haku: @keyword toimilaite / yhteensä: 14
viite: 8 / 14
| Tekijä: | Lehtinen, Tuukka |
| Työn nimi: | Electromechanical steering for an articulated mobile work machine |
| Sähkömekaaninen ohjaus runko-ohjattuun työkoneeseen | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2013 |
| Sivut: | vii + 94 s. + liitt. 6 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Koneenrakennustekniikan laitos |
| Oppiaine: | Auto- ja työkonetekniikka (Kon-16) |
| Valvoja: | Juhala, Matti |
| Ohjaaja: | Sainio, Panu |
| OEVS: | Sähköinen arkistokappale on luettavissa Aalto Thesis Databasen kautta.
Ohje Digitaalisten opinnäytteiden lukeminen Aalto-yliopiston Harald Herlin -oppimiskeskuksen suljetussa verkossaOppimiskeskuksen suljetussa verkossa voi lukea sellaisia digitaalisia ja digitoituja opinnäytteitä, joille ei ole saatu julkaisulupaa avoimessa verkossa. Oppimiskeskuksen yhteystiedot ja aukioloajat: https://learningcentre.aalto.fi/fi/harald-herlin-oppimiskeskus/ Opinnäytteitä voi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla, joita löytyy kaikista kerroksista.
Kirjautuminen asiakaskoneille
Opinnäytteen avaaminen
Opinnäytteen lukeminen
Opinnäytteen tulostus
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 4254 | Arkisto |
| Avainsanat: | steering frame-steering electromechanical actuator hybridization ohjaus runko-ohjaus sähkömekaaninen toimilaite hybridisointi |
| Tiivistelmä (fin): | Tässä opinnäytetyössä tutkitaan vaihtoehtoisia sähkömekaanisia ratkaisuja perinteisesti runko-ohjauksessa käytetylle hydrauliselle sylinterille. Työn motivaationa toimi tavoite vähentää maanalaisen työkoneen energian kulutusta ja parantaa sen ohjattavuutta. Siirtymistä sähkömekaanisen toimilaitteen käyttöön tutkitaan osana Sandvik EJC 90 kaivostyökoneen hybridisointiprojektia. Työssä paneudutaan runko-ohjauksen hyötyihin ja haittoihin, raskaan kaluston hybridisointiin ja sähkömekaanisiin toimilaitteisiin. Työkonepuolella käytetyt nivelohjatut ajoneuvot käydään lyhyesti läpi ja samalla esitellään työn kohdekone, Sandvik EJC 90. Tarkemmin tutustutaan sähkömekaanisiin lineaari- ja rotaatiotoimilaitteisiin, jotka ovat suorituskyvyltään samassa kokoluokassa kuin kohdekoneen hydraulissylinteri. Lineaaritoimilaitteista esitellään kolmeen eri voimansiirtoruuviin perustuvat ratkaisut. Nämä kolme ovat trapetsi-, kuula- ja rullaruuvi. Rotaatiotoimilaitteista esitellään kaksi toimintaperiaatetta: matoruuvi- ja lieriöhammaspyörävälitykseen perustuvat. Sähkömekaanisten lineaaritoimilaitteiden luotettavuutta käsitellään myös lyhyesti. Sähkömekaaniset toimilaitteet tuntuvat kehittyneen sille tasolle, että niillä voidaan korvata hydraulisia ohjauskonstruktioita. Laitteiden suorituskyvyn parantumiseen on myötävaikuttanut sähkömoottoreiden, elektroniikan ja materiaalitieteiden kehitys. Voimatiheydessä hydraulisjärjestelmät ovat vielä edellä, mutta sähkömekaaniset toimilaitejärjestelmät tarjoavat joitakin ylivoimaisia etuja, kuten ylivoimaiset säätö- ja ohjausominaisuudet sekä implementoinnin helppous ja joustavuus. Tässä työssä sähkömekaaniseksi toimilaitteeksi valittiin matoruuvivälitykseen perustuva rotaatioratkaisu. Sen suurin etu on itsepidättyvyys, jonka ansiosta energiaa voidaan säästää merkittävästi käytön aikana. Sähkömekaaninen toimilaitejärjestelmä on järkevä osa työkoneen hybridisointia, silla sen avulla voidaan edesauttaa energiasaastojen syntymistä. Raskaan kaluston hybridisointi on reilun vuosikymmenen autoteollisuutta jäljessä, mutta kehitys on malliltaan kiihtyvän luonteista jatkuvasti kiristyvien päästösäännösten vuoksi. Työn lopussa esitellään konsepti, jonka avulla valittu sähkömekaaninen rotaatiotoimilaite voidaan asentaa kohdekoneeseen. Konseptisuunnittelu on toteutettu pääpiirretasolla tavoitteena mahdollisimman yksinkertainen tarkoituksenmukainen konstruktio. Mukana ovat myös asennusohjeet pääpiirteittäin ja ideoita yksityiskohtien suunnitteluun. |
| Tiivistelmä (eng): | This thesis studies alternative electromechanical solutions for the traditional hydraulic cylinder that is used to actuate the articulation joint of a frame-steered vehicle. The reason for preparing this thesis is the interest to lower the energy consumption of an underground work machine and to acquire better controllability and steer ability. The conversion to electromechanical actuation is studied as a part of the hybridization of the Sandvik EJC 90 load-haul-dumper. The advantages and disadvantages of frame-steering, hybridization of heavy vehicles and electromechanical actuators are discussed first. Articulated vehicles as a vehicle category are shortly presented. The Sandvik EJC 90 case machine is also presented. A closer look is taken at linear and rotary electromechanical actuator technologies in the appropriate size range. Linear electromechanical actuators based on three screw technologies, the trapezoidal, ball and roller screw, are presented. Two main designs, based on the spur and worm gear, of rotary actuators are presented. The reliability of linear electromechanical actuators is shortly discussed. It appears plausible to replace hydraulic frame-steering with an electromechanical solution. Electromechanical actuators of today have improved due to advances in electric motor technology, electronics and material science etc. They still have some distance to cover when force density is considered but offer numerous other benefits, the most important of which are their controllability and effortless and flexible implementation. Unbiased literature about electromechanical actuators is, however, not readily available, which may lead to distorted notions about their true capabilities. For the concept of this thesis a rotary electromechanical device is selected for its higher interest value in a research sense. The selected device provides self-locking ability, which should significantly reduce energy consumption during operation. Electromechanical actuation is also a smart companion for hybridization as it may increase the energy savings of an actuation system. Hybridization of heavy vehicles and machinery is a fair decade behind that of the passenger car industry but is catching up due to tightening emission regulations. A concept for the implementation of the selected electromechanical actuator is presented at the end of the thesis. The concept is designed to be as simple as possible and design is performed on an outline level leaving detail design for consideration. Outline instructions for installation of this concept structure are also included. |
| ED: | 2013-10-22 |
INSSI tietueen numero: 47388
+ lisää koriin
INSSI