This master thesis has been performed by a request from Scania CV AB in Södertälje. Scania CV AB is a global company manufacturing heavy vehicles, such as busses and trucks. When developing a gearbox, an endurance test is made that shows failures, such as damaged gears or bearings. STP and delta-ANALYSER are used to discover this kind of failure. STP is developed by Scania CV AB, and it measures the vibration, oil pressure, temperature, etc. delta-ANALYSER is developed by Reilhofer. It is a measuring system that detects failures in the gearbox by comparing the vibrations with a reference. The main issue is that these tests are time consuming. The goal is to cut time and still be able to follow the results more accurately and in an early stage receive failure reports from bearings and gears. Accelerate the tests is not possible, because the test-rig is already heavily accelerated. The purpose of the thesis is to investigate existing methods for a more precise detection of a damage that has reached a certain size, also be able to isolate the source of a defect to a specific gear. In this thesis project different methods for detection of damages has been identified: vibration, thermography, acoustic emission, ultrasonic, oil analysis, etc. After an internal discussion, a combination of two methods: oil analysis and vibration, were chosen. Companies demonstrated their oil analysis systems. Advantages and disadvantages were discussed and it was decided to continue with an oil particle sensor, OPCom FerroS, from ARGO HYTOS, that detect the oil particles with a magnet in the flow of oil. The final system for detection of damages is a combination of OPCom FerroS and Scania’s current system: delta-ANALYSER and STP. The developed detection system was evaluated by the set system requirements, showing that the system meet 22 of the 33 tested requirements. All requirements could not be verified and needs more investigation and tests. / Detta examensarbete har utförts på uppdrag av Scania CV AB i Södertälje. Scania CV AB är ett globalt företag som tillverkar tunga fordon, såsom lastbilar och bussar. Vid utveckling av en växellåda, är ett livslängdsprov genomfört för att upptäcka typiska fel, t.ex. skadade kugghjul eller lager. Idag används två system, STP och delta-ANALYSER, för att upptäcka fel. STP har utvecklats av Scania CV AB, och det används för att mäta vibration, oljetryck, temperatur, etc. Delta-ANALYSER är framtaget av Reilhofer. Det är ett mätsystem som detekterar fel i växellådan genom att jämföra vibrationer med en referens. Det största problemet är att dessa system är tidskrävande. Målet är att förkorta provtiden men fortfarande erhålla tydliga resultat och i ett tidigt stadium erhålla en rapportering av skador på lager och kugghjul. Det är inte möjligt att accelerera proven eftersom provriggarna redan är kraftigt accelererad. Målet med examensarbetet är att göra en undersökning av befintliga system som kan tänkas vara användbara för tidig detektering av utfall kopplat till en viss storlek och kunna isolera felkällan till en viss del av växellådan. I detta examensarbete har flera tekniker för detektering av skador identifierats: vibration, termografi, akustisk emission, ultraljud, oljeanalys, etc. Efter en intern diskussion så valdes det att kombinera två olika tekniker, oljeanalys och vibration. Flera olika företag som jobbar med oljeanalys demonstrerade sina system. Fördelar och nackdelar diskuterades och det valdes att gå vidare med en oljepartikelsensor, OPCom FerroS, från ARGO HYTOS, som med hjälp av en magnet i oljeflödet kan detekterar oljepartiklar. Det slutgiltiga systemet för detektering av skador blev en kombination av OPCom FerroS och Scanias nuvarande system: delta-ANALYSER och STP. Det utvecklade detekteringssystemet utvärderades med de ställda kraven och det påvisade att systemet uppfyller 22 av de 33 testade kraven. Alla krav kunde inte verifieras och kräver vidare undersökningar och tester.

