Preparing for forwarded ROPS -test
Vairinen, Noora (2016)
Vairinen, Noora
Tampereen ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016122921544
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016122921544
Tiivistelmä
Metsätyötä pidetään yhtenä maailman vaarallisimmista ammateista, vaikka koneellistumisen myötä loukkaantumisien riskit ovatkin vähentyneet. Turvallisuus on tärkeä lähtökohta koneita suunniteltaessa. Lait ja asetukset määräävät rajat, jotka jokaisen koneen ja laitteen tulee täyttää. Erilaiset lait ja asetukset takaavat kunkin maan konekannan turvallisuuden suurimmassa osassa kehittyneitä maita. Euroopassa kaikkia koneita ja laitteita, myös metsäkoneita koskee Konedirektiivi 2006/42/EC. Tämän yleisen koneita koskevan säännöksen lisäksi on muita täydentäviä lakeja ja asetuksia, joiden mukaan toimitaan. Yksi tärkeä turvallisuusstandardi on kaksiosainen ISO 8082 -standardi (osat 1 ja 2). Tämä standardi määrittää itsekulkevien metsäkoneiden turvarakenteiden (ROPS-rakenne) kestävyysvaatimukset.
Jos metsäkone kaatuu, yksikään osa ei saa tunkeutua kuljettajan turva-alueelle. Tämä varmistetaan suunnittelemalla turvarakenteet metsäkoneen ohjaamolle, joiden tarkoitus on ottaa vastaan kaatumisesta ja ympäripyörähtämisestä aiheutuvat iskut ja absorboida pyörimisen aiheuttama energia. Turvarakenteiden tulee läpäistä ROPS-testit, jotka varmistavat rakenteiden keston todellisessa kaatumistapauksessa. ROPS-testissä standardissa määritellyn suuruinen voima kohdistetaan turvarakenteisiin ja rakenteiden siirtymää seurataan. Kone läpäisee testit, kun operaattorin turva-alueelle pysyy koskemattomana ja kun rakenne pystyy absorboimaan riittävän määrän energiaa itseensä.
Opinnäytetyössä tutkittiin John Deeren kuormakoneen kestävyyttä 33 tonnin ROPS - testissä. Työssä lähdettiin liikkeelle nykyisestä kuormakoneesta, joka on hyväksytty 29 tonnin vaatimusten mukaan. Tätä rakennetta analysoitiin elementtimenetelmällä. Koska oli hyvin oletettavaa, ettei nykyinen rakenne sinällään kestä uusia vaatimuksia, varauduttiin myös siihen, että rakennetta joudutaan muokkaamaan. Työn toisessa vaiheessa rakennetta vahvistettiin ja materiaalivalintoja muutettiin, jotta rakenne saataisiin kestämään 33 tonnin testin vaatimukset. Opinnäytetyössä esitetään analysointiprosessi ja uudelleen suunnitellut rakenteet. Suunnittelun haasteet ja analysoinnin ongelmakohdat käydään myös läpi tuloksien ohella.
ROPS-testissä rakenteet muovautuvat pysyvästi, sillä kaatumisen ja pyörimisen aiheut-tamat voimat ovat suuria ja testissä käytettyjen voimien tulee simuloida näitä voimia. Koska liikkuvien koneiden massa on kriittinen suure energiatehokkuutta ja polttoaineenkulutusta mitattaessa, ei rakenteita voida ylimitoittaa. Turvarakenteiden suunnittelu on tasapainoilua tarpeeksi kestävien ja kevyiden rakenteiden saavuttamiseksi.
Jos metsäkone kaatuu, yksikään osa ei saa tunkeutua kuljettajan turva-alueelle. Tämä varmistetaan suunnittelemalla turvarakenteet metsäkoneen ohjaamolle, joiden tarkoitus on ottaa vastaan kaatumisesta ja ympäripyörähtämisestä aiheutuvat iskut ja absorboida pyörimisen aiheuttama energia. Turvarakenteiden tulee läpäistä ROPS-testit, jotka varmistavat rakenteiden keston todellisessa kaatumistapauksessa. ROPS-testissä standardissa määritellyn suuruinen voima kohdistetaan turvarakenteisiin ja rakenteiden siirtymää seurataan. Kone läpäisee testit, kun operaattorin turva-alueelle pysyy koskemattomana ja kun rakenne pystyy absorboimaan riittävän määrän energiaa itseensä.
Opinnäytetyössä tutkittiin John Deeren kuormakoneen kestävyyttä 33 tonnin ROPS - testissä. Työssä lähdettiin liikkeelle nykyisestä kuormakoneesta, joka on hyväksytty 29 tonnin vaatimusten mukaan. Tätä rakennetta analysoitiin elementtimenetelmällä. Koska oli hyvin oletettavaa, ettei nykyinen rakenne sinällään kestä uusia vaatimuksia, varauduttiin myös siihen, että rakennetta joudutaan muokkaamaan. Työn toisessa vaiheessa rakennetta vahvistettiin ja materiaalivalintoja muutettiin, jotta rakenne saataisiin kestämään 33 tonnin testin vaatimukset. Opinnäytetyössä esitetään analysointiprosessi ja uudelleen suunnitellut rakenteet. Suunnittelun haasteet ja analysoinnin ongelmakohdat käydään myös läpi tuloksien ohella.
ROPS-testissä rakenteet muovautuvat pysyvästi, sillä kaatumisen ja pyörimisen aiheut-tamat voimat ovat suuria ja testissä käytettyjen voimien tulee simuloida näitä voimia. Koska liikkuvien koneiden massa on kriittinen suure energiatehokkuutta ja polttoaineenkulutusta mitattaessa, ei rakenteita voida ylimitoittaa. Turvarakenteiden suunnittelu on tasapainoilua tarpeeksi kestävien ja kevyiden rakenteiden saavuttamiseksi.