - -

1 63168 3,46 52700 4,54

2 57528 2,95 36400 5,15

3 48128 2,66 30940 4,63

4 41360 2,27 25220 4,22

5 33464 1,93 19760 3,81

6 27448 1,44 15860 3,08

7 20680 0,89 11700 2,24

Lastfall - maximalt ett utskjut och last på 6000 kg

I Tabell 9 presenteras resultat för beräkningar för glidplasten. Dimensioner och maximalt yttryck presenterade. Även för fallet med ett utskjut är det den främre glidplasten som utsätts för det högsta yttrycket.

Tabell 9. Area och belastning för de olika glidplattorna.

Glidplast bak Glidplast fram

Bomdel Area(mm^2) Yttryck(N/mm^2) Area(mm^2) Yttryck(N/mm^2)

0 - -

1 63 168 2,41 52 700 4,06

Val av glidplast

Det maximala yttrycket som uppstår på glidplasten är 5,15 N/mm². Detta leder till att Robalon RM väljs som glidplast för systemet. Den är billigast, har lägst friktion och klarar

belastningen.

32

4.2.2 Cylinderkraft

Med de totala reaktionskrafterna och friktionskoefficienten för respektive glidplatta ger det den kraft som krävs för att förflytta varje bomdel. Den friktionskoefficient som har använts gäller för stål. För att få en säkerhetsmarginal har även dessa laster multiplacerats med hisstillskottsfaktorn 1,4.

För lastfallet med maximalt antalet utskjut och en pålagd last på 700 kg så presenteras resultatet i Tabell 10. Som kan ses så är den innersta rörliga bomdelen som är svårast att förflytta (bomdel 1), vilket är naturligt då lasten från samtliga delar påverkar hur stor kraft som krävs. Utifrån dessa värden kan sedan hydraulcylindrar dimensioneras.

Tabell 10. Krävd kraft för att förflytta respektive bomdel.

Bomdel Krävd kraft (kN)

0 0

1 73,2

2 57,1

3 43,5

4 32,0

5 22,4

6 14,2

7 7,1

För lastfallet med ett utskjut och en pålagd last på 6000kg presenteras resultatet i Tabell 11.

Noterbart är att det krävs ungefär lika mycket kraft att för flytta en bomdel med maxlast som det krävs för att förflytta fem delar med 700 kg:s last.

Tabell 11. Krävd kraft för att förlytta en bomdel vid maximal last.

Bomdel Krävd kraft (kN)

0 0

1 58,6

33

4.3 Sammanfattning

Nedan visas en tabell på den slutliga profiluppsättningen med mått och vikt. Noterbart är att den innersta bomdelen har en höjd på nästan 65cm och en vikt på 457 kg.

Tabell 12. Sammanfattning av profiluppsättning.

Bomdel Godstjocklek Höjd profil Bredd profil Längd bom Massa(Kg)

0 15 647,2 358 2500 457,0

1 12 582,1 318 2500 328,8

2 12 522,1 284 2500 294,1

3 12 462,1 250 2500 259,4

4 10 405,4 216 2500 189,3

5 10 350,4 186 2500 163,0

6 10 295,4 156 2500 136,7

7 10 240,4 126 2500 110,4

Nedan finns en jämförelse av vad som levereras jämfört mot den uppställda kravspecifikationen.

Tabell 13. Jämförelse mot kravspecifikation.

Krav Uppfyllt? Kommentar

Vara modulärt uppbyggt. JA Uppbyggt av 8 profilmoduler, med liknade dellösningar.

Möjligt att välja ingående bommoduler efter prestandakrav.

JA Så länge moduler är serieföljd.

Teleskopisk räckvidd beroende på antal

moduler 2-15m. JA 1,8 - 15,1m

Vid max utskjut klara laster upp till

700kg + säkerhetsmarginal. JA Säkerhetsfaktor 2,0 på svagaste del Vid ett utskjut klara laster upp till

6000kg + säkerhetsmarginal. JA Säkerhetsfaktor 1,9 på svagaste del Individuellt styrda bommoduler. ? Beror på cylinderlösning men

möjligheten finns.

Vara självcentrerande. JA 6 - kantigt tvärsnitt Manövreras med ett hydrauliskt

maxtryck på 200bar. ? Beror på valet av cylindrar, men

möjligheten finns

Vara lätt att serva. JA Förbättring ur underhållssynpunkt har gjorts.