Det här projektet har gått ut på att med hjälp av FEdatorprogram analysera hållfastheten hos ett ställdon utvecklat av företaget Cascade Drives. Ställdonet ska användas för att driva en vattenpump som utsätts för laster på upp till 30 ton. Det består av ett växelhus, en elmotor och ett kuggstång-pinionsystem. Motorn sitter direkt på växelhuset med ett motorfäste. De egenskaper som skulle studeras var dels växelhusets deformation och vilka spänningar som uppstod i detta, samt dess egenfrekvenser. Dessutom skulle motorfästes egenfrekvenser och egensvängningar undersökas speciellt för att säkerställa att ingen av de frekvenser som kunde tänkas exciteras vid drift skulle kunna få motorfästet i egensvängning. Motorfästet skulle också modelleras som både aluminium och stål, för att bestämma vilket materialval som var bäst lämpat.  Alla delarna utom kuggstången och dess bussningar erhölls som CADmodeller från Cascade Drives, och analysen gjordes i FEprogrammet Ansys Academic Teaching Mechanical and CFD, 2020 R1, med modulerna Static Structural och Modal. Då licensen begränsade antalet noder som kunde användas i meshen för lösningen till max 256 000 noder, var en del av delarnas geometri tvungna att förenklas genom att ta bort hål, avrundningar och inre ihåligheter. Motorns inre geometri visade sig vara så komplicerad att en helt ny simplifierad modell av den togs fram. Likaså utvecklades enkla modeller av kuggstången och dess bussningar. Allt CADarbete utfördes i programmet Solid Edge 2019.  För att spara noder modellerades inte rullagren eller stängerna som CADmodeller, utan ersattes av joints respektive beam connections i Ansys. Lagerkrafterna som förs över från axlarna till lagersätena modellerades som bearing forces i radiell led. Lagrens och kugghjulens massor simulerades som punktmassor. Inspänningsrandvillkoren sattes på flänsarnas undersidor för att simulera att ställdonet stod på en stålställning. Remote displacement, frictionless support och elastic support användes för detta.  Resultaten visade att växelhuset med god marginal håller för påfrestningarna, och att ingen av dess egenfrekvenser direkt överlappar med excitationsfrekvenserna. Motorfästet görs med fördel av stål, då motorfästets resonansfrekvenser hamnade relativt nära motorfrekvenserna och stålfästets resonansfrekvenser låg högre i spektrumet än frekvenserna för fästet gjort i aluminium. / The purpose of this project was to use FE computer software to analyse the durability of an actuator developed by the company Cascade Drives. The actuator will be used to drive a water pump subjected to loads of up to 30 tonnes. It consists of a gearbox, an electric motor and a rack and pinion system. The motor is directly mounted to the gear housing. The characteristics studied were the deformation of the gearbox, the generated stresses as well as its natural frequencies. Furthermore, the eigenfrequencies of the motor mount were to be investigated to ensure that none of the frequencies excited in the gear housing by the gears and motor risked inducing self-oscillation.  The mount was also to be analysed as if made from steel or aluminium, in order to decide the most appropriate material. All parts except the rack and the bushings were obtained as CAD models from Cascade Drives. The analysis was done in the FE program Ansys Academic Teaching Mechanical and CFD, 2020 R1, with the modules Static Structural and Modal. As the license only allowed a maximum of 256 000 nodes in the mesh, some of the part’s geometries had to be simplified by removing holes, fillets, and cavities. The motor’s geometry was especially complex, and a completely new, simplified model was created, as well as a simple rack and bushing models. All CAD work was done in the software Solid Edge 2019 To further decrease the number of nodes used neither the bearings nor the bars were modelled as CAD models, but rather as joints and beam connections in Ansys. The feature ‘bearing forces’ was used to model the forces from the shafts on the bearing seats. The weight of the gears and bearings were simulated as point masses. In order to simulate the actuator as being mounted on a steel frame, the boundary conditions ‘remote displacement’, ‘frictionless support’ and ‘elastic support’ were added to the bottom of the flanges.  The results showed that the gear housing can withstand the stresses with a good margin, and that none of the eigenfrequencies matched those excited. It also showed that the best material for the mount is steel, as the eigenfrequencies of the steel mount were higher than those of the aluminium mount, which is preferable since they then are further from the motor’s frequency.

