Today’s demand on forklift trucks performance and efficiency is high. The productivity is important but also the experience while handling the forklift. The handling has to be simple and genuine to make the driver feel confident and safe. To achieve high performance steering in articulated trucks, a hydraulic power system is often used.Simulation software are a powerful tool in development processes. The program gives the industry a possibility to develop, analyze and evaluate constructions and models more efficient.The purpose of this master thesis is to identify and increase the knowledge about the main challenges in the hydraulic steering system in an articulated forklift. The hydraulic system has been modelled in the simulation software Hopsan and validated against data from measurements performed on the forklift. The different challenges have been identified based on tests and the simulation results. For a deeper understanding of the system a literature study, mainly about the key components, has been done during the master thesis. A number of suggestions for improvement have been developed with focus on increasing the steering performance. The concepts and ideas have been evaluated and tested in the simulation model.The project resulted in a validated simulation model of the articulation and a number of suggested improvements on the hydraulic steering system.

Zugl.: Freiburg (Breisgau), Univ., Diss., 2008

Examensarbetet presenterar produktutveckling av gripdon åt uppdragsgivaren Meritor HVS AB. För att få en bra förståelse av hur ett gripdon fungerar så har författarna beskrivit hur robotar hanterar gripdon. Uppdragstagaren har fått som uppdrag att utveckla ett gripdon då det befintliga gripdonet har vissa brister. Man ställs dagligen inför nya förbättringar, tekniken utvecklas fort och man strävar därför både som företagare och konstruktör mot ständiga förbättringar. En grov nulägesanalys genomfördes i inledningsfasen av arbetet för att få en helhetsförståelse av processen som gripdonen utför för att utifrån det sedan kunna jobba vidare för att utveckla ett gripdon som klarar av alla varianter av råämne som företaget arbetar med.  Då en intern benchmarking gjordes i företaget lades stor vikt på att utveckla ett nytt gripdon som kunde hantera alla varianter av kronhjulsämne som företaget ska hantera. Fördelarna blir då att man minskar ställtider på stationen samt att om nya råämne tillkommer så kommer gripdonet att kunna hantera även detta med utan att problem uppstår.  För att få fram hållbara koncept så genererade författarna först idéer med hjälp av en tankekarta för att få en bred vetskap om problemet och kunna inrikta sig på att få fram det bästa möjliga konceptet att arbeta med. För att bevisa att de framtagna koncepten kan hantera alla varianter av råämne så har författarna genomfört beräkningar som visar teoretiskt att konceptförslagen är hållbara. koncepterna som presenterats i projektet har gjorts av CAD- programmet Creo Parametric.  Resultatet av examensarbetet visar att konceptet med två parallella hydraulikcylindrar uppfyller kraven som författarna har ställts inför, och det har även visat en utvecklad produktframtagning som går att implementera i företaget. / The thesis presents the product of grippers for the client Meritor HVS AB. To get a good understanding of how a gripper works, the authors described how robots handling grippers. The contractor has been given the mandate to develop a gripper when the existing gripper has some shortcomings. It is daily facing new improvements, technology develops fast and the aim is therefore both business and designer for continuous improvement. A situation analysis conducted in the initial phase of our work was made to get an overall understanding of the process to be able to continue working to develop a gripper that can handle all varieties of raw material as the company works with. When an internal benchmarking was done in the company placed a strong emphasis on developing a new gripper that could handle all variants of the crown wheel substance that the company must manage. The benefits will then reducing setup time at the station and that of new raw material will then gripper to handle too with without problems. In order to produce a sustainable concept that generated the authors first ideas using a mind map to get a broad knowledge of the problem and to focus on getting the best possible concept to work with. To prove that the developed concepts can handle all varieties of raw material, the authors performed calculations showing that the theoretical concept proposals is sustainable. The concepts presented in the project has been done by the CAD program Creo Parametric. The results of the thesis show that the concept of two parallel hydraulic cylinders meets the requirements we had, and it has also shown a developed product realization that can be implemented in the company.

