Concept development of a front frame for production drill rigs
Mylläri, Aino-Maija (2012)
Mylläri, Aino-Maija
2012
Konetekniikan koulutusohjelma
Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunta - Faculty of Automation, Mechanical and Materials Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-06-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201206181208
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201206181208
Tiivistelmä
Product development is an important area of operations in today’s business world. Continuous development of technologies and changes in regulations force companies to develop their products and services constantly to achieve and maintain competitiveness.
This thesis deals with underground mining products, in more detail with Sandvik’s production drill rigs (long-hole drilling rigs). The goal of the thesis is divided into two parts. The first goal is to investigate whether some characteristics could be added to Sandvik’s frame version of production drill rigs. The characteristics under examination are the possibility to get the drill close to the side wall in a vertical position and the ability to drill inclined fans without that a driller must leave the cabin of canopy. The second goal is to redesign the front frame of the frame model to improve its maintainability and drilling stability.
The development process of this thesis bases on Pahl et al.’s and Ulrich’s & Eppinger’s product design methodologies. The design process begins from planning and proceeds via task clarification to concept design. After three iteration rounds in the concept design phase, a new proposal for the front frame is presented.
The proposed front frame for the frame model is redesigned from the current horseshoe shape. Maintainability is improved by widening the side beams from 150 mm to 225 mm and by changing their profile so that the hoses can be located outside the closed beams. Drilling stability, instead, is improved by adding jack beams to the front carrier frame in front of the front wheels. The front frame is reshaped to create the space for the jack beams.
Getting the drill close to the wall by adding an extra part to the structure makes the front frame approximately 850 mm longer. Allowing inclined fans by adding an extra part under the boom module, for one’s part, makes the rig approximately 100 mm higher. Both features also cause troubles in stability. Because of the increased outer dimensions and stability problems, adding these features to the frame model is discovered to be impossible to realize.
As a conclusion, it can be summarized that the first goal of adding new features to the frame model was found impossible but the second goal of improving the current front frame of the frame model was fulfilled. As the changes to the structure are fairly easy to realize, the result can be considered successful. Tuotekehityksellä on tärkeä rooli nykyaikaisessa yritysmaailmassa. Teknologian kehityksen ja määräysten muuttumisen takia tuotteiden ja palveluiden jatkuva kehittäminen on elinarvoisen tärkeää kilpailukyvyn saavuttamisessa ja ylläpitämisessä.
Tämän diplomityön aihe käsittelee maanalaisia kaivoslaitteita, tarkemmin sanottuna Sandvikin tuotannon porauslaitteita (pitkäreikäporauslaitteita). Työn tavoite jakautuu kahteen osaa. Ensimmäinen tavoite on tutkia, voidaanko tietyt ominaisuudet lisätä Sandvikin tuotannonporauslaitteiden kehikkoversioon. Tutkittavat ominaisuudet ovat kyky saada porakone pystysuorassa asennossa lähelle tunnelin seinää sekä porata vinoja viuhkoja siten, että porarin ei tarvitse poistua hytistä tai suojakatoksen alta. Työn toinen tavoite on parantaa kehikkomallin etukehikon huollettavuutta ja laitteen porauksen aikaista vakautta.
Työn kehitysprosessi pohjautuu Pahl et al.:in ja Ulrichin & Eppingerin tuotekehitysmenetelmiin. Prosessi alkaa suunnitteluvaiheella, josta se etenee tehtävän kehittelyvaiheen kautta konseptisuunnitteluvaiheeseen. Konseptisuunnitteluvaiheessa käydään läpi kolme iteraatiokierrosta, joiden jälkeen esitellään ehdotus uudesta etukehikosta.
Ehdotettu uusi etukehikko on suunniteltu nykyisestä hevosenkenkämallista. Huollettavuutta on parannettu leventämällä sivupalkkeja 150 mm:stä 225 mm:iin. Lisäksi palkkien profiilia on muutettu siten, että letkut voidaan sijoittaa umpinaisten palkkien ulkopuolelle. Porauksen aikaista vakautta on puolestaan parannettu lisäämällä maatuet laitteen etualustaan eturenkaiden eteen. Maatukien vaatiman tilan takia etukehikon muotoa jouduttiin hieman muuttamaan.
Poran lähelle seinää saavan rakenteen lisääminen laitteeseen pidentää etukehikkoa noin 850 mm. Vinot viuhkat mahdollistava lisäpala puomimoduulin alla puolestaan kasvattaa laitteen korkeutta noin 100 mm:llä. Molemmat lisätyt rakenteet aiheuttavat ongelmia myös laitteen vakaudessa. Kasvaneiden ulkomittojen ja vakausongelmien vuoksi tavoitteena olleita ominaisuuksia ei voida lisätä kehikkomalliin.