Cascade Drives develops electromechanical linear actuators based on multiple pinions interacting with a gear rack. With a patented load sharing mechanism, that uses flexible torsional elements, the torque is equally distributed among the pinions. The same technology was used to develop an innovative wind turbine gearbox design for a Vestas V52 wind turbine, which is more compact and consists of less parts than the current solutions. In this thesis project, this gearbox design was analyzed through software tools, in order to verify its feasibility and refine its design for improvement. In the first part of this thesis, the gearbox was analyzed using Romax, a drivetrain analysis software. From this analysis, the gearbox’s gears, bearings, shafts and housing were assessed and some design refinements were done based on the results to improve the gearbox’s safety factors and life time. In the second part of this thesis, multibody dynamic (MBD) simulations were performed for the gearbox using MSC ADAMS, to study the dynamic response of the gearbox for three load cases of interest. An MBD model was created, which included the tooth contact flexibility and the flexibility of the torsional elements. Through these simulations, the flexible torsional elements’ stiffness was tuned in order to achieve an equal torque distribution among the gears for this application. Thus, the gearbox design was verified as a feasible solution for a Vestas V52 wind turbine. / Cascade Drives utvecklar elektromekaniska linjära ställdon baserade på flera pinjonger som interagerar med ett kuggrack. Med en patenterad lastdelningsmekanism som tillåter torsion, är vridmomentet lika fördelat mellan alla pinjonger. Samma teknik har använts för att utveckla en innovativ vindkraftväxellåda för ett Vestas V52 vindkraftverk, som är mer kompakt och består av färre delar än de nuvarande lösningarna. I denna avhandling analyserades denna växellådsdesign genom mjukvaruverktyg för att verifiera dess genomförbarhet och förfina dess design. I den första delen analyserades växellådan med Romax, en mjukvara för analys av drivlinor. Från denna analys utvärderades växellådans växlar, lager, axlar och hus och vissa konstruktionsförbättringar gjordes baserat på resultaten för att förbättra växellådans säkerhetsfaktorer och livslängd. I den andra delen utfördes multikroppsdynamiska (MBD) simuleringar för växellådan med MSC ADAMS, för att studera växellådans dynamiska svar för tre belastningsfall av intresse. En MBD -modell skapades, som inkluderade kuggkontaktflexibiliteten och lastfördelningselementens flexibilitet. Genom dessa simuleringar justerades styvheten för att uppnå en jämn vridmomentsfördelning mellan växlarna för applikationen. Växellådskonstruktionen verifierades således som en genomförbar lösning för ett Vestas V52 vindkraftverk.

Gear shifts are becoming more and more important as engines are adapted to low speed high torque working conditions. Synchronizers are key components for successful gear shifts. To adapt the synchronizers to new working conditions due to adaptations to new engines, improved development tools are needed. The presented thesis describes the development of two types of numerical models for the synchronization process, namely fluid-structure interaction to simulate the pre-synchronization phase and thermomechanical FE models to simulate the main synchronization phase. A methodology for developing friction models based on a combination of physical testing and numerical simulations is presented. Additionally, a comprehensive gear shift and synchronizer frame of reference section is presented. In paper A, two numerical fluid-structure interaction simulation models for assessing the pre-synchronization phase are presented. Simulations show that the synchronizer functionality is highly dependent on the gear shift maneuvering system, and that grooves in the synchronizer surface have a positive effect on the oil evacuation during the pre-synchronization phase. Paper B describes the development of a numerical thermomechanical model for simulating the main synchronization phase. Two parameter studies were performed, one based on external loads and one based on synchronizer geometry. The effect on the temperature increase from differences in thermal properties between molybdenum and carbon friction linings are presented. In paper C, a verification and validation methodology for highly transient thermomechanical processes was presented. Numerical verification, bulk temperature measurement, surface temperature measurement and qualitative visual inspection were combined to verify and validate the simulation model presented in paper B. In paper D, a methodology combining physical testing with an thermomechanical simulation model to develop a friction model was exemplified by a