Vara kostnadseffektiv. JA Utifrån profil-och materialval.

34

Diskussion/Analys 5.1 Resultat

Rapporten visar en profiluppsättning som tillsammans bildar ett koncept på en modulärt bomsystem. Profiluppsättningen klarar de ställda kraven på hållfasthet och

tillverkningsbarhet. Rapporten visar också koncept på lösningar som skulle kunna förbättra underhållsmässigheten hos ett modulärt bomsystem, framförallt vad gäller byte och service av glidplattor.

Ett system som är enkelt att underhålla gör att det krävs mindre tid för underhåll, det gör det lättare att planera in underhåll. Utfört underhåll medför att systemet håller längre, vilket medför att systemets livslängd blir längre, vilket i sin tur medför mindre belastning på miljön.

När ett oplanerat fel uppstår är det också enklare att återställa systemet till funktionsdugligt skick, vilket gör att företaget som inte behöver låsa upp stora resurser i backup system för att kunna säkra produktion.

Genom att bygga upp systemet modulärt med moduldelar som liknar varandra gör det att systemet går att optimera och ständigt förbättra mot en bättre produkt. På så sätt kan systemet utvecklas till ett säkrare och mer pålitligt system. Vilket leder till bättre arbetsmiljö och en ekonomiskt fördelaktig produkt utan brister.

5.2 Marknadsanalys

Den marknadsanalys som är gjord är gjord med utgångspunkt av tips från handledare. Det kan finnas andra tillverkare på marknaden som kan vara värda att undersöka och inspireras av.

Utifrån vad som finns på marknaden kan det vara värt att undersöka om det kanske skulle vara mer kostnadseffektivt att köpa ett färdigt system av någon annan tillverkarna istället för att utveckla ett eget system som påminner om deras på många sätt. Kanske finns det redan någon som har ett system som uppfyller exakt de kraven som finns.

5.3 Cylinderplacering

Utredning av cylinderplacering har i detta projekt begränsats till att cylindrarna med fördel placeras på ovansidan av profilen. Förslag på cylinderinfästingar har inte konstruerats då detta inte var något prioriterat krav från företaget, det viktiga var att cylinderplacering har tagits hänsyn till vid konstruktion. Så vid vidare utveckling måste detta undersökas närmare.

5.4 Tillverkning

Vid utredandet av tillverkningsmetod för profilerna så har bara beräkningar för böjspänning gjorts. Med antagande att det är bara böjspänningen som är det som påverkar hållfastheten för en svetsad profil. Det har inte tagits hänsyn till de skjuvkrafter som uppstår i svetsningen som löper längs hela profilen. Vilket kan vara något som kan behöva utredas mer i ett eventuellt framtida projekt.

5.5 Glidsystem

Vid valet av glidplast har den bara dimensionerats mot det statiska tycket som maximalt uppstår på respektive glidplatta. Det kan behöva göras en mer dynamisk analys för att

35 undersöka om plattorna egentligen klarar den belastning de utsätts för. Det ska dock nämnas att det maximala yttrycket som är angivet av Christian Behring är det maximala trycket som gäller om den ska fungera som glidlager.

De friktionskrafter som uppstår och påverkar vilken hydraulisk kraft som krävs för att

förflytta respektive bomdel är en friktionskoefficient som gäller för obehandlat stål. Om stålet ytbehandlas till exempel genom pulverlackering kommer friktionskoefficienten att minska vilket gör det enklare att förflytta respektive bomdel. Någon friktionskoefficient som gäller för glidplasterna i kontakt med pulverlackerat stål hade inte Christian Behring att tillgå, men är något som bör undersökas vid vidareutveckling för att få mer korrekta siffror på vilken kraft som krävs för at förflytta respektive modul.

Ytterligare en sak att undersöka i framtiden kan vara om det finns andra tillverkare av glidplaster som har andra alternativ att erbjuda. Alternativt att undersöka alternativ till glidplast till exempel hjul eller glidlager i metall.

5.6 Beräkningar

De beräkningar som är gjorda gäller endast för statiska fall, även om beräkningar enligt IKH 4.30.01 standarden tar hänsyn till viss dynamik så kan det vara bra att kontrollera beräkningar även genom dynamiska beräkningar och simuleringar.

