Optimization of an orange peel grab for wood chips

Abstract

The switch from conventional power plants to renewable energy sources through the use of alternative fuels presents crane operators with new challenges. For the increasing mass turnover of wood chips, new grabs have to be developed, which ensures an economical and spillage-free unloading of ships. This article presents an optimization strategy of an orange peel grab for wood chips. The shape of the grab shells is modified with simulations in such a way that the closing forces on the grab shells are reduced in order to grasp the long-fibre wood chips safely. With con-ventional grabs, this leads to a cyclic consolidation of the wood chips and their jamming with-in the grab. Arch-shaped consolidations in the upper part of the grab create loose areas in the lower part. Due to the consolidation, it may happen that the shells of the grab would not close completely. The material which is falling out represents a major source for water-pollution. The consolidation / arching can be simulated with the DEM, while at the same time the machine is considered by a multi-body model. Hence, it is possible to evaluate direct interactions and to derive geometry changes. In order to carry out the investigations, a grab optimized for wood chips was developed, which can unload large quantities of wood chips without any losses.

Перехід від традиційних електростанцій до поновлюваних джерел енергії через використання альтернативних видів палива кидає кранобудівникам нові виклики. Для збільшення масового обігу тріски мають бути розроблені нові грейфери, які б забезпечували економічне та безпечне розвантаження суден. В цій статті надана методика оптимізації грейфера для перевантаження тріски. Форма грейферних щелеп змінюється за допомогою симуляції таким чином, що сили закриття на щелепах грейфера знижуються для безпечного захоплення тріски без пошкодження останньої. При роботі звичайних грейферів захоплення призводить до циклічного ущільнення тріски та її заклинювання в грейфері. Дугоподібні ущільнення в верхній частині грейфера створюють рихлі ділянки в нижній частині. Ущільнення може призводити до неповного закриття грейфера. При цьому вантаж, що випадає, становить небезпеку, оскільки забруднює воду у водоймищах. Ущільнення чи згин можуть бути змодельовані за допомогою ЦМР, в той же час механізм розглядається як багатокомпонентна модель. Отже, можливо оцінювати пряму взаємодію та виводити зміни геометрії. В ході досліджень було розроблено оптимізований грейфер для тріски, що може здійснювати перевантаження великої кількості тріски без втрат.