molybdenum coated synchronizer. A simplified thermal model was developed to remove the dependence of full finite element thermal models. The friction models shows good agreement with measured data. / Betydelsen av växlingar i en växellåda har ökat, och synkroniseringsenheter är viktiga komponenter för snabba och robusta växlingar. För att anpassa synkroniseringsenheterna till nya arbetsförhållanden och laster krävs nya utvecklingsverktyg. Denna avhandling innehåller två typer av numeriska modeller för att simulera synkroniseringsförloppet. Multifysikmodeller som kopplar samman oljeflöde och solida kroppar används för att simulera försynkroniseringsfasen. En termomekanisk modell används för att simulera synkroniseringsfasen. En metod för att utveckla friktionsmodeller under synkroniseringsfasen genom att kombinera fysisk provning med numerisk simulering presenteras. Dessutom finns ett utförligt kapitel om synkroniserings- och växlingsteori. I artikel A presenteras två olika "Fluid-Structure interaction" ("Interaktion mellan vätskeflöde och solida kroppar") för att simulera försynkroniseringsfasen. Simuleringarna visar att synkroniseringsenheter är väldigt beroende av de aktuatorer de är kopplade till, samt att oljedräneringsspår i kontaktytan har en positiv effekt för försynkroniseringsförloppet. Artikel B beskriver utvecklingen av en termomekanisk modell för att simulera synkroniseringsförloppet. Två parameterstudier utfördes, en där de externa lasterna utvärderas, och en där geometrin på synkroniseringsenheten utvärderas. Effekten av skillnaden i termiska egenskaper hos molybden och kolfiber utvärderas också. Artikel C beskriver metodik för verifiering och validering av termomekaniska simuleringar av starkt transienta förlopp. En kombination av numerisk verifiering, temperaturmätning i materialet, yttemperaturmätning samt kvalitativ visuell bedömning används för att verifiera och validera simuleringsmodellen som utvecklades i artikel B. I artikel D beskrivs en metodik för att kombinera fysiska prover med en uppdaterad termomekanisk simuleringsmodell för att beskriva friktionsbeteendet under synkronisering. Metoden exemplifieras med en molybdenbelagd synkroniseringsenhet. En förenklad termisk modell utvecklas för att kunna beskriva friktionsbeteendet utan att använda tidskrävande finita elementmodeller. Den nya friktionsmodellen överensstämmer väl med uppmätt data. / <p>QC 20160218</p>

A simulation model for an automatic gearbox with primary retarder has been constructedand implemented, in this thesis. Together with other modelled vehicle components, thismodel could for example be used for fuel consumption estimation or optimizing vehicleparameters.The mechanical components and the control system inside the automatic gearbox weremodelled separately and then assembled into the nal gearbox model, using the objectorientedprogramming language Modelica. Modelica ensures that each individual componentcan be reused in other models.The gearbox model was validated through a number of test cycles designed to capturedierent vehicle behaviours. The test cycles were recreated in the simulation environmentand the simulation results could be compared to a real vehicle performing the same tests.Validation showed that the model succeeded in its goal, that the implemented model isreproducing similar behaviour as the real gearbox. With gear shifts taking place in aboutthe same situations and converter locking/unlocking occurring the same time in the simulationsas in the real vehicle testing. / I det här examensarbetet har en simuleringsmodell för en automatisk växellåda med primär retarder utvecklats och implementerats. Tillsammans med andra modeller från fordonoch drivlina skulle denna simuleringsmodell kunna användas för att uppskatta ett fordonsbränsleförbrukning eller till att optimera olika fordonsparametrar.De olika mekaniska komponenterna samt kontrollsystemet i växellådan modellerades separat.Dessa modeller kunde sedan sammanfogas för att bygga den slutliga växellådsmodellen.Alla modeller implementerades i det objektorienterade programmeringsspråket Modelica,som tillåter en stor återanvändningsbarhet till vardera enskild komponent.Den implementerade modellen verierades genom ett antal provcykler, utformade för attfånga olika beteenden hos växellådan. Dessa cykler har återskapats i simuleringsmiljön ochmed det kunde resultat från simuleringar jämföras mot data från ett verkligt fordon somutförde samma prov.Från verieringen har slutsatsen dragits att modellen uppfyllde målen med projektet. Målen var, att den slutliga simuleringsmodellen visar ett liknande beteende som en växellåda i ett verkligen fordon. Växlingar och låsning/upplåsning hos momentomvandlareninträande vid ungefär samma situationer i simuleringarna som i provningen med det verkligafordonet.

