Conceptual Design of an UnloadingSystem for Continuous Tracks : How to increase the load capacity of tracks with the use ofhydraulic cylinders

• Main Author: Torstensson, Jonas
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) 2017
• Subjects: Hydraulic unloading system; continuous track; load capacity tracks; Hydraulisk avlastare; bandenhet; lastkapacitet; Mechanical Engineering; Maskinteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-209589

This report presents the result of a Master thesis course done at the Machine Design department at KTH. The thesis was written at the company Svea Teknik in collaboration with the tunnel boring machine manufacturer Atlas Copco. The high longitudinal force needed when the Remote Vein Miner is boring is achieved by the friction when clamping the machine between the tunnels ceiling and ground using hydraulic cylinders mounted on the top and bottom of the machine. A new generation of machines doesn’t allow for the bottom cylinders to be fitted on the machine. The pair of continuous tracks used to propel the machine must bear these loads but the tracks aren’t strong enough to alone support the weight of the boring machine. This creates the need for an unloading system which unloads the inner wheels of the track so they don’t fail. Concepts were generated using a morphological matrix with the load sharing unit broken down to sub functions with several solutions paired to each. The iterative process led to nine concepts, where two proved more promising than the others when they were subjected to a Pugh’s evaluation matrix. The two concepts were developed further where a feasibility analysis indicated that only one concept was feasible with the dimensions given in a CAD model together with the load provided by Atlas Copco. The remaining concept is based on hydraulic cylinders lifting the inner wheels of the track to unload them while the machine is boring. The machine is then resting on a skid mounted inside the track. A CAD model was made of the new concept and the new components strength was analyzed using FEM-models. === I denna uppsats presenteras resultatet av ett examensarbete för masterprogrammet Maskinkonstruktion på KTH. Arbetet utfördes på förtaget Svea Teknik tillsammans med tunnelborrmaskintillverkaren Atlas Copco. De stora longitudinella krafterna som krävs när tunnelborrmaskiner borrar erhålls med hjälp av hydraulcylindrar monterade både på ovan- och undersidan av maskinen som klämmer fast maskinen mellan tunnelns golv och tak. En ny generation maskiner från Atlas Copco tillåter inte hydraulcylindrar monterade framtill på undersidan av maskinen. Istället tar de båda bandenheterna som är avsedd att driva maskinen framåt upp dessa krafter. Bandenheterna är inte tillräckligt starka för dessa laster utan en avlastningslösning för hjulen inne i bandenheten behövs. Problemet delades upp i subfunktioner som sattes in i en morfologisk matris för att generera koncept. Den iterativa processen ledde till nio koncept där två av dem visades mest lovade efter en konceptutvärdering med hjälp av en Pugh’s matris. De båda koncepten arbetades vidare till en mer detaljerad nivå där en rimlighetsanalys visade att endast ett koncept var fysiskt möjligt att applicera med de givna begräsningarna som gavs av utrymmet i den givna CAD-modellen tillsammans med de givna lasterna. Det kvarstående konceptet baseras på hydrauliska kolvar som monteras på hjulen i bandenheten. Dessa förflyttar hjulen uppåt tills de inte är i kontakt med bandenhetens kedja längre. Kedjan vilar då på en stödstruktur som är stark nog för lasterna. En CAD-modell gjordes på konceptet och de nya komponenternas hållfasthet analyserades med hjälp av FEM-modeller.