Skotare Teknisk rapport - Hytt Fredrik Berglund MF2011 Systemkonstruktion Skolan för Industriell Teknik och Management Kursansvarig: Ulf Sellgren Februari 2009
Sammanfattning Till skotarkonceptet som arbetades fram i kursen Systemkonstruktion MF2011 skulle bland annat en hytt utvecklas. För hela projektet skapades en så kallad DSM-matris med tillhörande CFM och FMM-matris. Med utgång från dessa togs det även fram matriser för enbart hytten innehållandes krav för denna. De krav som fanns var bland annat: Max vikt: 800 kg. Hytten skall vara dämpad. 360 synfält. Det skall vara möjligt att värma och kyla mat. Hytten tillverkades i CAD-programmet Solid Edge v.20 och ansågs uppfylla de krav som fanns. Vissa krav var svårare att verifiera till exempel kravet på radio med mp3-spelare eller möjligheten för föraren att enkelt underhålla skotaren. Då dessa redan uppfylls i dagens skotare antogs det att de uppfylls även i det framtagna konceptet. Det uppmärksammades att det finns stort behov av vidareutveckling av konceptet, främst undersökning av hållfasthet, dämpar och fjäderkonstanter i hyttupphängningen, inredning, ergonomi etc. Utöver detta drogs erhölls följande resultat: Vikten på 637 kg understiger målvikten på 800 kg. Det 360 synfältet löstes med en roterbar stol. Ratten behöver omplaceras för att undvika att vara i vägen för förarens knän, i övrigt finns det inga hinder vid rotation av stol och förare. Dörren bör omkonstrueras för att göra det möjligt att öppna den fullständigt. Kylskåp och mikrovågsugn får plats i hytten, dock placerade på golvet. 1
Innehållsförteckning Sammanfattning... 1 Innehållsförteckning... 2 Inledning... 3 Metod... 4 Resultat... 4 Diskussion... 7 Slutsats... 8 Referenser... 8 Bilagor... 9 Bilaga 1 Design Structure Matrix... 9 2
Inledning Till skotarkonceptet som arbetades fram i kursen Systemkonstruktion MF2011 skulle bland annat en hytt utvecklas. För hela projektet skapades en så kallad DSM-matris med tillhörande CFM och FMM-matris. Med utgång från dessa togs det även fram matriser för enbart hytten innehållandes krav för denna. De krav som fanns var bland annat: Max vikt: 800 kg. Hytten skall vara dämpad. 360 synfält. Det skall vara möjligt att värma och kyla mat. Bland de övriga krav som fanns var tillgång till trådlöst internet, att hytten skall uppfylla säkerhetsföreskrifter enligt ISO 8082, 8083 och 8084 samt ha en innovativ och rått utseende. Fullständiga matriser med kraven återfinns i Bilaga 1. En CAD-modell av hytten skapades i Solid Edge v.20 som dessutom skulle vara möjlig att sättas samman med skotarens övriga delsystem till ett gemensamt koncept. Det enda gränssnittet mot övriga skotaren var således fästet till ramen. En del verifiering av uppfyllning av kravspecifikation är utförd i andra rapporter i detta projekt. Till exempel undersöks förarens synfält i en annan delrapport. Den färdiga modellen visas nedan i Figur 1. Figur 1. CAD-modell av hytten. 3
Metod Utifrån DSM:en för hela systemet tog en DSM för endast hytten fram med kundkrav, krav från tillverkarna och krav från samhället. Det finns ingen bakgrund till kundkraven utan de är endast framtagna av projektdeltagarna. Detsamma gäller för kraven från tillverkarna och samhället. En del av kraven från samhället är verkliga men det är möjligt att det finns fler krav som projektdeltagarna inte känner till. Vid beräkning av utrymmet i hytten har antropometriska mått utifrån den 95:e percentilen för män angivna i Arbete-Människa-Teknik [1] använts. Inga ergonomiska undersökningar vad gäller arbetsställning har gjorts. Det gäller även för det invändiga utseendet av hytten som inte behandlas i denna rapport. Vidare har även hållfasthetsberäkningar valts att uteslutas eftersom modellen är relativt översiktlig samt att författaren ansåg att detta låg utanför ramarna i denna deluppgift. Resultat För att möjliggöra ett 360 synfält kan man lösa det på två olika sätt. Antingen löser man det med att ha en roterbar hytt, vilket är vanligare hos skördarna, eller så väljer man att ha en roterbar stol. Denna modell valdes att konstrueras med det senare av de två alternativen av anledningen att det är enklare. En roterbar hytt medför mer komplicerad hyttupphängning och försvårar underhåll av underliggande system, för att nämna några av anledningarna till att den inte valdes. I Figur 2 visas stolen i olika positioner. Det uppstår emellertid ett problem med knäutrymmet vid körning framåt då ratten kommer i vägen, se Figur 3. Detta bör inte vara något större problem och är enkelt att justera då ratten i modellen endast är skapad för att illustrera hyr styrningen av skotaren går till. Figur 2. Olika positioner för stolen, sedd från ovan. 4
