Slotborer är benämningen på en ny maskinprototyp som skall användas för att i gruvor borra och utvinna platina. För att erhålla ett visst borrdjup skarvas borrpipor vilket åstadkoms med en gängkoppling. Detta arbete har haft som syfte att utveckla en ny koppling för dessa pipor då konstruktionen med gängor har visat sig vara problematisk. Ett antal koncept genererades varefter det mest lovande, enligt diskussion med kund och Pughs beslutsmatriser, valdes för vidareutveckling. Detta valda koncept var en typ av bajonettkoppling som förfinades och det gjordes en 3D CAD-modell samt mer detaljerade analyser av kopplingens hållfasthet. Analytiskt med grundläggande hållfasthetslära visades kopplingens mest påkända delar ha Von Mises effektivspänningar på 230 MPa vid normal borrning, 360 MPa vid maxeffektsborrning och 605 MPa vid dragande borrning med maxeffekt. Kontakttryck i kopplingen analyserades enligt Hertz kontaktteori och uppgick i maximalt 2,6 GPa, 3,3 GPa och 4,5 GPa för respektive lastfall. En FEM-analys gjordes där lokala effektivspänningar upptäcktes vara i storleksordningarna 300 MPa, 500 MPa och 1200 MPa för respektive lastfall. Konceptutvecklingen och analysen pekar på att konstruktionen är lämplig för vidare detaljerad konstruktion. / Slotborer is a new machine prototype that is used for excavating platina in underground mines. To drill holes with desired depths there are several drill pipes that are bonded as the hole is drilled deeper with a threaded connection. This work have had the purpose of designing a new connection for these drill pipes as the thread design have shown to be problematic. A number of concepts were generated after which the most preferred, according to customer discussions and Pugh decision matrices, was chosen for further development and refinement. The chosen concept for development was a type of bayonet coupling and a more detailed 3D CAD model and analysis of the coupling strength were made. Analytical solid mechanics showed that the most heavily loaded parts of the coupling experienced effective Von Mises stresses of 230 MPa for normal drilling, 360 MPa for heavy drilling and 605 MPa for heavy back reaming. Contact pressures were analyzed with Hertzian contact theory and the maximum values of these were shown to be 2.6 GPa, 3.3 Gpa and 4.5 GPa for the respective load cases. An FE analysis made showed higher local effective stresses that was of the magnitude of 300 MPa, 500 MPa and 1200 MPa for the respective load cases. The conclusion of the concept development and analysis points out that the design is suitable for further detailed design.

Platinautvinning är antagligen en av the farligaste gruvindustrierna. På följd av det har gruvmaskiner som Slotborer utvecklats för att göra utvinningsprocessen säkrare. Slotborern är ett ganska nytt koncept och har problem med vibrationer i borrsträngen när den blir längre.Den här rapporten föreslår fyra koncept för att dämpa/stabilisera dessa vibrationer och ett av dessa koncept var sedan vidare utvecklat efter en evaluering. Det koncept som vidareutvecklats använder sig av massdämpare för att dämpa/stabilisera borrsträngen. Massdämparna är justerbara vilket gör dem effektiva över ett större frekvensområde. Några mätvärden från riktiga borrningar var analyserade och analytiska och matematiska modeller var utvecklade att ha ett liknande beteende som det från mätningarna. Modellerna var sedan utvidgade och massdämparna var implementerade in i modellerna för att analysera deras effekt på systemet. När de analytiska modellerna för massdämparna vara klara nog, började konstruktions- och dimensioneringsarbetet av projektet. Dämparen/stabilisatorn var från början konstruerad för att direkt dämpa vibrationer på 2 – 5 Hz, men på grund av väldigt höga spänningar i massdämparna var frekvensspannet ändrat till 3,5 – 6-7 Hz. Ingen verifiering genom empiriska studier var gjorda men några bra analytiska resultat åstadkoms. / Platinum excavation is probably one of the most dangerous mining businesses. Because of that machines like the Slotborer has been developed to make the excavation process much safer. The Slotborer is a pretty new concept and has problems with oscillations in the drill string when it gets extended.This paper suggests four concepts for dampening/stabilizing these oscillations and one of these concepts was then further developed after an evaluation. The further developed concept uses mass dampers to dampen/stabilize the drill string. The mass dampers are adjustable making them effective for a wider range of frequencies. Some measurements from actual drilling operations was analyzed and analytical and mathematical models were developed to have a similar behavior of that from the measurements. The models was then extended and the mass dampers was applied into the models to analyze their impact of the system. When the analytical models for the mass dampers where done enough, the construction and dimensioning of the project took place. The damper/stabilizer was initially design to directly dampen oscillations between 2 – 5 Hz, but due to very high stresses in the mass dampers the dampening frequency span was changed to 3,5 – 6,7 Hz. No verification through empirical studies was made but some good analytical results of damping was achieved.