Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Cutter head movement concept
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Borrhuvudsförflyttningskoncept (Swedish)
Abstract [en]

This master thesis has been conducted at Svea Teknik on behalf of Atlas Copco and deals with the design of a cutter head motion system for mechanical rock excavation machines. Mechanical rock excavation allows tunneling to be done with just one machine in a continuous process. Such a machine is called a tunnel boring machine (TBM) and excavates rock by pressing a rotating cutter head with disc cutters against the rock face. By moving the cutter head in different patterns, tunnels of different profiles and sizes can be excavated. Atlas Copco has currently a conceptual TBM with an associated cutter head motion solution attached. The main task of this master thesis is to examine if an alternative solution to this motion system could be incorporated to the conceptual TBM, and to develop this solution to a functional concept design. In order to find a suitable alternative design nine concepts where generated and evaluated against the current concept solution using a weighted PUGH-matrix. The chosen concept was refined into a final functional concept design. The produced concept design consists of a two part linkage arm construction connected via a cylindrical joint. At one end of the articulated arm the cutter head is located and at the other end the linkage arm is connected to a rotatable base which allows the arm to rotate and swing to the sides. This rotatable base is in later turn supported by a base structure mounted to the main body of the current concept machine. All motion is achieved by hydraulic cylinders which are mounted in their respective ends using spherical bearings to minimize the need of narrow tolerance spans. The benefits of this alternative design are a greater choice of tunnel profiles along with simpler bearing solutions which may reduce manufacturing- and service costs. The downside is instead added weight to the front of the machine which will move the center of mass closer to the cutter head. This may have a negative effect on the machine propulsion system.

Abstract [sv]

Detta examensarbete har utförts på Svea Teknik på uppdrag av Atlas Copco och behandlar utvecklingen av ett rörelsesystem för förflyttningen av borrhuvudet på maskiner för mekanisk bergavverkning. Med mekanisk bergavverkning är det möjligt att gräva ut en tunnel med bara en maskin i en kontinuerlig process. En sådan maskin kallas tunnelborrningsmaskin (TBM) och bryter berget genom att ett borrhuvud med brytskivor rullar under tryck mot bergsväggen. Genom att förflytta borrhuvudet i olika mönster kan tunnlar med olika profil och storlek anläggas. Atlas Copco har för närvarande en konceptuell TBM med tillhörande lösning för borrhuvudförflyttningen. Huvuduppgiften för detta examensarbete är att undersöka om en alternativ lösning till detta förflyttingssystem kan integreras med denna TBM och att utveckla den här lösning till en funktionell konceptdesign. För att hitta en lämplig alternativ utformning har nio koncept tagits fram vilka utvärderas mot den befintliga konceptlösningen i en viktad PUGH-matris. Det valda konceptet har förfinats till en slutgiltig funktionell konceptdesign. Det framtagna konceptet består av en tvådelad länkarmskonstruktion sammansatta via en cylindrisk rotationsled. I ena änden av länkarmen är borrhuvudet monterat och vid den andra änden är länkarmen ansluten till en roterbar bas som möjliggör att länkarmarna kan rotera och svänga åt sidorna. Denna roterande bas är i sin tur upphängd i en basstruktur som är fastmonterad på den nuvarande konceptmaskinen. All rörelse uppnås genom hydraulcylindrar som är monterade i respektive ände med hjälp av sfäriska lager för att minimera toleranskraven. Fördelarna med detta alternativa koncept är en större frihet i valet av tunnelprofiler tillsammans med en enklare lagerlösning som kan minska tillverknings- och servicekostnader. Nackdelen är istället att vikten längre fram på maskinen ökar. Detta leder till att masscentrum flyttats närmare borrhuvudet vilket kan ha negativ inverkning på maskinens framdrivningssystem.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 54 p.
Series
MMK 2015:55 MKN 144
Keyword [en]
TBM, Cutter head, Plunge motion, Mechanical rock excavation
Keyword [sv]
TBM, Borrhuvud, In-sumpning, mekanisk bergavverkning
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-183529OAI: oai:DiVA.org:kth-183529DiVA: diva2:912289
External cooperation
Svea Teknik AB
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-03-16 Created: 2016-03-16 Last updated: 2016-03-16Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4730 kB)179 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4730 kBChecksum SHA-512
8971df00ab99a4cc14425b4149d8263b92864d13e8c0a46cc010e9bbf848bddd71419eb152ed19835f2b0c52135e185290b542fe28bcb9961128e406d4742e63
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 179 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 254 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf