Utforming av spoleapparat for forspenning av ståltau på vinsj

Abstract

Målet med dette prosjektet har vært å utvikle et apparat som kan brukes til å spole et ståltau over på en vinsj med tilstrekkelig forspenningskraft. Dette reduserer risikoen for at ståltauet graver seg ned i underliggende lag av tau når vinsjen er i bruk og trekker tungt. Oppgaven er gitt til gruppen av Axess Technologies AS på forespørsel etter at en av gruppemedlemmene hadde sommerjobb der sommeren 2022. Bedriften ønsket seg et spoleapparat som kunne løse dette problemet og som i tillegg kunne benyttes til flere ulike typer spoleoperasjoner. I tillegg til å designe, beregne og modellere dette spoleapparatet, har gruppen også gjennomgått flere ulike konsepter for å forsikre seg om at den endelige løsningen faktisk var den mest egnede. For å kunne jobbe systematisk har gruppen benyttet seg av to teoretiske fremgangsmetoder for konseptutvikling. Dette har vært viktige hjelpemidler for å holde prosessen ryddig og for å kunne jobbe skjematisk gjennom hele prosjektet. Gruppen har også måtte gjøre seg kjent med relevante standarder samt lære seg å bruke disse riktig. Arbeidet startet med å begrense oppgaven og sette et tydelig mål for resultat. Dette var viktig med tanke på at oppgaven skulle la seg utføre på den gitte tidsperioden. Videre ble problemdefinering vektlagt for å virkelig forstå omfanget og for å kunne sette tydelige rammer og kriterier for hva gruppen faktisk skulle produsere. Denne fasen gikk over i en konseptutviklingsfase der de aktuelle konseptene ble utformet ved bruk av kriteriene som ble satt under problemdefineringen. Det best egnede konseptet ble valgt for videre utvikling og har blitt beregnet og modellert. Av komponentene i spoleapparatet er det trommel, ramme og drivlinje som vektlegges mest. Gruppen gjorde et viktig funn undervegs i prosjektet som gjorde at det måtte gjøres endringer i det valgte konseptet. Det viste seg at trommel på spoleapparatet ikke ville fungere slik som først tenkt. Det ble da satt i gang en ny prosess for å løse dette problemet uten at det skulle gå for mye utover det allerede utførte arbeidet. Som et viktig hjelpemiddel i denne prosessen ble det 3D-printet forskjellige typer tromler slik at gruppen kunne teste ut de nye alternativene i praksis. Det endelige resultatet presenterer et konseptuelt design av et spoleapparat. Dette apparatet baserer seg på funksjonen til en kapstan-vinsj, men til forskjell blir det her blir benyttet to tromler for å få ønsket funksjon. Som en del spoleapparatets egenskaper skal det også kunne benyttes til ulike typer ståltaudiametere. Et konseptuelt design betyr at denne løsningen skal fungere godt som ett startpunkt for videre utvikling av spoleapparatet. Det er blitt gjort forenklinger og antagelser undervegs, disse bør derfor utforskes ved eventuelt videre arbeid. Gruppen har tro på at resultatet de har kommet frem til, tilfredsstiller det målet de hadde satt seg. Det er blitt gjort gode vurderinger og alle komponenter er blitt designet ut fra gjeldende standarder. Arbeidet som er blitt lagt ned, i tillegg til spoleapparatets funksjon og utseende, vil fungere som gode grunnlag for videre utvikling.

The goal of this project has been to develop a device for spooling of wire rope onto a winch with the correct ammount of back tension. This is to reduce the risk of the rope burying itself into underlying layers of rope when the winch is under heavy load. The problem was given by Axess Technologies AS after a request by one of the group members whom had had a summer internship there the summer of 2022. Axess Technologies had been considering such a device for a while, that could help solve this problem, but also be used for different kind of spooling operations. In addition to design, calculate og model the device, the group has also considered several different concepts to make sure that the chosen device was the best option. The group has used two different types of theoretical progress methods for concept develpoment to be able to work systematically. This has served as a great aid to keep the process orderly and schematically throughout the duration of the project. The group also had to familiarise themselves with relevant standards as well as learn how to use these correctly. The work started with limiting the task and setting a clear goal for the result. This was important in view of the group beeing able to complete the task whitin the given timeframe. Furthermore, problem definition was emphasized in order to really understand the scope of the problem and to be able to set clear frameworks and criteria for what the group was supposed to produce. This phase transitioned into a concept development phase where the relevant concepts were designed using the criteria set during the phase of problem definition. The most suitable concept was selected for further development and has been calculated and modelled. Of all the components of the device, the design of the drum, frame and drive train was emphasised the most. During the testing and development of this work, the group discovered conditions with the original concept that forced changes in the initial design. In short, faults with the spooling behavior made the concept impossible to realize. After this realization, a new process was initiated with a focus on keeping as much of the already completed work unchanged. An important aid and tool in this process was the 3D printing of different drums, which were done to test the new alternatives in real life. The final result presents a conceptual design of the device. This device is based on the function of a capstan winch, only for this device there are two drums used to achieve the desired function. As part of the device’s functions, it will also be able to be used for different types of wire rope diameters. A conceptual design means that this solution should work well as a starting point for further development of the spooling device. Simplifications and assumptions has been made along the way, these should therefore be explored in any further work. The group feel certain that the result that has been put forward fulfils the objective that had been set. The considerations done has been well thought out, and the components of the device are designed with currents standards in mind. All of the work done, including the functionality and appearance of the device, will function as the foundation of future development.