umu.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Kabelfordon: Utveckling av kabeltrumlyft
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Electronics.
2017 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Cable vehicle : Development of a cable drum lift (English)
Abstract [sv]

Rapporten innehåller flertalet delmoment i utvecklingen av en produkt som skall komma att användas inom gruvindustrin för att mata in- och ut kabel i borrhål och schakt. Orsaken till att ett nytt fordon behöver utvecklas är att det nuvarande fordonet är föråldrat och utslitet, samt saknar tillräcklig manöverbarhet. Detta för att skapa bättre arbetsmiljö och ergonomi för framtida operatörer. Produkten innefattar ett fordon i form av en traktor (redskapsbärare) som skall bära olika redskap för att utföra uppgifter enligt given kravspecifikation. Denna rapport lägger fokus på de redskap som monteras baktill på fordonet, i form av en kabeltrumgrip med hydraulisk matning samt en kran. För att ta reda på mått på den aktuella modellen på redskapsbärare (JCB Fastrac 4220) så har ett besök hos distributören gjorts för att utföra mätningar, vilka användes för att dimensionera olika komponenter till fordonet. Detta besvarar till exempel frågor om hur stor kran som får plats utan att överstiga totalhöjden på fordonet.

 

Olika driftsfall (DF) ställdes upp från given kravspecifikation och utifrån dessa dimensionerades hydrauliska komponenter så som motorer och cylindrar. I rapporten presenteras även idéer om hur hydraulsystemet skulle kunna konstrueras och regleras passivt och aktivt. De krafter som anbringas på redskapsbäraren har beräknats och redovisas utifrån fastställda driftsfall för att initialt bestämma vilka motvikter som krävs för att ge en säkerhetsmarginal mot tippning i olika plan. Detta baseras på statiska och dynamiska beräkningar om vilka krafter som redskapet kommer att utsätta redskapsbäraren för vid olika last- och driftsfall. 

 

En så kallad medbringare konstruerades, vilken har till uppgift att driva kabeltrummans rotation. Vid konstruktion har hänsyn tagits till givna krav, så som att inga verktyg skall krävas vid byte av kabeltrumma, samt tillverkningsteknik och svetsbarhet i material. På medbringaren utfördes också livstidsanalys med avseende på utmattningshållfasthet, genom att utföra simuleringar i SolidWorks Simulation 2016. Det undersöktes också huruvida kabeltrummor av trä, enligt svensk standard antas hålla för  aktuell belastning.

 

Eftersom många olika driftsfall behövde testas så har det tagits fram ett excelark som används för samtliga beräkningar i detta arbete, vilket kan användas i framtiden om några designändringar behöver göras. Det finns också ett intilliggande examensarbete som utförts av Niclas Larsson Isfelt ”Utveckling av kabelfordon” som mer ingående behandlar konstruktion, design och hållfasthetsberäkningar av det fackverk som utgör den bakre kabeltrumlyften.

 

Beräkningar inkluderade i arbetet har nått sitt syfte, att påvisa att krafter hålls inom uppställda ramar för att till exempel undvika tippning hos fordonet. Lämpliga hydrauliska komponenter har dimensionerats för önskade funktioner hos redskapet. Det nya fordonet skapar bättre arbetsmiljö och ergonomi för framtida fordonsoperatörer, samt ekologiska vinningar i form av ett modernt fordon med lägre utsläpp. 

Abstract [en]

This report contains most of the initial stages in the development of a product that will be used in the mining industry to feed in and out cable in boreholes and shafts. A new vehicle needs to be developed because the current vehicle is outdated and worn out, and lacks sufficient maneuverability. The new vehicle is going to create better work environment and ergonomics for future operators. The product includes a vehicle in the form of a tractor (tool carrier) that will carry different tools to perform tasks according to the specified requirements. This report focuses on the implements mounted in the rear of the vehicle, in form of a cable drum lift with hydraulic feed and a mobile crane. In order to determine the measurements of the current model of tool carrier (JCB Fastrac 4220), a visit to the distributor has been made to perform measurements that are used to dimension different components of the vehicle. This answers what the maximum height of a crane that can fit on the rear platform on the tool carrier without exceeding the total height of the vehicle.

 

Different operating conditions were set according to the specification of requirements and based on these dimensions and hydraulic components such as motors and cylinders will be sized according to these operating conditions. The report also presents ideas on how the hydraulic system for these components could be constructed and regulated both passively and actively. The forces applied to the tool carrier were calculated based on established operating conditions to initially determine which counterweights are required to provide a safety margin against tipping in different planes. This is based on static and dynamic calculations as to which forces the implements will expose the tool carrier to in different load and operating conditions.

 

A drive plats was designed, which serves to drive the rotation of the cable drum. Construction has taken into account given requirements, such as the need for no tools when changing cable drums, as well as manufacturing techniques and weldability in materials. The drive plate was also analysed with respect to fatigue by doing simulations in SolidWorks Simulation 2016. It was also investigated whether wooden cable drums, according to Swedish standards, are assumed to withstand the loads from the stated operating conditions.

 

Because many different operating conditions needed to be tested, an Excel sheet has been developed that is used for all calculations in this report, which can be used in the future if any design changes needs to be made. There is also an adjacent degree project done by Niclas Larsson Isfelt  “Utveckling av kabelfordon”, who deals more closely with the design and strength calculations of the truss making up the rear cable drum lift.

 

Calculations included in this work have reached their purpose, to demonstrate that forces are kept within set frames, for example to avoid tipping of the vehicle. Suitable hydraulic components have been dimensioned for the desired features of the implement. The new vehicle will create better work environment and ergonomics for future vehicle operators, as well as environmental benefits in form of a modern, lower-emission vehicle.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , 58 p.
Series
MA, 1708
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-137553OAI: oai:DiVA.org:umu-137553DiVA: diva2:1119791
External cooperation
Knightec AB
Subject / course
Maskinteknik
Educational program
Bachelor of Science Engineering in Mechanical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-08-07 Created: 2017-07-04 Last updated: 2017-08-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
Department of Applied Physics and Electronics
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

Total: 1 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf