Umeå Universitet Institutionen för tillämpad fysik och elektronik

Arbetsplattform

Miniprojekt i kursen Introduktion till Ingenjörsarbete

Av Jonathan Önnerlöv

Handledare Umeå Universitet Staffan Schedin

Handledare Bergteamet Jonas Stenberg

2012-05-24

1

Innehållsförteckning1 Inledning.........................................................................................................................................3

1.1 Bakgrund................................................................................................................................3

1.2 Syfte........................................................................................................................................3

1.3 Mål.........................................................................................................................................4

1.3.1 För projektet...................................................................................................................4

1.3.2 För kursen.......................................................................................................................4

1.4 Samarbetspartner...................................................................................................................4

2 Metod.............................................................................................................................................5

2.1 Konstruktionsgång..................................................................................................................5

2.2 Delsystem och kommande ändringar.....................................................................................6

2.3 Utförande...............................................................................................................................6

3 Resultat..........................................................................................................................................7

3.1 Uppfyllande av krav................................................................................................................7

3.2 Gjorda ändringar på delsystemen...........................................................................................7

3.2.1 Kälken.............................................................................................................................7

3.2.2 Arbetsplattformen..........................................................................................................8

3.2.3 Powerpack......................................................................................................................8

3.2.4 Bergben..........................................................................................................................8

4 Diskussion.......................................................................................................................................9

5 Litteraturförteckning......................................................................................................................9

6 Bilagor............................................................................................................................................9

2

1 Inledning

1.1 BakgrundI underjordsgruvor runt omkring i världen möter man vissa grundläggande problem, dessa är t ex lufttillförsel, vatteninträngning och avgasföroreningar från maskiner. Dessa problem måste hanteras för att det primära arbetet ska kunna pågå. När man bryter en ort (malmkropp) följer man den ner i berget och hamnar förr eller senare så långt ifrån ingången att det blir fråga om att dra ventilation och vatten någon annan väg genom berget som är närmare. Problemet när man med dynamit och fordon bryter sig vägar ner genom berget är att dessa måste ha en lutning som är körbar, lite som ett trapphus. Därmed blir vägen betydligt längre än om man tagit ”hissen”. Om man istället för att dra ventilation ner längs trapphuset kunde ordna med ett hisschakt skulle stora effektivitetsåtgärder kunna ske.

Problemet med att borra rakt ner i marken är att det är svårt och energikrävande att få upp materialet man borrar lös, speciellt när hålet behöver vara flera hundra meter långt och minst någon meter i diameter.

Till detta finns en relativt smidig metod kallad Raise Boring. Metoden går ut på att, som namnet antyder, dra en borr uppåt genom berget, se figur 1. Genom att med en s.k. pilotborr borra ett hål,

vanligen 230-350 mm i diameter från en övre nivå i berget till en undre blir materialproblemet hanterbart. Om man med pilothålet når ett annat rum som är åtkomligt från marknivå, blir nästa steg att fästa en ny borrkrona på den befintliga borren. Denna borrkrona, som kan mäta upp till 6 meter i diameter, dras nu istället tillbaka genom berget till den övre tunneln. Nu ramlar materialet från borrningen neråt genom tunneln och kan transporteras bort. Denna metod för vertikala tunnlar har därmed blivit väldigt populär. Fördelarna är bland annat smidig hantering av materialet som borrats lös, raka fina tunnlar med ofta slät och fin insida, ingen sprängning behövs

osv. När tunneln borrats klart beror nästa steg på tunnelns syfte och bergets beskaffenhet. Här kommer projektets syfte in.

1.2 SyfteBerget är löst och behöver förstärkas, detta kan göras med bergbultning, då man borrar in i berget och fäster en bergbult som säkrar upp tunnelns sidor. Man kan också betongspruta tunnelns sida. För att montera bergbult på insidan av horisontella tunnlar används traktorer byggda för detta syfte och en förare styr den från sin hytt. I vertikala schakt måste detta fortfarande göras manuellt, gruvbyggare borrar in i tunnelns sidor och fäster bultar. Dessa byggare måste ha någon plattform att arbeta ifrån och dessa plattformar firas med ett spel från tunnelns topp. Eftersom tunnlar sällan blir

3

Figur 1 Raise Boring-princip

lika (olika diametrar borras, varierande längd och vinkel, olika typ av bergförstärkning), måste plattformen ofta specialbyggas.