IKH 4.30.01 är en gammal standard som har ersatts av SS-EN 13001-3-1:2012+A1:20. Men eftersom att IKH 4.30.01 standarden är den som används på företaget har beräkningar gjorts utifrån den. Så i ett framtida projekt kan det vara intressant att dimensioner mot den nya standarden istället för att nå ett uppdaterat resultat.

De beräkningar som är gjorda har gjorts utifrån de belastningsfall som var angivna av JAMA, men då cylinderinfästningar inte är konstruerade eller cylindrar är valda, så har ingen vikt från cylindrar lagts på vid beräkning av verkande krafter.

5.7 Materialval

Materialvalet vad gäller bomprofilen gjordes utifrån den maximala böjspänningen som uppstår i profilen kombination av att nedböjningen matchades mod den nuvarande laddbomsprofilen. Om ett annat material skulle väljas och man accepterar en större nedböjning så skulle kanske en nättare profil kunna användas.

5.8 Profilval

Då det vid valet fanns flera kriterier om var svåra att mäta och där jämförandet istället byggde på subjektiva bedömningar är det svårt att avgöra om den valda profilen egentligen inte var favoriserad och bedömningarna som gjordes för den byggde på förutbestämda önskemål. Det skulle gå tänka sig att istället för att bedömningen av tillverkning, design och

implementerbarhet endast sker av endast en person(handledaren) så sker bedömningen genom att rådfråga en större grupp som inte är lika insatt i projektet och därför inte färgas av övrig kunskap om respektive profil.

36

Referenser

BE Group. (2017). Be Group. Hämtat från http://www.begroup.com/sv/BE-Group- sverige/Produkter/Stal_ror/Produktinformation/Produktinformation-halprofiler- VKRKKR/Toleranser-halprofiler/ den 18 maj 2017

Brouzoulis, J. (2016). De Mechanica. Hämtat från De Mechanica:

http://www.demechanica.com/books/hallfasthetslara/chapters/balken/teknisk- balkteori-euler-bernoulli-balkteori/ den 12 maj 2017

Cargotec. (den 14 01 2018). Cargotec. Hämtat från cCrgotec:

https://cargotec.picturepark.com/Go/wPLeei6s

IKH 4.30.01 . (Augusti 1995). IKH 4.30.01 Utgåva 3. SIS - Standardiseringen i Sverige.

Institutionen för hållfasthetslära. (2014). Handbok och formelsamling i hållfasthetslära.

Stockholm: Institutionen för hållfasthetslära KTH.

Jama Mining Machines. (u.d.). Jama Mining Machines. Hämtat från Jama Mining Machines:

http://www.jama.se/ den 27 Mars 2017

Johannesson, H., Persson, J.-G., & Pettersson, D. (2013). Produktutveckling. Stockholm:

LIber.

Komatsu Forest. (den 07 01 2018). Komatsu Forest. Hämtat från Komatsu Forest:

https://www.komatsuforest.se/media/Nyhetsrum/MyNewsDesk#/images/komatsu- 855-med-individuell-boggielyft-750861

Nissen, A., Kumar, U., Schunnesson, H., & Parida, A. (2010). Driftsäkerhet och underhåll . Luleå: Avdelningen för drift och underhållsteknik, Luleå Tekniska Universitet.

Bilaga 1 – Belastningssimuleringar

Referensprofil

Bredd(mm) 180

Höjd(mm) 180

Längd(mm) 2000

Godstjocklek(mm) 10

Material s355N

Belastning(N) 10 000 Nedböjning(mm) 4,2 Von Mises(Mpa) 62,65

Nedböjning

Spänning

1 Vriden kvadrat

Bredd(mm) 238

Höjd(mm) 238

Längd(mm) 2000

Godstjocklek(mm) 10

Material s355N

Belastning(N) 10 000

Nedböjning(mm) 4,2

Von Mises (Mpa) 81,17

Nedböjning

Spänning

2 5-kantig profil

Bredd(mm) 163

Höjd(mm) 213,22

Längd(mm) 2000

Godstjocklek(mm) 10

Material s355N

Belstning(N) 10000

Nedböjning(mm) 4,2

Von Mises(Mpa) 82,15

Nedböjning

Spänning

3 6-kantig

Bredd(mm) 130

Höjd(mm) 240,4

Längd(mm) 2000

Godstjocklek(mm) 10

Material s355N

Belstning(N) 10 000

Nedböjning(mm) 4,2

Von Mises(Mpa) 79,34

Nedböjning

Spänning