This Bachelor thesis at KTH Royal Institute of Technology in Stockholm covers a model-based analysis of thrust washer bearings in heavy trucks. This work treats Scania CV AB’s range-splitter gearbox. In this gearbox there are thrust washer bearings which are analyzed in this study. The purpose of the study is to examine the stresses the bearings are experiencing during load, determine which bearing (front or rear) that is most highly stressed, and discuss the cause for that. At large axial forces, which in turn lead to greater friction and thermal stress, there is a large risk for severe wear. Theoretically, there should not be any axial forces in a planetary gearbox with straight cut-gears, but because of the shape of the planet wheel carrier and the torque from the engine, the carrier and the needle bearings are distorted, which will cause an axial force. The axial force is not easily measured. Furthermore, it is also constantly changing during an actual driving sequence. Based on engineering judgement, the axial force was estimated to be 647 N. The axial force leads to all parts of the gearbox being pushed together axially, and cause friction forces to appear in surfaces that rotate relative each other. This process is analyzed with the FEM-program Ansys. Three possible scenarios were identified: (1) when the planetary wheel rotates relative the thrust washer bearing; (2) when the planetary wheel and needle bearing rotate relative the thrust washer bearing and (3) when the planet wheel carrier rotates relative the thrust washer bearing. The frictional heat power was simplified and analyzed as a heat power source and estimated to be 90 W. Cooling was modeled in Ansys as convection, with a film coefficient of 25 W/m2C. The initial temperatures used in the analysis were 22 and 90 °C. According to this, an equivalent stress of 12.3 MPa, and a maximum principal stress of 7.63 MPa, was located at the front thrust washer bearing. This occurs when the planet wheel and the needle bearing rotate relative to the thrust washer bearing, with an initial temperature of 90 °C. To validate the model, temperature sensors could be placed near the thrust washer bearings. However, since everything is rotating, this can be a difficult task. This report gives Scania a potential explanation to why the front and rear bearings in the gearbox are worn differently. / I det här kandidatexamensarbetet som genomfördes vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm gjordes en modellbaserad analys av axialglidlager som används i tunga lastbilar. Arbetet baserades på Scania CV ABs växellådor med range-splitter. I dessa sitter axialglidlager (även kallade brickor). Syftet var att undersöka hur stor påfrestning dessa utsätts för och försöka utröna vilken av brickorna (fram eller bak) som utsätts för störst belastning, samt diskutera vad detta skulle kunna bero på. Vid oönskade axiella krafter, som i sin tur leder till högre friktion och termoelastiska spänningar, är risken för nötning på brickorna stor. Teoretiskt sett ska det inte uppstå några axiella krafter i en planetväxel med rakkugg, men på grund av planethjulsbärarens utformning och det ingående momentet från motorn kan det uppstå en förvridning av hela bäraren och nållagren. Detta leder i sin tur till att en axiell kraft uppkommer. Denna kraft beräknades till 647 N med konservativa ingenjörsmässiga antaganden, eftersom axiella kraften inte kan mätas och ständigt varieras beroende på körprofil. Den axiella kraften medför att alla delar i planetväxeln pressas samman axiellt. En friktionskraft uppstår då mellan ytor som roterar i förhållande till varandra. Detta förlopp har analyserats med hjälp av FEM-programmet Ansys. Tre möjliga belastningsfall identifierades: (1) när planethjulet roterar mot axialglidlagret; (2) när planethjulet och nållagret roterar mot axialglidlagret, samt (3) när planethjulsbäraren roterar mot axialglidlagret. Den friktionsvärme som uppstår förenklades i modellen till en värmeeffekt på 90 W. Den värme som leds bort representerades som konvektion, med ett konvektionstal på 25 W/m2C. Som initialtemperaturer för FEM-analyserna användes 22 °C och 90 °C. En effektivspänning på 12,3 MPa och en största huvudspänning på 7,63 MPa uppstod i den främre brickan vid fallet när planethjul och nållager roterade mot axialglidlagret vid en intialtemperatur på 90 °C. För att kontrollera modellens rimlighet skulle temperaturgivare kunna installeras vid brickorna. Detta kan i praktiken dock bli svårt att genomföra då hela systemet roterar. Detta arbete ger Scania en möjlig förklaring till vad som skulle kunna orsaka en ojämn nötning fram och bak.