I det specifika fall som utgör grunden till detta projekt är arbetsplattformen i stort sett redan klar, men förutsättningarna har ändrats. Från början var det meningen att hålet skulle borras med en diameter 4,5 meters borr. En plattform planerades och påbörjades men berget visade sig vara för svagt för denna borr. Borren byttes mot en 3,5 meters borr. Därmed behövdes också en mindre plattform och den påbörjade plattformen fick således omkonstrueras. Det är den omkonstruktionen som detta projekt handlar om.

1.3 Mål

1.3.1 För projektetMålet är att inom utsatt tid genomföra projektet enligt både Projektplan och kravspecifikation.

1.3.2 För kursenDet är lätt att genomgå en hel utbildning utan någon som helst kontakt med eventuella framtida arbetsgivare, denna kurs är ett bra tillfälle att själv få välja företag och lämpligt projekt och därmed få möjlighet att visa vem man är och vad man går för. Kursen är också en bra övning i klassisk projektplanering och genomförande.

1.4 SamarbetspartnerBergteamet AB är en gruventreprenör som varit verksam sedan -99 och utför de flesta slags arbeten inom gruvindustrin. Företaget har fem divisioner som alla har sin inriktning inom industrin och dessa samarbetar ofta för att kunna hantera gruvbranschens alla uppgifter. Divisionen Mining Equipment Construction utför bland annat gruvinstallationer och tillverkar mycket av den utrustning som företaget behöver.

4

Powerpack(hydraulaggregat)

Borrlavett

Regntak (stenregn)

Plattform

Bergben

Skidor på kälke(allt som är rött)

2 MetodProjektet ska utföras i projektform, d.v.s. en projektplan ska författas där tydliga tidsramar och ansvarsområden ska finnas. Det ska även göras en kravspecifikation som beskriver vad som i projektet måste göras och vad som ska finnas med på plattformen, se figur 2. Till hjälp för projektet finns handledare och konstruktörer vid Bergteamet, ritprogrammet Solid Works, tidigare befintlig arbetsplattform, samt eventuell nödvändig litteratur, till exempel Karl Björk [1].

2.1 KonstruktionsgångArbetet inleds med att reda ut:

Vad kan behållas på den ursprungliga plattformen? Vad behöver ändras och hur kan detta göras smidigast? Hur har den tidigare konstruktören byggt modellen? Vilka avgränsningar kan införas i modellen eller omgivningen?

Ändring av modeller i Solid Works är en balansgång, speciellt när någon modellerat på ett annat sätt än vad man själv skulle ha gjort, därför är det bra att försöka reda ut hur allt hänger ihop i den ursprungliga cad-filen.

5Figur 2 Bild på ursprunglig plattform

2.2 Delsystem och kommande ändringarPlattformen delas upp i 5 delsystem:

Kälken, som vilar mot berget och som utgör länken mellan lyftvajern och arbetsplattformen.Nästan samtliga delar på kälken behöver modifieras, den behöver anpassas efter den nya diametern på hålet. Plattformen får då ett annat utstick och kälken kan därmed kortas en aning.

Arbetsplattformen, som är bergarbetarens arbetsplats. Plattformen måste minskas för att passa den nya diametern. I och med det måste fästena för kälken flyttas och bergbenen likaså.

Powerpack, som består av hydraulaggregat, tank och tillhörande elektronik i form av elskåp och transformator. Ambitionen ska vara att ändra så lite som möjligt, ramen runt hydraultanken och elmotorn bör lämnas intakt, däremot kan fästen flyttas och platsen för transformatorn och elskåp kan ändras.

Borrlavett i form av borr och tak. Behöver ingen åtgärd.

BergbenDessa kommer att behöva flyttas för att inte krocka med kälkramen.

2.3 UtförandeI ritprogrammet Solid Works finns en funktion som kallas Structural Member, den går ut på att man ritar streck eller ramar och bestämmer sedan att dessa ska vara en profil av något slag. I programmet finns då ett bibliotek med olika profiler att välja mellan. Denna funktion används frekvent i orginalmodellen och underlättar ändringar.

Plåtar och fästen har ritats med Sheet Metal, en funktion för plåtformning med exempelvis laserskärning. Detta är nödvändigt ifall man vill forma plåten med t ex bockning eller skapa DXF-filer, (ett vanligt språk för maskiner).

Utifrån bland annat dessa funktioner har Solid Works-modellen omarbetats efter kravspecifikationen.