Bestimmung der temperatur- und volumenstromabhängigen Druckverluste einer hydraulischen Baugruppe zur Abschätzung und Optimierung der Gesamtenergieffizienz im Verlauf der Neuentwicklung einer hochintegrativen Komponente eines Wärmepumpensystems

In der Hydraulikindustrie gibt es einen großen Bedarf, mit einer einfachen Methode Volumenstrompulsationen messen zu können. Diese Arbeit beinhaltet die Entwicklung einer neuen Technik, die auf Differenzdruckmessung zwischen zwei Punkten der instationären Strömung basiert. Um die dynamische Antwort des Sensors zu bestimmen, wurde der Zusammenhang zwischen Volumenstrompulsation und Druckdifferenz bestimmt. Die niedrige Eigenfrequenz der vorherigen Sensorversionen wurde mit Hilfe eines optischen Druckwandlers erhöht. Dieser Wandler wurde zu diesem besonderen Zweck adaptiert, einschließlich die Analyse der reflektierenden Membran, die die Druckdifferenz in mechanische Bewegung umwandelt. Es wurde eine kompakte Positionierung der Optik entwickelt, die es ermöglicht, die Verformung der Membran zu messen. Nach der Konstruktion des optischen Sensors wurde er in einem hydraulischen Versuchstand eingebaut. Der Sensor kann die Frequenz des Erregersignals gut messen, jedoch ist die dynamische Antwort des ganzen Systems anders als erwartet. Die Ursache dafür wurde mit einem Rohrleitungsmodell untersucht, das viskose Verluste beinhaltet, aber auch dieses Modell konnte keine hundertprozentige Systemantwort liefern. Die Messungen wurden durch Lufteinschlüsse der Messflüssigkeit und Resonanzfrequenzen des Versuchstandes gestört. Dennoch konnte die Funktion des Sensors bei der Erkennung eines gebrochenen Zahnes einer Zahnradpumpe nachgewiesen werden.

Examensarbetet har genomförts på Väderstad AB som tillverkar jordbruksredskap i övre premiumsegmentet av marknaden. I Väderstads såmaskiner finns idag hydrauliskt styrda fläktar som driver pneumatiska funktioner som till exempel transport av utsäde och gödning. Fläktarna styrs idag från traktorn med manuell reglering av flödet till fläktmotorn och varvtalstabeller. Väderstad AB ser den manuella styrningen som ett problem då omgivande faktorer som yttertemperaturen, lufttryck och driftstid kan påverka varvtalet i drift. Målet med detta projekt är att utreda och föreslå systemlösningar som kan övervaka och automatiskt kontrollera en eller flera fläktar från såmaskinens styrsystem. Detta minskar kraven på jordbrukaren och säkerställer optimal drift, vilket bidrar till att effektivisera sådden. Arbetet har innefattat konceptgenerering, modellering och en parameterstudie. Det har resulterat i en metod för att analysera hydrauliska fläktdrifter. Ett koncept som klarar av drift från traktorns samtliga mekaniska och hydrauliska uttag skulle bli komplicerat och kräva onödigt många komponenter. Det koncept som valdes ut för modellering och parameterstudie är ett system med ingående strypning, i form av en 2/2-styrventil, tillsammans med en kulventil för redundans och omkoppling till manuell styrning. Detta koncept drivs ifrån traktorns PTLS-system. För att kunna garantera en stabil återkoppling med det valda konceptet visade parameterstudien att det krävs en ventil med responstid på 111 ms eller snabbare.

