Dynamiikan simulointi poralaitteiden tuotekehityksessä
Oksman, Henri (2014)
Diplomityö
Oksman, Henri
2014
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014030415886
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014030415886
Tiivistelmä
Diplomityö käsittelee kallioporalaitteen eliniän kuormitusten arviointiin tarkoitetun
simulointimallin rakentamista. Työssä luotiin modulaarinen malli, jolla voidaan
simuloida dynaamisesti esteen yliajo. Esteen yliajo on perinteinen tehdastesti uusien
laitteiden prototyypeille. Sillä pyritään saamaan selville laitteen
maksimikuormitustapaukset.
Pintaporalaitteen simulointimalli tehtiin ADAMS-ohjelmistolla laitteen suunnittelussa
tehtyjä CAD-malleja hyödyntäen. ADAMS-ohjelmistolla mallinnettiin laitteen
yksinkertaistettu mekaniikka siten, että laite oli jaettu viiteen eri moduuliin. Runko ja
telasto olivat omana osionaan. Puomi ja syöttölaite oli oma kokoonpanonsa ja ohjaamo
sekä katteet olivat kaksi erillistä modulia. Viides moduuli oli hydrauliikka, joka
simuloitiin rinnakkaissimulointina EASY5-ohjelmistolla.
Simuloituja esteen yliajon tuloksia verrattiin prototyyppilaitteen tehdastestien
mitattuihin kuormituksiin. Vertailu tehtiin mallinnettujen neljän sylinterin paineita
tarkastelemalla. Tuloksia tarkastellessa havaittiin, että simulaatiomalli antaa varsinkin
staattisissa tarkasteluissa oikean suuntaisia tuloksia. Dynaamisissa tilanteissa koneen
maksimikuormituksilla mallinnustarkkuus ei tämän työn laajuudessa ole riittävä
varsinaiseen eliniän analysointiin. Sen sijaan mallinnustekniikka todettiin periaatteessa
toimivaksi ja jatkokehityskelpoiseksi. This thesis is about the building of a simulation model that is to be used to estimate the
lifetime stresses of a rock drilling rig. A modular model that could simulate dynamics of
tramming over obstacle was created. Tramming over an obstacle is a common test with
the prototypes of a new rig type. It is used to find out the maximum stress cases.
The simulation model of a surface rock drilling rig was build with ADAMS software
using the CAD models that were created during the development of the machine. The
simplified mechanics of the rig was modeled in ADAMS so that the rig was divided into
five modules. Frame and crawlers are one module. Boom and feedrail are another
assembly. Cabin and cover are two individual modules. The fifth model is hydraulics.
Hydraulics was simulated simultaneously using EASY5 software.
The results of the simulated tramming over obstacle were compared to measured ones
from the tests of a prototype rig. Pressures of the four cylinders in hydraulic module
were compared to measured pressures. Simulation model seems to be fairly accurate in
static cases. In dynamic steps and especially in the maximum load cases it seems that
the accuracy of the simulation model is not sufficient to analyze lifetime stresses of the
rig. The modeling technique itself was adequate and suitable for further development.
simulointimallin rakentamista. Työssä luotiin modulaarinen malli, jolla voidaan
simuloida dynaamisesti esteen yliajo. Esteen yliajo on perinteinen tehdastesti uusien
laitteiden prototyypeille. Sillä pyritään saamaan selville laitteen
maksimikuormitustapaukset.
Pintaporalaitteen simulointimalli tehtiin ADAMS-ohjelmistolla laitteen suunnittelussa
tehtyjä CAD-malleja hyödyntäen. ADAMS-ohjelmistolla mallinnettiin laitteen
yksinkertaistettu mekaniikka siten, että laite oli jaettu viiteen eri moduuliin. Runko ja
telasto olivat omana osionaan. Puomi ja syöttölaite oli oma kokoonpanonsa ja ohjaamo
sekä katteet olivat kaksi erillistä modulia. Viides moduuli oli hydrauliikka, joka
simuloitiin rinnakkaissimulointina EASY5-ohjelmistolla.
Simuloituja esteen yliajon tuloksia verrattiin prototyyppilaitteen tehdastestien
mitattuihin kuormituksiin. Vertailu tehtiin mallinnettujen neljän sylinterin paineita
tarkastelemalla. Tuloksia tarkastellessa havaittiin, että simulaatiomalli antaa varsinkin
staattisissa tarkasteluissa oikean suuntaisia tuloksia. Dynaamisissa tilanteissa koneen
maksimikuormituksilla mallinnustarkkuus ei tämän työn laajuudessa ole riittävä
varsinaiseen eliniän analysointiin. Sen sijaan mallinnustekniikka todettiin periaatteessa
toimivaksi ja jatkokehityskelpoiseksi.
lifetime stresses of a rock drilling rig. A modular model that could simulate dynamics of
tramming over obstacle was created. Tramming over an obstacle is a common test with
the prototypes of a new rig type. It is used to find out the maximum stress cases.
The simulation model of a surface rock drilling rig was build with ADAMS software
using the CAD models that were created during the development of the machine. The
simplified mechanics of the rig was modeled in ADAMS so that the rig was divided into
five modules. Frame and crawlers are one module. Boom and feedrail are another
assembly. Cabin and cover are two individual modules. The fifth model is hydraulics.
Hydraulics was simulated simultaneously using EASY5 software.
The results of the simulated tramming over obstacle were compared to measured ones
from the tests of a prototype rig. Pressures of the four cylinders in hydraulic module
were compared to measured pressures. Simulation model seems to be fairly accurate in
static cases. In dynamic steps and especially in the maximum load cases it seems that
the accuracy of the simulation model is not sufficient to analyze lifetime stresses of the
rig. The modeling technique itself was adequate and suitable for further development.