Dynamiikan simulointi poralaitteiden tuotekehityksessä

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.