One way to tackle the climate change society is facing today is through the change to renewable energy sources, such as wind power. Today, a trend when it comes to technology is that products are evolving into becoming more cyber-physical systems (CPS) by integrating functions realized with mechanics, control and communication. One challenge for CPS is to find cost-effective and reliable sensor solutions.  The purpose of this project is to lay the foundations for an intelligent CPS with the help of sensors and condition monitoring methods that, with further development, can reduce the downtime of a wind turbine. Thus, the reliability of the wind turbine and the profitability of its investors increase. The aim of the work is to develop an overall concept for a sensor package with analysis methods that enable real-time diagnosis in the gearbox of a wind turbine. This sensor package should be able to monitor the most common problems that arise in the gearbox and it should also be able to be used as a basis for a possible development of a CPS in the future.  The work is based on an information search that enables the creation of a list of requirements. This then forms the basis for concept generation through the use of a function/means tree and concept evaluation through the use of elimination matrix, weight determination matrix and weighted criteria matrix.  The work concludes that there are four main types of failures that occur in the gearbox and that should be monitored. These are scuffing, micropitting, propagation of cracks and bearing failure. The final concept uses vibration analysis for monitoring of micropitting, crack propagation and bearing failure, oil analysis for monitoring of scuffing and micropitting and temperature measurement for monitoring of scuffing and bearing failure. For vibration analysis, piezoelectric sensors are used, for oil analysis electromagnetic sensors and for temperature measurement resistance thermometers are used.  The work finds that it is appropriate in this day and age to use well-established methods for condition monitoring in the gearbox of wind turbines. / Ett sätt att tackla de klimatförändringar samhället står inför idag är genom omställningen till förnybara energikällor, såsom vindkraft. Idag är en trend när det kommer till teknik att produkter utvecklas till att allt mer bli cyberfysiska system (CPS) genom att de integrerar funktioner som realiseras med mekanik, reglering och kommunikation. En utmaning för CPS är att hitta kostnadseffektiva och tillförlitliga sensorlösningar.  Syftet med detta projekt är att lägga grunden till ett intelligent CPS med hjälp av sensorer och tillståndsövervakningsmetoder som med vidare utveckling ska kunna minska stilleståndstiden hos ett vindkraftverk. Således ökar tillförlitligheten hos vindkraftverket samt räntabiliteten för investerarna av dessa. Arbetets mål är att utveckla ett övergripande koncept för ett sensorpaket med analysmetoder som möjliggör realtidsdiagnos i växellådan hos ett vindkraftverk. Detta sensorpaket ska kunna övervaka de vanligaste problemen som uppstår i växellådan och ska kunna användas som grund för eventuell utveckling av ett CPS i framtiden.  Arbetet grundas i en informationssökning som möjliggör skapandet av en kravspecifikation. Denna ligger sedan till grund för konceptgenerering genom användandet av funktions/medelträd samt konceptutvärdering genom användandet av elimineringsmatris, viktbestämningsmatris samt kriterieviktsmetoden.  I arbetet framkommer att det finns fyra huvudsakliga skador som uppkommer i växellådan och som bör övervakas. Dessa är scuffing, mikropitting, sprickpropagering och lagerhaveri. Det slutgiltiga konceptet använder vibrationsanalys för övervakning av mikropitting, sprickpropagering och lagerhaveri, oljeanalys för övervakning av scuffing och mikropitting samt temperaturmätning för övervakning av scuffing och lagerhaveri. Vid vibrationsanalys används piezoelektriska sensorer, vid oljeanalys elektromagnetiska sensorer och för temperaturmätning resistanstermometrar.  Arbetet konstaterar att det i dagsläget är lämpligt att använda väletablerade metoder för tillståndsövervakning i växellådan hos vindkraftverk.

