Virtuaaliprototyypin käyttö kallioporakoneen dynamiikan analysoinnissa

Abstract

Työn tavoitteena oli selvittää kaupallisen dynamiikan simulointiohjelmiston soveltuvuus kallioporakoneen dynamiikan analysointiin. Työssä mallinnettiin parametrisoitu virtuaaliprototyyppi uudenlaisella toimintaperiaatteella toimivasta kallioporakoneesta. Virtuaaliprototyyppiä on tarkoitus käyttää fyysisen prototyypin mitoituksessa sekä porakoneen toiminnan simuloinnissa ja suorituskyvyn arvioinnissa ennen ensimmäisen fyysisen prototyypin valmistamista. Mallinnus tehtiin ADAMS -ohjelmistoa ja siihen liitettävää ADAMS/Hydraulics -moduulia käyttäen. Mallinnuksessa kiinnitettiin huomiota erityisesti porakoneessa esiintyvien vuotovirtauksien huomioimiseen. ADAMS -ohjelmisto soveltuu hyvin hydraulisen iskuporakoneen dynaamisten ilmiöiden simulointiin. Koska fyysistä prototyyppiä ei ole vielä olemassa, ei mallin toimintaa voida kuitenkaan tämän tutkimuksen puitteissa verifioida mittauksin. Simuloitujen tulosten perusteella voidaan todeta uuden toimintaperiaatteen olevan käyttökelpoinen kallion poraukseen. Parametrisoitua virtuaaliprototyyppiä voidaan käyttää tehokkaasti hyväksi tuotekehitysvaiheessa sekä se voidaan liittää osaksi laajempaa ja yksityiskohtaisempaa porauslaitteen simulointimallia.

The objective of this thesis was to evaluate the suitability of a commercial dynamics simulation software for the analysis of rock drill dynamics. The work covered the modeling of a parametric virtual prototype of a new rock drill design. The virtual prototype was used to simulate the function of the new rock drill and estimate its performance before the manufacturing of a physical prototype. The software used was ADAMS linked with the ADAMS/Hydraulics Module. The work concentrated especially on the modeling of oil leak flows inside the rock drill. The ADAMS software was proved to be suitable for the dynamics analysis of this rock drill. However, the simulation results could not be verified by measurements since the physical prototype is still to be manufactured. The simulation results indicate that the new method introduced by this thesis is suitable for rock drilling. The parametric virtual prototype can be used effectively at the product development stage of rock drill design and it can be added to a larger and more detailed drill system model.