Högskolan i Skövde

Kellve tillverkar transportörer för bulk- och materialhantering och företaget erbjuder specifika lösningar utefter kundens egna önskemål och tycke. Transportören består typiskt av en drivsektion, fackverksram och säkerhetsutrustning. Syftet med examensarbetet är att skapa ett koncept för en ny modulbaserad drivsektion för att kunna fortsätta erbjuda kunden samma utbud som tidigare, fast med färre antal artiklar. Antal varianter av drivsektioner Kellve erbjuder sina kunder idag identifieras och presenteras. Det nya konceptet av drivsektionen visualiseras genom en CAD-modell och en hållfasthetsanalys utförs. Hållfasthetsanalysen sker med hjälp av finita elementmetoden och den utförs på både konceptet och en grunddrivsektion, som är en standardmodell av en drivsektion från Kellve, för att säkerställa att de modifieringar som görs på drivsektionen inte leder till en försämrad hållfasthet jämfört med grunddrivsektionen.

En översiktlig introduktion om företagens miljömedvetenhet, miljöansvar, uppförandekoder och samhällsansvar presenteras där metoder för hur ett företag kan verka för en hållbar utveckling beskrivs.

En förstudie utförs som en teoretisk bakgrund i ämnen som är relevanta för examensarbetets genomförande. I förstudien presenteras produktutvecklingens olika steg och genomförande, modulindelning och hur detta implementeras i en produkt samt en redogörelse för finita elementmetoden.

Genomförandet inleds med att studera en typisk drivsektion från företaget för att möjliggöra en nulägesbeskrivning av dagens drivsektion på företaget. Till hjälp används ritningar samt dialoger och möten med handledare på företaget. Efter nulägesbeskrivningen inleds förarbetet till konceptgenereringsfasen som består av identifiering och vidareutveckling av kundbehov samt definition av vilka krav konceptet bör uppfylla. Arbetet fortsätter med identifiering av moduldrivarna åtföljt av en idégenereringsfas för att ta fram koncept. Ett antal koncept väljs ut med hjälp av en konceptvalsmatris, dessa koncept presenteras för företaget och efter en diskussion väljs ett koncept ut som det ”vinnande” konceptet. Konceptet är modulariserat samt att montering/demontering av trumman sker vertikalt för att uppnå en bättre ergonomisk arbetsställning vid service.

Konceptet och grunddrivsektionen modelleras och analyseras i Pro/ENGINEER. Syftet med analysen är att jämföra hållfastheten i grunddrivsektionen med det nya konceptet. Drivsektionen jämförs i ett driftläge och ett serviceläge.

Resultatet i examensarbetet är att en modularisering av drivsektionen genomförs genom att drivsidan behåller sin höjd oberoende av vilken slags trumma som används. Drivsidan kombineras också med en lagerplåt som är anpassad efter vilket lager som används. Lagerplåten är inte längre beroende av trumdiametern. Det sker även en modularisering för bandrensaren genom att skapa en plåt med en separat hålbild för varje trumdiameter som används.

Resultaten av hållfasthetsanalyserna för grunddrivsektionen visar på brister i konstruktionen med spänningskoncentrationer överstigande sträckgränsen för både driftläge och serviceläge. Konceptet visar på mycket låga spänningskoncentrationer i driftläge och i serviceläget uppvisar konceptet en godkänd hållfasthet där maximala spänningskoncentrationer inte överstiger halva sträckgränsen. Rekommendationen är att utvärdera validiteten av indata i analysen, omkonstruera grunddrivsektionen och utföra nya, mer noggranna analyser samt att modulariseringsarbetet bör fortsätta.

Kellve manufactures conveyors for bulk and material handling and the company offers specific solutions according to customer preferences. The conveyor typically consists of a drive section, truss frame and safety equipment. The purpose of the thesis is to create a concept for a new modularized drive section in order to be able to continue offering customers the same range of options as before, but with fewer parts. The number of variations of the drive section Kellve offers their customers are identified and presented. The new drive section concept is visualized by a CAD model and a strength analysis is performed. The strength analysis is done using the finite element method and it is performed on both the concept and a basic drive section, which is a standard model of a drive section from Kellve, to ensure that the modifications made to the drive section do not lead to deterioration in strength in comparison with the basic drive section.

A general introduction to corporate environmental awareness, environmental responsibility, codes of conduct and social responsibility is presented with a description of methods of how a company can promote sustainable development.

A feasibility study is conducted giving a theoretical background on topics relevant to the thesis. A report of different product development stages, modularization and how these tools are implemented in a product is given followed by a description of the finite element method.

In order to fully understand the current status of the company’s drive sections the thesis will begin with a study of a typical drive section. Drawings, dialogue and meetings with supervisors at the company are used as background material to fully comprehend the situation. After a status report is created, groundwork for concept generation phase begins, which consists of customer needs identification and development and definition of concept requirements. The work continues with efforts to identify the module drivers and is followed by brainstorming sessions to generate concepts. A number of concepts are selected using a concept selection matrix. The chosen concepts are presented to the company and after discussions the "winning" concept is chosen. The concept includes modularization and vertical assembly/disassembly of the drive pulley in order to achieve a more ergonomic working position during maintenance work.

The concept and basic drive section are modeled and analyzed in Pro/ENGINEER. The purpose of this analysis is to compare the strength of the basic drive section with the new concept. The drive section is compared in an operational mode and a service mode.

The outcome of the thesis is that a modularization of the drive section is achieved by maintaining its height regardless of the size of the drive pulley. The sides of the drive section are also combined with bearing plates, which are adapted depending on the size and type of bearing that is used. The bearing plate is no longer dependent on the drive pulley diameter. A modularization of the belt cleaner is conducted by constructing a plate that has distinct holes for each drive pulley diameter.

With effective stress concentrations surpassing the yield limit, the result of the strength analysis reveals weaknesses in the basic drive section in operational mode as well as service mode. The concept section drive shows very low stress concentrations in operational mode and low effective stress levels not exceeding half of the yield limit in service mode. The recommendation is to evaluate the validity of the input data in the analysis, redesign the basic drive section and conduct new, more accurate analyzes. Furthermore, the modularization work should continue.