In today’s forest industry two mechanized methods are used, the Tree Length (TL) method and the Cut To Length (CTL) method. With the Tree Length method, trees are harvested and extracted from the forest as a whole tree to be further processed whereas with the Cut To Length method trees are harvested, branches are removed and the tree is cut to desired length to be extracted by a forwarder. The Cut To Length method is now a day 100 percent mechanized and more and more emphasis is put on efficiency in both harvesting and forwarding the trees. Efficiency can be measured in trees harvested per hour but also in fuel consumption. As an effect, the performance of the machines is in higher demand. Ponsse Plc is a finnish forestry machine company with production in Vieremä where both harvesters and forwarders are manufactured. Cranes and loaders are also made by Ponsse to match their harvesters and forwarders. Ponsse manufactures two designs of harvester cranes; a sliding boom crane and a parallel crane. The different types of cranes have the same reach but with different geometries and weights, which also leads to different momentum of inertia. The purpose of this master thesis is to investigate, from an energy efficiency point of view, the difference in performance between a sliding boom crane, C2, and a parallel crane, C22 by measuring the hydraulic pump’s flow and the rotational energy of the cranes. This has been done by modelling the cranes’ hydraulic circuits and by using 3D-CAD models with mass and inertias in Simulink. More specific, only the crane tips of the cranes have moved along a set trajectory, equal for both crane types. Different range and loads have been simulated. The energy needed for rotating the cranes have been calculated for different crane tip positions and compared. Simulink simulations gave beneficial results for the parallel crane when unloaded and acting at a shorter reach. For longer reach, the sliding boom crane was more efficient. The calculations of the cranes rotational energies showed that the parallel crane C22 yielded higher values than the C2 at shorter distance from the axis of revolution. The C2 crane had however slightly higher values than the C22 crane at longer reach, but it should be noted that differences were small. From this analysis, it is concluded that the C2 crane has an overall lower need of rotational energy and is therefore deemed the better crane. Keywords: Forest machines, hydraulics, efficiency / I världen idag existerar två mekaniserade skördartekniker inom skogsavverkningen, helträdsavverkning och kortvirkesavverkningen. Den första innebär att hela träd skördas och skotas ut till en uppläggningsplats medan man inom korttimmeravverkningen istället fäller träden med en skördare som sedan kvistar och till sist kapar trädet till önskad längd. Denna avverkning är numera 100 procent mekaniserad och effektivare avverkning är ständigt i blickfånget. Effektivare avverkning kan yttra sig i antalet fällda träd per timme men också i bränslekostnader. Dessa krav ställer i slutändan krav på skördarna och skotarnas prestanda. Ponsse Oyj är ett finskt skogsmaskinsföretag med fabrik i Vieremä som tillverkar både skördare och skotare. Till dessa maskiner tillverkar man även egna kranar. För skördare har man två olika designer, dels en bomkran och dels en parallellkran. Dessa båda krantyper har lika räckvidd men olika geometrier och vikt, vilket också innebär att masströgheterna skiljer dem åt. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka en av vardera krantypen, C2 från bomkrantypen och C22 från parallelltypen ur ett energieffektivitetshänseende. Detta har gjorts genom att mäta hydraulpumpflödet och kranarnas rotationsenergi. Mer specifikt har båda kranarna modellerats i Simulink med hydraulik och mekanik för att avgöra vilken av kranarna som är effektivast när kranspetsen har flyttats i en rörelse lika för båda kranarna. Kranspetsrörelsen simulerades med olika laster och för olika rörelser. Denna rörelse har varit i planet och för att jämföra kranarna vid vridning har kranspetsen placerats i olika positioner och masströgheten beräknats för vridning kring rotationsaxeln. För given rotationshastighet beräknades sedan vederbörande rotationsenergi för de olika positionerna. Simuleringarna resulterade i en fördel för parallellkranen vid korta sträckor och obelastad kran. För längre räckvid visade istället bomkranen bättre effektvärden. För rotation av kranarna kring dess rotationsaxel med kranspetsen i olika positioner visar parallellkranen C22 högre energivärden än bomkranen när kranspetsen är placerad fem meter från rotationsaxeln men för positioner längre ut, vid 9,9 respektive 10 meter påvisar C2 kranen kräva högre energi, om än i nivå med parallellkranen. Energieffektivast ur rotationshänseende är således bomkranen då den överlag behöver lägre energi eller i nivå med den andra. Nyckelord: Skogsmaskiner, hydraulik, effektivitet

No description available.