Scandinavian Terrain Vehicles AB (STV) konstruerar och bygger bandvagnar för civilt bruk. I utbudet ingår även vad STV kallar Mid Life Improvement (MLI) vilket syftar i att renovera Hägglunds BV206. En del av MLI-programmet är byte av motor och växellåda där de gamla komponenterna från sent 80-tal till tidigt 90-tal byts ut mot ny motor och växellåda. Den nya kombinationen av motor och växellåda möter militär standard och blir därför en onödigt kostsam del då många av STV:s kunder skulle vara nöjda även med ett enklare alternativ. För att minska kostnaden för MLI-programmet och därmed potentiellt utöka kundkretsen undersöktes möjligheterna till att hitta nya leverantörer av motor och växellåda. Som alternativ undersöktes möjligheterna till drift genom diesel- eller Ottomotor samt transmission av typerna automatisk växellåda, hydrostatisk och elektrisk transmission. Sökning av komponenter utgick från att undersöka vilka komponenttillverkare som används av liknande applikationer. Genom en kriterieviktsmetod blev det rekommenderade lösningsalternativet motorn Cummins ISF 2.8 120 kW och växellådan Allison 1000SP. Kombinationen levererar som mest 1384 Nm och vid 5200 rpm 185 Nm till fördelningsväxeln. Resultatet styrks av att motorn enligt tillverkaren är lämpad för fordon såsom mindre lastbilar och terrängfordon samt att växellådor av samma tillverkare används till bland annat BAE Systems Hägglunds bandvagn BvS10. / Scandinavian Terrain Vehicles AB (STV) is a company that designs and builds tracked vehicles for civilian usage. One of their services is what they call Mid Life Improvement (MLI) which serves to recondition Hägglunds BV206’s. A significant part of the MLI-program is the exchange of engine and transmission where components from the late 80’s to early 90’s are replaced with new parts. The new parts consist of a combination of engine and gearbox that meets military standards and is therefore an expensive part especially since many of STV’s customers would settle with a more elementary alternative. To reduce costs within the MLI-program and potentially expand clientele STV sought to find new suppliers for engine and gearbox. Considered alternatives for replacement were Otto- and Diesel engines in coupled with a transmission in the form of either an automatic gearbox, a hydrostatic or an electric transmission. By examining which suppliers were being used by similar applications and selection through a weighted criteria method, the engine Cummins ISF 2.8 120 kW and transmission Allison 1000SP were found to be the best suited alternative. The combination delivers to the distribution gearbox a maximum torque of 1384 Nm and 185 Nm at 5200 rpm. The result is attested by the fact that the engine is according to the manufacturer suitable for applications like trucks and utility vehicles together with that the same brand of transmission is used by BAE Systems Hägglunds in their BvS10.