6

Skidor

Mellanstag

HEA-balk (3 st)

Stöd

Snedsträv

3 ResultatEtt stort antal modifieringar har utförts på plattformen. I figurerna 3-5 framgår dessa ändringar och förklaras närmare nedan. 28 st ritningsnummer har producerats, en stor hjälp har varit originalritningarna. Genom att utföra samma måttangivelser som på dessa har mycket tid sparats.

3.1 Uppfyllande av kravDen nya modifierade Plattformen uppfyller samtliga ställda krav i Kravspecifikation (se bilaga). Produktionsritningar lämnades in i tid till Bergteamets beredare och projektplanen följdes.

3.2 Gjorda ändringar på delsystemenNedan redovisas delsystemens ändringar.

3.2.1 KälkenKälkens skidor har kortats, vinkeln har justerats för att möta den nya diametern. HEA-balkarna som binder samman skidorna har kortats, nya stöd mellan dessa och skidor har konstruerats. Snedsträven som stagar upp plattformen har kortats, mellanstagen likaså. Figur 3.

7

Figur 3 Plattform från sidan

Bergben

3.2.2 ArbetsplattformenArbetsplattformen (figur 4) är uppbyggd av två halvor som bultas ihop på mitten, dessa har förminskats. Fästena för bergbenen har flyttats sedan dessa inte fått plats. Fästena för kälken har förlängts och ett fäste har tagits bort för att få plats med elskåpet i mellanrummet mellan HEA-balk och plattformsgolv. Fästen för powerpack har flyttats och modifieras för att passa elskåpets och transformatorns nya placering. Nya profilrör har tillkommit för att nå fästena för powerpack. Allt galler som utgör golvet har gjorts mindre och en skyddslucka för elskåp har modifierats för att rymmas. Gallret över elskåpet har fått ett nytt stopp, likaså skyddsluckan.

3.2.3 PowerpackFör att komma åt elskåpet som manövrerar powerpack finns en lucka i golvet, denna måste kunna lyftas bort på ett säkert och smidigt sätt. För detta har hela powerpack-ramen flyttats och hållaren för elskåp och transformator förkortats. Transformatorutrymmet har minskat, men de flesta redan befintliga stag kunde användas, enbart ett kort profilrör tillkom.

3.2.4 BergbenI och med den minskade ramen fick bergbenen inte längre plats, så först flyttades dessa inåt och fick en ny vinkel mot berget. Denna vinkel bedömdes dock bli för brant och benen riskerade halka och böjas. En annan variant av bergben från en annan plattform ritades in i konstruktionen, dessa var fortfarande hydrauliska. Senare byttes dessa dock mot tryckluftdrivna och fästena modifierades. Detta visas på figur 5, men ingår ej i projektet.

8

Figur 4 Plattform underifrån

Fästen för kälke Fästen för bergben

Elskåp med skyddslucka

Transformator

Figur 5 Plattform framifrån

4 DiskussionProjekt Arbetsplattform visade sig vara ett väldigt lämpligt miniprojektarbete. Det har varit relevant för utbildningen, den korta tiden som en vecka utgör har utnyttjats effektivt. En fördel var att ritprogrammet var detsamma som används vid Högskoleingenjörsprogrammet i Maskinteknik vid Umeå Universitet, detta känns som en förutsättning för att överhuvudtaget komma någonstans på en vecka. Att sätta sig in i ett okänt program hade varit svårt med ett projekt som detta på den korta tiden. Handledarna vid både Bergteamet och universitetet har varit till stor hjälp under både författandet av Kravspec, Projektplan och under projektveckan.

Projekt som detta kan vara väldigt svårbedömt i tidsåtgång, beroende dels på projektutförarens förkunskaper, dels på oförutsedda problem under projektets gång. Projektet beräknades ta ca en vecka och denna tid visade sig lyckligtvis vara tillräcklig.

Projektplan och Kravspecifikation var en ny erfarenhet för undertecknad. Syftet med dessa har på ett bra sätt framgått under tiden. Då tänker jag framförallt på att skapa en ordentlig plan på hur lång tid varje delmoment förväntas ta och tydligt formulera vilka krav som kommer att ställas på modellen etc. Detta är bra när man har tider att passa och om man jobbar mot deadlines.

5 Litteraturförteckning

[1] K. Björk, Formler och Tabeller för Mekanisk Konstruktion (Sjätte upplagan).

6 BilagorAv sekretesskäl kan inte alla konstruktionsritningar bifogas utan endast sammanställningsritningar visas, några av dessa visas nedan.

Projektplan och Kravspecifikation bifogas separat

9

10

11

12

13