AbstractsEngineering

Slotborer är benämningen på en ny maskinprototyp som skall användas för att i gruvor borra och utvinna platina. För att erhålla ett visst borrdjup skarvas borrpipor vilket åstadkoms med en gängkoppling. Detta arbete har haft som syfte att utveckla en ny koppling för dessa pipor då konstruktionen med gängor har visat sig vara problematisk. Ett antal koncept genererades varefter det mest lovande, enligt diskussion med kund och Pughs beslutsmatriser, valdes för vidareutveckling. Detta valda koncept var en typ av bajonettkoppling som förfinades och det gjordes en 3D CAD-modell samt mer detaljerade analyser av kopplingens hållfasthet. Analytiskt med grundläggande hållfasthetslära visades kopplingens mest påkända delar ha Von Mises effektivspänningar på 230 MPa vid normal borrning, 360 MPa vid maxeffektsborrning och 605 MPa vid dragande borrning med maxeffekt. Kontakttryck i kopplingen analyserades enligt Hertz kontaktteori och uppgick i maximalt 2,6 GPa, 3,3 GPa och 4,5 GPa för respektive lastfall. En FEM-analys gjordes där lokala effektivspänningar upptäcktes vara i storleksordningarna 300 MPa, 500 MPa och 1200 MPa för respektive lastfall. Konceptutvecklingen och analysen pekar på att konstruktionen är lämplig för vidare detaljerad konstruktion. ; Slotborer is a new machine prototype that is used for excavating platina in underground mines. To drill holes with desired depths there are several drill pipes that are bonded as the hole is drilled deeper with a threaded connection. This work have had the purpose of designing a new connection for these drill pipes as the thread design have shown to be problematic. A number of concepts were generated after which the most preferred, according to customer discussions and Pugh decision matrices, was chosen for further development and refinement. The chosen concept for development was a type of bayonet coupling and a more detailed 3D CAD model and analysis of the coupling strength were made. Analytical solid mechanics showed that the most heavily loaded parts of the coupling experienced effective Von Mises stresses of 230 MPa for normal drilling, 360 MPa for heavy drilling and 605 MPa for heavy back reaming. Contact pressures were analyzed with Hertzian contact theory and the maximum values of these were shown to be 2.6 GPa, 3.3 Gpa and 4.5 GPa for the respective load cases. An FE analysis made showed higher local effective stresses that was of the magnitude of 300 MPa, 500 MPa and 1200 MPa for the respective load cases. The conclusion of the concept development and analysis points out that the design is suitable for further detailed design.