Figur 3. Uppmärksammat problem mellan ratt och stol. Figur 4. Minsta avståndet länd - knä i hytten, 665mm. Det minsta avståndet mellan länd och knä, se Figur 4, framgår till 665 mm. Detta kan jämföras med avståndet knä - länd för män i den 95:e percentilen som visar sig vara 645 mm [1] vilket innebär att hyttens storlek är tillräcklig för att kunna rotera stolen 360 utan några föremål i vägen. I Figur 4 ovan visas även lösningen till möjligheten att värma och kyla mat där ett kylskåp är markerat med A [2] och mikrovågsugn med B [3]. Dessa väljs att placeras på golvet för att dels få ner hyttens tyngdpunkt men även för att inte på något sätt påverka sikten ut. Sikten ut är, enligt tillverkare av skotare, ett av de stora problemen med dagens skotare. Samma tillverkare säger sig använda sig av rutor i polykarbonat vilket även är fallet i denna modell. För att föraren skall skyddas mot stockar och annat i den omgivande miljön har dessa valts att göras 15 mm tjocka. Hytten väljs att tillverkas i stål med en tjocklek av 15 mm. Dörren tillverkas däremot i 15 mm tjockt aluminium, detta för att minska vikten på hytten. Även taket är tillverkat i aluminium. 5
Ursprungligen var det tänkt att öppna dörren framåt, som på en bil, men senare uppmärksammades att det då inte var möjligt att komma in i hytten eftersom man skulle behöva klättra upp via hjulen. Öppningen av dörren ändrades då så att den öppnas bakåt. Däremot innebar utseendet av hytten och dörren att dessa kolliderade vid öppning av dörren, se Figur 5. Den möjliga öppningen ansågs dock vara tillräckligt stor för att komma in i hytten utan större problem. Figur 5. Öppen dörr med kollision inringat i rött. Styrning av kranen sker med två olika joysticks och information av intresse visas på den stora skärmen, se Figur 6. Skärmen gör det även möjligt att, tillsammans med en internetuppkopplad dator, komma åt och läsa sin e-post etc. Figur 6. Joysticks och skärm. Då vibrationer och den så kallade rollrörelsen (det vill säga rotation kring axeln i färdriktningen) till största delen motverkas av hjulupphängningen har en enkel bussning valts att användas som hyttdämpning. Denna typ av dämpning är idag vanlig bland skotare, se Figur 7. Mer om gränssnittet mellan hytt och ram återfinns i delrapporten Assemblering och systemverifikation. 6
Slutligen noterades hyttens totalvikt till 637 kg, exklusive strålkastarna som författaren fick till förfogande först kl.15.20 på inlämningsdagen varpå de uteslöts ur analysen ovan. Mer om dessa finns istället att läsa om i delrapporten om synfältet. Diskussion Figur 7. Upphängning och dämpning av hytt Mycket av arbetet kring hytten är baserat på uppskattningar, inga beräkningar har därför utförts. Det kan till exempel ifrågasättas om hur rimligt det är att tillverka hytten i 15 mm tjock stål, det skulle kanske räcka med 10 mm. Det är dessutom möjligt att hyttgolvet, vid fästena, skulle behövas förstärkas på grund av de belastningar det utsätts för. Detta är dock endast spekulationer och har inte undersökts vidare. Målvikten på 800 kg understegs vilket betyder att en större hytt hade kunnat konstrueras och medfört större utrymmen för föraren samt eventuellt utrymme till förvaring av ytterkläder. Ett problem med de tjocka rutorna i polykarbonat är att de krökta ytorna kan göra det svårt att se ut. Hur detta skall lösas kan diskuteras. Ett annat vanligt problem för föraren är att de bländas av solen. Detta skulle kunna lösas med någon form av solskydd/gardiner. Eftersom hytten, som tidigare har nämnts, endast har konstruerats för att visualisera en tänkt hytt, undersöka invändiga utrymmet och undersökning dess totala vikt finns det stora behov av vidareutveckling av konceptet. Klarar hyttupphängningen av de påfrestningar de utsätts för om skotaren skulle tippa över och rulla runt? Håller rutorna för en stock som slinter ur gripklon och slår i rutorna? Vilka bussningar är lämpliga för att minska vibrationerna? Det finns även stort behov av utveckling av inredningen i hytten. Är ratten lämpligt placerad? Hur skall joysticken placeras? Även stolen är något som inte behandlas i den här rapporten men är en komponent det finns mycket att arbeta vidare med. 7
Slutsats Följande slutsatser kring arbetet med hytten har gjorts: Vikten på 637 kg understiger målvikten på 800 kg. Det 360 synfältet löstes med en roterbar stol. Ratten behöver omplaceras för att undvika att vara i vägen för förarens knän, i övrigt finns det inga hinder för rotation av stol och förare. Dörren bör omkonstrueras för att göra det möjligt att öppna den fullständigt. Kylskåp och mikrovågsugn får plats i hytten, dock placerade på golvet. Det finns stora möjligheter till och behov av vidareutveckling av hyttkonceptet. Referenser 1. Boghard, M., Ericsson, M., Karlsson, S., Lövsund, P. och Odenrick, P., (2005). Arbete-Människa-Teknik, Prevent, Stockholm 2. http://www.teknikmagasinet.se/nydb/db.pl?template_file=link_product.html&link=pro duktsok&artnr=340051 [2009-02-02] 3. http://www.gizmodiva.com/home_gadgets/carry_an_iwave_microwave_wherever_yo u_go.php [2009-02-02] 8
Bilagor Bilaga 1 Design Structure Matrix 9