This report is the result of Master of Science thesis project developed for KTH Royal Institute of Technology in collaboration with the Forestry Research Institute of Sweden (Skogforsk) for the Forestry Master Thesis School 2016. In the past few years, Adams MBD models have been created to verify the better comfortability of six-wheeled pendulum-arm-suspension compared to bogie-suspended forwarder. Based on the current achievements, this thesis would focus on discovering the energy consumption states of both types of forwarder. A study on the energy usage of a pendulum arm suspension forwarder was preformed based on existing design parameters and test data gathered by Skogforsk, providing insight about the performance of XT28 when operating on a test track. Hydraulic and mechanical models of the forwarder were built using Adams and Simulink/Matlab. These models were used for the simulation of the working process and calculation of the energy consumption. The result of this research project shows that active pendulum arm suspension forwarder saves approximately 28% of energy consumption compared to passive suspension. It is also shown that a speed increase from 0.84m/s to 1m/s increases the energy consumptio with approximately 10%. / Rapporten är resultatet av ett masterprojekt som utförts vid KTH Kungliga Tekniska Högskolan i samarbete med Skogforsk för Skogsforskningskolan 2017. Under de senaste åren har ett antal Adams-baserade MBD-modeller skapats, med syftet att undersöka och verifiera hur mycket vibrationsmiljön kan förbättras med en sexhjulig pendelarmsdämpad skotare jämfört med en traditionell bogie-maskin. Denna avhandling fokuserade på att jämföra energiförbrukningen hos båda typer av maskiner. En studie om energiförbrukningen hos en pendularmsskotare har utförts, baserat på befintliga designparametrar och provningsdata insamlade av Skogforsk, vilket gav insikt om energiprestandan hos den aktivt dämpade pendelarmsskotaren XT28 vid drift på provbana. Hydrauliska och mekaniska modeller av maskinen skapades med Adams och Matlab/Simulink. Dessa modeller användes för simulering av en idealiserad arbetsprocess och beräkning av energiförbrukningen. Resultatet av detta projekt visar att aktivt dämpad pendularmsskotare har cirka 28% lägre energiförbrukning jämfört en passivt dämpad skotare. En analys visar också att en ökad hastighet från 0,84 m/s till 1 m/s ökar energiförbrukningen med cirka 10% .

The development of forestry machines is currently heading towards new solutions that reduce their impact on the environment and in particular on the soft forest soil in which the machines operate. The terrain conditions that forestry machines encounter in their regular duties can be very rough, and if the vehicle-ground interaction is not properly controlled cumulative damage can progressively aggravate these conditions and potentially render a route or a zone impracticable, apart from causing a detrimental effect in the forest environment. In addition, new machine solutions must be considerably less damaging, both physically and mentally, to operators. There are certain imposed limits to the whole body vibrations to which industrial workers are exposed daily, which are very hard to fulfil in the context of wood harvesting operations with the current technological state of the machines. Chassis-suspended solutions in the market of forestry vehicles are practically inexistent. Multiple wheeled tracks and/or bogies are current solutions that improve dynamic performance and ground contact area of forestry vehicles, but they do not include suspension elements. Cab and seat suspensions are also used to reduce whole body vibrations, but they are only effective up to a certain degree, due to their relatively short stroke length and directional limitations. The implementation of chassis suspensions in forestry machines is therefore a very interesting open area of research in forestry technology. In this context the XT28, a forwarder prototype with active pendulum arm suspension, is currently being developed by Extractor AB in collaboration with Skogforsk; the Forestry Research Institute of Sweden. The present project focuses in analysis and comparison of the performance that active, semi-active and passive suspension systems with pendulum arm architecture would present, by studying their application in the XT28 machine. These systems have the potential to significantly improve forestry vehicle performance in terms of terrain friendliness and whole body vibrations over an unsuspended system. The task is carried out with the help of Multi-Body Dynamics simulation software along with other simulation and computational tools. Additionally, a general method to optimize and analyse forestry vehicle suspension performance is proposed and applied to the case of the XT28, which provides a fair and standardized way to compare the performance of the different suspensions. Keywords: Forestry machine, suspension, multi-objective optimization, forwarder, pendulum arm, active, semi-active, passive, XT28, Multibody Dynamics, soil-friendly, off-road. / Utvecklingen av skogsmaskiner är för närvarande på väg mot nya lösningar som minskar deras påverkan på miljön och i synnerhet på mjuk skogsmark. Skogsmaskinerna verkar ofta i mycket oländig och ojämn terräng, och om interaktionen mellan fordon och mark är alltför okontrollerad, så kan interaktionen ge upphov till kumulativa markskador som gradvis förvärras efter flera passager och eventuellt göra en rutt eller en zon oframkomlig, bortsett från att de orsaka skador på skogsmiljön. Dessutom måste nya maskinlösningar vara skonsammare, både fysiskt och mentalt, för förarna. Det finns nya gränser för maximala helkroppsvibrationer och maximala dagliga vibrationsdoser, som är mycket svåra att uppfylla vid skogsavverkning med dagens skogsmaskinsteknik. Chassidämpade lösningar är praktiskt taget obefintliga på dagens skogsmaskiner. Band och/eller boggier är aktuella lösningar som i viss mån förbättrar maskinernas dynamisk interaktion med marken, men de innehåller inga dämpelement, utan det är enbart däckens flexibilitet som ger maskinen en dämpfunktion. Hytt-och stolsdämpning används också för att minska helkroppsvibrationer, men de är endast effektiva till en viss grad, på grund av deras relativt korta slaglängd och riktningsbegränsningar. Införande av chassidämpning för skogsmaskiner är därför ett mycket intressant skogstekniskt forskningsområde. För närvarande utvecklas en skotare med aktivt dämpade pendelarmar av Extractor AB i samarbete med Skogforsk. Maskinen går under beteckningen XT28. Detta projekt fokuserar på att analysera och jämföra prestandan hos aktivt, semi-aktivt och passivt dämpade pendelarmlösningar, genom att implementera dessa i XT28-maskinen. Dessa system har potential att avsevärt förbättra skogsmaskinernas framkomlighet i oländig terräng och att minska helkroppsvibrationerna, jämfört med ofjädrade system. Uppgiften genomförs med hjälp av dynamiksimuleringsprogram i kombination med andra simulerings- och beräkningsverktyg. Dessutom föreslås en generell metodik för att optimera och analysera prestandan hos chassidämpningslösningar för skogsmaskiner. Metodiken tillämpas sedan på en XT28, som då, i detta fall, får fungera som en demonstrator för att jämföra prestandan hos olika chassidämplösningar. Nyckelord: Skogsmaskin, fjädring, optimering, skotare, pendelarm, aktiv, semi-aktiv, passiv, XT28, flerkroppsdynamik, markvänlig, off-road.