Johtopäätöksenä voidaan tiivistää, että työn ensimmäinen tavoite lisätä uusia ominaisuuksia kehikkomalliin todettiin mahdottomaksi toteuttaa. Sen sijaan työn toinen tavoite, nykyisen kehikkomallin parantaminen, pystyttiin täyttämään. Koska muutokset rakenteeseen ovat suhteellisen helppoja toteuttaa, tulosta voidaan pitää onnistuneena.
This thesis deals with underground mining products, in more detail with Sandvik’s production drill rigs (long-hole drilling rigs). The goal of the thesis is divided into two parts. The first goal is to investigate whether some characteristics could be added to Sandvik’s frame version of production drill rigs. The characteristics under examination are the possibility to get the drill close to the side wall in a vertical position and the ability to drill inclined fans without that a driller must leave the cabin of canopy. The second goal is to redesign the front frame of the frame model to improve its maintainability and drilling stability.
The development process of this thesis bases on Pahl et al.’s and Ulrich’s & Eppinger’s product design methodologies. The design process begins from planning and proceeds via task clarification to concept design. After three iteration rounds in the concept design phase, a new proposal for the front frame is presented.
The proposed front frame for the frame model is redesigned from the current horseshoe shape. Maintainability is improved by widening the side beams from 150 mm to 225 mm and by changing their profile so that the hoses can be located outside the closed beams. Drilling stability, instead, is improved by adding jack beams to the front carrier frame in front of the front wheels. The front frame is reshaped to create the space for the jack beams.
Getting the drill close to the wall by adding an extra part to the structure makes the front frame approximately 850 mm longer. Allowing inclined fans by adding an extra part under the boom module, for one’s part, makes the rig approximately 100 mm higher. Both features also cause troubles in stability. Because of the increased outer dimensions and stability problems, adding these features to the frame model is discovered to be impossible to realize.
As a conclusion, it can be summarized that the first goal of adding new features to the frame model was found impossible but the second goal of improving the current front frame of the frame model was fulfilled. As the changes to the structure are fairly easy to realize, the result can be considered successful.
Tämän diplomityön aihe käsittelee maanalaisia kaivoslaitteita, tarkemmin sanottuna Sandvikin tuotannon porauslaitteita (pitkäreikäporauslaitteita). Työn tavoite jakautuu kahteen osaa. Ensimmäinen tavoite on tutkia, voidaanko tietyt ominaisuudet lisätä Sandvikin tuotannonporauslaitteiden kehikkoversioon. Tutkittavat ominaisuudet ovat kyky saada porakone pystysuorassa asennossa lähelle tunnelin seinää sekä porata vinoja viuhkoja siten, että porarin ei tarvitse poistua hytistä tai suojakatoksen alta. Työn toinen tavoite on parantaa kehikkomallin etukehikon huollettavuutta ja laitteen porauksen aikaista vakautta.
Työn kehitysprosessi pohjautuu Pahl et al.:in ja Ulrichin & Eppingerin tuotekehitysmenetelmiin. Prosessi alkaa suunnitteluvaiheella, josta se etenee tehtävän kehittelyvaiheen kautta konseptisuunnitteluvaiheeseen. Konseptisuunnitteluvaiheessa käydään läpi kolme iteraatiokierrosta, joiden jälkeen esitellään ehdotus uudesta etukehikosta.
Ehdotettu uusi etukehikko on suunniteltu nykyisestä hevosenkenkämallista. Huollettavuutta on parannettu leventämällä sivupalkkeja 150 mm:stä 225 mm:iin. Lisäksi palkkien profiilia on muutettu siten, että letkut voidaan sijoittaa umpinaisten palkkien ulkopuolelle. Porauksen aikaista vakautta on puolestaan parannettu lisäämällä maatuet laitteen etualustaan eturenkaiden eteen. Maatukien vaatiman tilan takia etukehikon muotoa jouduttiin hieman muuttamaan.
Poran lähelle seinää saavan rakenteen lisääminen laitteeseen pidentää etukehikkoa noin 850 mm. Vinot viuhkat mahdollistava lisäpala puomimoduulin alla puolestaan kasvattaa laitteen korkeutta noin 100 mm:llä. Molemmat lisätyt rakenteet aiheuttavat ongelmia myös laitteen vakaudessa. Kasvaneiden ulkomittojen ja vakausongelmien vuoksi tavoitteena olleita ominaisuuksia ei voida lisätä kehikkomalliin.
Johtopäätöksenä voidaan tiivistää, että työn ensimmäinen tavoite lisätä uusia ominaisuuksia kehikkomalliin todettiin mahdottomaksi toteuttaa. Sen sijaan työn toinen tavoite, nykyisen kehikkomallin parantaminen, pystyttiin täyttämään. Koska muutokset rakenteeseen ovat suhteellisen helppoja toteuttaa, tulosta voidaan pitää onnistuneena.