Analysis of welded reinforcements on a boom mower : A structural and modal analysis of reinforcement properties on a industrial boom mower

• Main Author: Sundberg, Lars Andreas
• Format: Others
• Language: English
• Published: Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik 2018
• Subjects: Vibrations; Finite; element; method; optimization; boom; mower; Cranab; vibrationer; finita; metod; optimering; kättingröjare; Applied Mechanics; Teknisk mekanik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-148593

Road safety is a complicated issue that affects most world economies due to its negative socioeconomic impact. Road safety programs include different programs that cover different areas for minimizing the effects of these impacts. One of these programs focuses road safety against invasion of wildlife into traffic roads. Most economies that heavily include these particular programs, such as Sweden, rely on specific machinery and techniques for clearing road shoulders that allows driver to foresee any possible danger or road invasion in good time. The most common piece of machinery used for covering this type of activity is known as a boom mower. Boom mowers can be pictured as giant lawnmowers that are attached into a long boom crane from wheel loaders or excavators, so they can clear invading vegetation from the road shoulders. Boom mowers suffer from heavy wear due to their dimensions, weight and operating speed which it requires companies to pay extra attention to their construction and choice of materials. Cranab Slagkraft is a Swedish company that has been specialized for providing high quality boom mowers for the last 30 yearsfor clearing vegetation on the Swedish roads. But, despite their higher quality products, these boo mowers are often expensive and complicated to manufacture. For this reason, Cranab has requested a study to minimize the manufacturing burden in order to simplify its production and diminish cost. This research study focuses on the latest components addition into the boom mower construction to assess their performance. For this research, the researcher will put to test the reinforcements of the boom mower’s model SH150 and see what their performance against harmonic vibrations and structural strength against local stresses are. The research follows two complementary analysis. First, a modal analysis on the boom mower’s main structure for evaluating resonance levels at an operating frequency. Second, a structural analysis with idealized conditions at operating speed to determine construction stress resilience. The results in this research reveals that the modal analysis rejects the viability of one group of reinforcements and confirms the implications of the other one. Also, the results reveal that the complicated geometry requires advanced software for providing more conclusive results. In addition, the boom mower’s own geometry and choice of material might play a role in adjusting the harmonic resonance and adjusting the boom mower’s mechanical properties. The latter conclusion should be considered as a theme of study for future research in this same field. === Trafiksäkerhet är ett komplicerat ärende som påverkar de flesta världsekonomier på grund av dess negativa socioekonomiska inverkan. I trafiksäkerhetsprogrammen ingår olika program som täcker olika områden för att minimera de socioekonomiska effekterna. Ett av dessa program koncentrerar sig på trafiksäkerhet mot invasion av vilda djur på motorbanor. De flesta världsekonomiers system som omfattar dessa trafiksäkerhetsprogram, till exempel Sverige, är beroende av specifika maskiner och tekniker för röjning av vägarna som gör det möjligt för föraren att i god tid ska kunna förutse eventuell fara eller vilt som kommer in på vägen. Den vanligaste maskinen som används för röjning av vägar kallas kättingröjare. Kättingröjaren kan liknas vid gigantiska gräsklippare som är fastsatta på en grävmaskin, hjullastare och/eller väghyvel så att de kan rensa bort gräs från vägkanten. Kättingröjare lider av kraftigt slitage på grund av deras dimensioner, vikt och driftshastighet. Det kräver att tillverkaren uppmärksammar konstruktionen och materialvalet till kättingröjaren. Cranab Slagkraft är ett svenskt företag som under de senaste 30 åren har specialiserat sig på att leverera högkvalitativa kättingröjare. Kättingröjarna är ofta dyra och komplicerade att tillverka. Av den anledningen har Cranab begärt en studie för att förenkla produktionen och minska tillverkningskostnaderna. Den här studien koncentrerar sig på det senaste komponenttillägget i kättingröjarens konstruktion för att bedöma deras prestanda. I den här studien testas flera förstärkningar i kättingröjarens modell SH150 för att undersöka deras prestanda mot harmonisk vibration och strukturell hållfasthet mot lokala spänningar. I studien ingår två kompletterande analyser. Först görs en modalanalys på kättingröjarens huvudstruktur för utvärdering av resonansnivåer vid driftsfrekvensen. Sedan görs en strukturell analys med idealiserat tillstånd vid driftshastigheten för att bestämma spänningsmotståndet. I resultatet beskrivs en grupp av förstärkningar som inte har någon påverkan för kättingröjarens harmoniska vibration och spänningsmotstånd och en andra grupp som visar påverkan. Även resultaten visar att den komplicerade geometrin kräver avancerad mjukvara för att ge mer avgörande resultat. Dessutom kan kättingröjarens egen geometri och materialval ha påverkan vid justering av dess harmoniska resonans och mekaniska egenskaper. Den senare slutsatsen bör betraktas som ett begrepp för framtida studier inom samma område.