With the exponential development of more sustainable automotive powertrains, new gearbox technologies must also be created and tested extensively. Scania employs dynamometer testbeds to conduct such tests, but this plethora of new and rapidly developed gearboxes pose many problems for testbed technicians. Regulating oil temperature during tests is vital and controllers must be developed for each gearbox configuration; this is difficult given system complexity, nonlinear dynamics, and time limitations. Therefore, technicians currently resort to a manually tuned controller based on real-time observations; a time-intensive process with sub-par performance. This master thesis breaks down this predicament into two research questions. The first employs a replicate study to investigate whether linear system identification methods can model the oil conditioning system adequately. A test procedure is developed and executed on one gearbox setup to capture system behavior around a reference point and the resulting models are compared for best fitment. Results from this study show that such data-driven modeling methods can sufficiently represent the system. The second research question investigates whether the derived model can then be used to create a better-performing model-based controller through pole placement design. To draw a comparison between old and new controllers, both are implemented on the testbed PLC while conducting a nominal test procedure varying torque and oil flow. Results from this study show that the developed controller does regulate temperature sufficiently, but the original controller is more robust in this specific test case. / Med den exponentiella utvecklingen av mer hållbara drivlinor i fordonsindustrin måste nya växellådsteknologier skapas och testas på en omfattande skala. Scania använder sig utav dynamometer testbäddar för att utföra sådana tester, men denna uppsjö av nya och snabbt utvecklade växellådor skapar utmaningar för testbäddsteknikerna. Reglering av oljetemperaturen under testerna är avgörande och därmed måste nya regulatorer utvecklas för varje växellådskonfiguration; detta är problematiskt med tanke på systemkomplexitet, olinjär dynamik samt tidsbegränsning. På grund av detta använder sig testbäddsteknikerna för tillfället av en manuell metod för att ta fram parametrarna till regulatorerna baserat på realtidsobservationer vilket är en tidskrävande process som ofta leder till en underpresterande regulator. Det här masterarbetet bryter ner den nämnda problematiken i två forskningsfrågor. Den första behandlar en replikationsstudie för att undersöka om linjära systemidentifikations metoder kan modellera oljekonditioneringssytemet på ett adekvat sätt. En testprocedur utvecklas och utförs på en växellådskonfiguration för att ta fram en modell för systemet kring en referenspunkt. De resulterande modellerna jämförs för att fastställa vilken metod som bäst beskriver systemet. Resultatet från denna studie visar att sådana data-drivna modelleringsmetoder kan beskriva systemet på ett tillfredsställande sätt. Den andra forskningsfrågan undersöker om den härledda modellen kan användas för att skapa en bättre presterande modellbaserad regulator med hjälp av polplaceringsmetoden. För att kunna göra en jämförelse mellan gamla samt nya regulatorer implementeras båda på testbäddens PLC varvid en nominell testprocedur utförs som varierar vridmoment och oljeflöde. Resultatet från denna studie visar att den framtagna regulatorn kan reglera oljetemperaturen på ett tillfredsställande sätt, däremot är den ursprungliga regulatorn mer robust i det behandlade testfallet.

Rolling element bearings are a vital part in many rotating machinery, including vehicles. A defective bearing can be a symptom of other problems in the machinery and is due to a high failure rate. Early detection of bearing defects can therefore help to prevent malfunction which ultimately could lead to a total collapse. The thesis is done in collaboration with Scania that wants a better understanding of how external sensors such as accelerometers, can be used for condition monitoring in their gearboxes. Defective bearings creates vibrations with specific frequencies, known as Bearing Characteristic Frequencies, BCF [23]. A key component in the proposed method is based on identification and extraction of these frequencies from vibration signals from accelerometers mounted near the monitored bearing. Three solutions are proposed for automatic bearing fault detection. Two are based on data-driven classification using a set of machine learning methods called Support Vector Machines and one method using only the computed characteristic frequencies from the considered bearing faults. Two types of features are developed as inputs to the data-driven classifiers. One is based on the extracted amplitudes of the BCF and the other on statistical properties from Intrinsic Mode Functions generated by an improved Empirical Mode Decomposition algorithm. In order to enhance the diagnostic information in the vibration signals two pre-processing steps are proposed. Separation of the bearing signal from masking noise are done with the Cepstral Editing Procedure, which removes discrete frequencies from the raw vibration signal. Enhancement of the bearing signal is achieved by band pass filtering and amplitude demodulation. The frequency band is produced by the band selection algorithms Kurtogram and Autogram. The proposed methods are evaluated on two large public data sets considering bearing fault classification using accelerometer data, and a smaller data set collected from a Scania gearbox. The produced features achieved significant separation on the public and collected data. Manual detection of the induced defect on the outer race on the bearing from the gearbox was achieved. Due to the small amount of training data the automatic solutions were only tested on the public data sets. Isolation performance of correct bearing and fault mode among multiplebearings were investigated. One of the best trade offs achieved was 76.39 % fault detection rate with 8.33 % false alarm rate. Another was 54.86 % fault detection rate with 0 % false alarm rate.