The research looks at the advantages and disadvantages of a hydraulic auxiliary drive (HAD) system which is installed on a 25 meter long timber transport vehicle. The purpose is to investigate the performance with regard to energy, economy and environment of the system due to the added components, the hydraulic accumulators. The auxiliary system that is used on the vehicle is simply a hydrostatic transmission system. Ideally, the fuel consumption and cost can be reduced by using accumulators. To verify this hypothesis, model-based simulations were performed in a software environment and the result was analyzed for a linear and repeatedly accelerating and decelerating driving cycle. Additionally, comparisons were made between the HAD system with and without the assistance of accumulators. From the simulation results, the system assisted by accumulators consumes approximately 14% less fuel than the other. And it produces 15% more tractive effort when the vehicle is accelerating. The paper also includes the determination of the size of accumulators, both theoretically and with simulations. By comparison, there is a small difference between the results from the theoretical calculation and the simulations, which might be caused by a neglecting the volumetric losses in the simulation process. Ideally, an accumulator with a size of 57 L was found to be the most efficient size for the studied driving cycle. Beyond that speed, the efficiency will decrease to some extent. Physical tests are not presented in this paper, but they will be done in the future. / Den presenterade forskningen studerade fördelar och nackdelar med ett hydraulisk hjälpsystem för fordonsdrift (HAD) för en 25 meter lång timmerlastbil. Syftet var att undersöka hur drivlinans prestanda med avseende på energy, ekonomi och miljöpåverkan, påverkas av de adderade komponenterna, de hydrauliska ackumulatorerna. Hjälpsystemet är helt enkelt ett hydrostatiskt transmissionssystem. Idealt, kan bränsleförbrukning och kostnad reduceras genom att använda ackumulatorer i systemet. För att verifiera denna hypotes, har modell-baserade simuleringar utförts och resultaten har analyserats för konstantfartskörning och en körcykel med upprepade accelerationer och inbromsningar. Dessutom, har ett HAD-system med och utan ackumulator jämförts. Simuleringsresultaten visar att ett system med ackumulatorer förbrukar ca 14% mindre bränsle än ett system utan ackumulatorer. Ett ackumulatorstött system ger också 15% högre framdrivningseffekt vid accelereration. I avhandlingen dimensionera också storleken på ackumulatorerna, både teoretiskt och med simuleringar. Det finns en liten skillnad mellan resultaten från den teoretiska beräkningen och simuleringarna, som kan bero på att volymetriska förlusterna inte har tagits med i simuleringarna. En ackumulator med en storlek på 57 L visar sig ha den mest effektiva storleken för den studerade körcykeln. Vid högre körhastigheter, kommer verkningsgraden att minska till viss del. Inga fysiska tester har gjorts, men de kommer att utföras i framtiden.

Olofsfors AB är ett företag som tillverkar olika typer av stålprodukter. En av produkterna är deras vägstål, vilket de har tillverkningsproblem med i dagsläget. Råmaterialet i form av plattstång behöver centreras av hydraulcylindrar under transport samt under hålstansningsprocessen. I dagsläget centrerar cylindrarna inte materialet på ett korrektsätt. I detta arbete har brister i det nuvarande systemet undersökts och förslag till förbättringar för det hydrauliska centreringssystemet tagits fram. Syftet med arbetet var att få en bättre funktion för centreringen av plattstång ivägstålsproduktionen, samt att möjliggöra en kortare cykeltid. För att hitta problem i nuvarande system studerades hydraulschemat. När misstankar om en dålig systemdesign uppstod, användes ett program som heter FluidSim 5 för att simulera och validera misstankarna. En slutsats som kunde dras var att det nuvarande hydrauliska systemet inte kan garantera en tillförlitlig centrering av råmaterialet. Lösningsförslaget som tagits fram innefattar en roterande flödesdelare med ett säkerhetssystem för tryckintensifiering och kavitation. Om en flödesdelare med 2% delningsnoggrannhet används, blir centreringsnoggrannheten runt 1—2 mm, beroende på vilka cylindrar som studeras. Då en flödesdelare används, är noggrannheten hos cylindrarna starkt beroende av den aktiva slaglängden. När slaglängden minskas uppnås snävare toleranser hos centreringen. / Olofsfors AB is a company that manufactures different steel products. For one of their products, road grading steel, they currently experience problems in the manufacturing process. The raw material in the form of flat bars needs to be centered by hydraulic cylinders during transport and during hole punching. In the current situation, thecylinders do not center the material in a correct way. In this report, functional errors are identified and improvements in the hydraulic centering system are proposed. The purpose of this study was to improve centering of the flat bar for road grading steel production, and to enable a shorter cycle time. To identify problems in the existing system, the hydraulic scheme was studied. When suspicions of a poor system design arose, a program called FluidSim 5 was used to simulate and validate the suspicions. One conclusion that could be drawn was that thecurrent hydraulic system could not guarantee a reliable centering of the raw material. The proposed solution comprises a gear type flow divider, with a safety system for pressure intensification and cavitation. Using a flow divider with 2% dividing accuracy, the centering accuracy is around 1—2 mm, depending on the cylinders selected. When using a flow divider, the accuracy of the cylinders is strongly dependent of the active stroke length. When the stroke length is reduced, tighter tolerances are achieved in the centering.