Conceptual design of drum brake for a new hoist series
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2019-10-21
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
74+3
Series
Abstract
Hoisting equipment is used, if the load is too heavy for a human to lift safely. When handling heavy loads, safety is of very high importance. Hoists are therefore often equipped with safety features to prevent extensive damage in case of a failure or error. The drum brake is a backup brake that is acting directly on the rope drum of the hoist and is a feature that prevent the load from dropping in case of most failures in the hoisting machinery. This thesis work aims to develop a concept for a drum brake for a new hoist series, that is being developed. This includes defining the requirements and market segments for drum brakes in general as well for the drum brake in the case product family. According to the EN-standards very few applications strictly require a drum brake. Only when lifting large amounts of molten metals where there is a danger of a large release of thermal energy, a drum brake is strictly required. However, in many applications, backup brakes are required, which in general are acting on the rope drum. The modular design of the hoist series was developed using Modular Function Deployment (MFD). Based on the Module Indication Matrix (MIM), the drum brake should be a separate module in the case hoist family. The system requirements for the drum brake were defined using Quality Function Deployment (QFD) and by calculating the mechanics for all different failure cases and variants of the hoist. A workshop was held using Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ) as a method to synthesise multiple concepts. These were evaluated and screened using selection matrices and the defined system requirements. The result of the conceptual design process was dozens of ideas which lead to six promising concepts of which four concepts are feasible in the case hoist family. Two of these concepts are completely new approaches to the drum brake. These concepts have some draw-backs in the case hoist family but may work well in other hoist platforms. For the case hoist series, a classical approach used in many previous hoists is selected as the strongest concept.Lyftanordningar används då lasten är för stor för en person att lyfta säkert. Då man handskas med tunga laster är säkerheten ytterst viktig. Därför utrustas lyftanordningar ofta med säkerhetsfunktioner för att förhindra att det sker stora skador ifall lyftanordningen skadas eller får något fel. En lintrumbroms är en reservbroms som direkt bromsar lintrumman och som hindrar att lasten faller ifall lyftanordningens maskineri skadas. I det här diplomarbetet utvecklas ett koncept för en lintrumbroms till en ny lyftanordningsserie. Det ingriper definierande av tekniska krav och marknadssegment för en lintrumbroms både i allmänhet och specifikt för den här produktfamiljen. Enligt EN-standarden är det i väldigt få användningsområden krav på att lyftanordningen är utrustad med en lintrumbroms. Endast då stora mängder smältmetall lyfts och det finns en risk för att stora mängder värmeenergi frigörs. Likväl krävs i många användningsområden att en reservbroms är installerad och EN-standarden rekommenderar att reservbromsar är lintrumbromsar. Lyftanordningens modulära sammansättning har planerats med hjälp av Modular Function Deployment (MFD). Utgående från lyftanordningens Modlule Indication Matrix (MIM) konstateras det att lintrumbromsen borde vara en egen modul. Tekniska kraven för lintrumbromsen samanställdes med hjälp av Quality Function Deployment (QFD) och genom beräkningar av mekaniken för alla möjliga feltillstånd och varianter av lyftanordningen. Det hölls en verkstad var målet var att utveckla möjligast många koncept med hjälp av TRIZ-kreativitetsmetoden. Dessa koncept utvärderades och sållades med hjälp av urvalsmatri-ser och utgående från tekniska kraven. Förplaneringen resulterade i tiotals idéer av vilka sex mera lovande koncept utvecklades. Av dessa är fyra koncept passande för lyftanordningsserien i fråga. Av dessa är två koncept helt nya sätt att förverkliga en lintrumbroms. Dessa två koncept har en del utmaningar med lyftanordningsserien i fråga men kan fungera bra i andra lyftanordningsserier. För lyftanordningen i fråga är en klassisk lösning, som konstaterats fungera i andra lyftanord-ningar, det starkaste konceptet.Description
Supervisor
Hölttä-Otto, KatjaThesis advisor
Lindberg, TeppoKeywords
hoist, product family, product development, conceptual design, modularity