A new invention has been developed by CorPower Ocean; a mechanical rack and pinion solution called a cascade gearbox. The primary function of the gearbox is transforming a linear motion into a rotational motion. The novelty is its unique properties; it is capable of combining heavy loads and high velocities, and at a high efficiency. CorPower Ocean is aiming at finding applications where the gearbox’s unique properties can be of use. If the gearbox is combined with a motor it forms an electromechanical actuator. Therefore, an investigation of applications using actuators has been targeted. More specifically, the master thesis assignment was to examine in which applications the transition of a cascade electromechanical actuator was technically viable. Research questions that derived was to answer if an implementation of an cascade electromechanical cylinder is technically feasible and if it implicates improved results regarding environmental related goals. The methodology executed to finalize the project included several stages. The first stage was the background study which consisted of reviewing trends and gathering technical data for case studies of targeted applications. The targeted applications were heavy lifting equipment and injection molding machines. With the help of CorPower software, gearbox dimensioning examples were drafted and could be evaluated from a size and weight perspective. To further evaluate potential applications, interviews were conducted with targeted equipment manufacturers. The selection of applications was completed by evaluating the interview responses and the drafted gearbox examples. Chosen applications were ultimately a nine tonnes forklift and an empty container handler, mainly due to good customer response, integration ability and potential of performance enhancement. An optimisation was performed to achieve a concept solution that satisfied customer needs such as low cost and a slim design. In order review the business cases in each application, energy savings and performance cases were conducted, benchmarking against the hydraulic solution. In the ECH case, the energy saved was 54% and the productivity increased with 9.6%. In the forklift case, the energy saved was 52% and the productivity increased with 1%. Both of applications have great potential of a transition from hydraulic cylinders to electromechanical cylinders in terms of implementation and technical feasibility. The final concept solutions exceeded the hydraulics in performance, retaining a slim and acceptable size and design. Furthermore, this sector of heavy lifting equipment had high potential for electrification which can contribute to reduced emissions and fuel savings. Keywords: electromechanical cylinders, concept development, cascade gearbox / En ny innovation har utvecklats av CorPower Ocean; en mekanisk rack och pinjonglösning kallad kaskadväxel. Dess primära funktion är att transformera en linjär rörelse till en roterande rörelse och vice versa. Nyhetsvärdet är växellådans unika prestanda; den kan hantera kombinationen av höga laster och höga hastigheter till en hög verkningsgrad. Nu önskar CorPower Ocean att hitta applikationer där kaskadväxelns unika prestanda kommer till användning. Om kaskadväxeln kombineras med en motor bildas en elektromekanisk aktuator, och därför har en utredning av applikationer som använder aktuatorer utsetts som en marknad att undersöka närmare. Mer specifikt var examensuppdraget att undersöka i vilka applikationer en sådan övergång skulle vara genomförbar ur ett tekniskt perspektiv. Forskningsfrågor som önskades besvaras var huruvida en sådan övergång är genomförbar ur ett tekniskt perspektiv och om en sådan implementation innebär förbättringar vad gäller miljörelaterade mål. Metodologin som användes för att slutföra projektet utgjordes av flera steg. Första steget var att genomföra en bakgrundsstudie om elektrifiering och produkttrender samt samla teknisk data på utsedda applikationer. De utsedda övergångsområdena var maskiner för tunga lyft samt plastformssprutningsmaskiner. Med CorPowers mjukvara kunde dimensioneringsexempel göras för kaskadväxellådor och utvärderas utifrån sin storlek och vikt. För en fortsatt utvärdering av applikationer genomfördes intervjuer med tillverkare av de utsedda applikationerna. Val av applikationer slutfördes genom att utvärdera svar från målkunder samt dimensioneringsexempel av växellådorna. De valda applikationerna blev slutligen en nio tons gaffeltruck och en tomcontainertruck. Valet baserades huvudsakligen på bra respons från kunder, bra integrationsmöjligheter samt potentiella prestandaförbättringar. Fokus låg på att byta ut lyftcylindrarna och bortse från övriga mindre cylindrar. Lösningarna optimerades för att matcha kundkrav så som kostnad och passform. Ett energibesparingscase utfördes för att jämföra kaskadlösningen med nuvarande hydrauliska lösning. I tomcontainertruckens fall sänktes energiförbrukningen med 54 % och produktiviteten ökade med 9.6%. I gaffeltruckens fall sjönk energiförbrukningen med 52 % och produktiviteten ökade med 1 %. Båda applikationerna uppvisade stor potential för ett byte från hydraulcylindrar till elektromekaniska cylindrar. De slutgiltiga koncepten överträffade hydraulikens prestanda medan de bibehöll en acceptabel storlek. Vidare fanns det en stor potential inom lyftindustrin att genom elektrifiering kunna minska utsläpp och bränsleförbrukning. Nyckelord: elektromekanisk cylinder, konceptutveckling, kaskadväxel
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-157313 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Bergqvist, Karl, Sevefjord, Linn |
| Publisher | KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | MMK 2014:46 MPI 03 |
Page generated in 0.0037 seconds