Industriteknik Nord AB tillverkar gruvmaskiner under varumärket JAMA. Under
utvecklingen med den nya skrotaren SBU8000 har man lagt stor vikt vid att
minimera vibrationer som maskinens förare utsätts för. Företaget har ett
mål att kunna klara det nya EU-direktiv som sätter gränser för exponering
av helkroppsvibrationer. En del i konstruktionsförbättringarna på den nya
maskinen är en ny typ av fjädrad hyttupphängning. Industriteknik Nord AB
vet dock inte hur den nya hytten uppför sig under drift samt hur den klarar
av att förebygga vibrationer. För att få klarhet har detta examensarbete
genomförts i samrådan med kunnig personal från institutionen
Arbetsvetenskap, avdelningen Ljud och vibrationer på Luleå tekniska
universitet. Målen sattes till att undersöka hyttens egenfrekvens samt om
nödvändigt omkonstruera eller modifiera för att uppfylla egenfrekvenserna
1,5 Hz i z-led samt 4-5 Hz i x- och y-led, detta för att undvika resonanser
där EU-direktivets har de hårdaste kraven. De hjälpmedel som fanns
tillgängliga var CAE-verktyget I-DEAS 11, dynamiksimuleringsprogrammet
MSC.ADAMS 2003 samt ritningsprogrammet AutoCAD 2004.
Till en början skapades en 3D-modell i I-DEAS 11 från 2D-ritningar som
fanns tillgängliga från Industriteknik Nord AB: s konstruktionsarbete. 3D-
modellen importerades till MSC.ADAMS 2003 där låsningar, krafter, fält och
fjädrar skapades. I MSC.ADAMS 2003 kunde sedan vibrationsanalyser och
dynamiska simuleringar göras för att ta reda på hyttupphängningens
egenfrekvens och stabilitet. Svaren från analyserna visade att
hyttupphängningens egenfrekvens i z-led var bra men att dess egenfrekvens i
x- och y-led var väldigt låg. Analyserna visade också att hyttupphängningen
var alldeles för mjuk och riskerade att stöta emot gummistoppar samt
stötdämparnas ändlägen. För att klara kraven på egenfrekvens och stabilitet
gjordes en designstudie för att undersöka vilka parametrar som kunde ändras
för att uppnå rätt egenskaper. Designstudien visade att det inte räckte med
att göra några små förändringar för att klara kraven, en förstyvande
konstruktion i x- och y-led var nödvändig. Olika idéer togs fram som skulle
ge hyttupphängningen dess önskvärda egenskaper. Det slutliga valet föll på
en konstruktion med extra förstyvande stålfjädrar.
Många simuleringar gjordes i MSC.ADAMS 2003 där en mängd olika positioner
kunde studeras för att finna den optimala placeringen för de extra
förstyvande fjädrarna. Efter kompromissande mellan funktion, design och
möjlig placering fastställdes de kompletterande fjädrarnas placering till
att de skulle bilda två plan som går genom hytten för att få den att
rotera/translatera kring den punkt som föraren befinner sig i. Nästa fas i
arbetet blev att dimensionera de fjädrar, fjäderpaket och fästen som ingick
i den kompletterande hyttupphängningen. Konstruktionsritningar togs fram
för att möjliggöra produktion av den nya upphängningen.
För att få kunskap om vilken dämpning hyttupphängningen bör ha utfördes ett
test på den stötdämpare som finns i upphängningens konstruktion. Testet
gjordes hos Testlab på Luleå tekniska universitet. I testet mättes kraft,
läge och tid hos olika inställningar på stötdämparen för att kunna ta fram
vilken dämpningskonstant som fanns vid stötdämparens olika inställningar.
Därefter kunde nya simuleringar i MSC.ADAMS 2003 genomföras för att ta fram
vilken inställning som stötdämparna bör ha.
Vibrationsmätningar i full skala kommer att utföras på den nya maskinen i
en närbelägen gruva för att verifiera att maskinen uppfyller det nya EU-
direktivet.
Vill industritekn...
