BAE Systems Hägglunds has a long history of producing high performance terrain tracked vehicles (mostly for military applications), and they are now aiming at developing a tracked forwarder with similar techniques.The forwarder will be of series hybrid type where a diesel engine via a generator will power the motors (one for each drive wheel). Thanks to individually controlled motors and the gentle rubber tracks, this forwarder is calculated to have a considerably higher average speed in the terrain and to be more gentle to the soil. The forwarder with a weight of 11 metric tons and a load capacity of 15 metric tons is specified to have an average working speed of 7-10 km/h, a top speed in terrain of 15 km/h and a top speed on roads of 40 km/h.This master’s thesis aims at developing a conceptual design of the forwarder’s drive module which includes electric motor, gear unit, brake and drive wheel.To investigate if the requirements can be fulfilled a study of the dimensioning loading scenarios has been carried out. The resulting needs regarding the torque has been considered in order to determine the required gear ratios for different motor options. A planetary gear unit is intended for the supply of the gear ratio between the electric motor and the drive wheel and with the results from the study of the different loading scenarios models of the motor and gear unit could be chosen as reference models in the concept generation part. The concepts were evaluated with a Pugh matrix in order to choose the most suitable one for further development. In the further development work the CAD models have been detailed and a verifying FEM analysis of the base in the design has been performed.The result is a conceptual design where the electric motor and the gear unit have been placed inside of the drive wheel and a disc brake system has been placed outside of the drive wheel. As gear unit a system with two steps has been chosen for adaption to the current demands regarding gear ratio and available geometrical space. The chosen motor is a permanent magnet synchronous motor with a peak torque of 324 Nm, a nominal torque of 172 Nm and a maximum efficiency of 94 %. This will result in a fulfillment of the requirements regarding the performance of the forwarder. / BAE Systems Hägglunds som har en lång erfarenhet av att tillverka högpresterande terrängfordon med banddrift (främst för militära applikationer) satsar nu på att ta fram en skotare med banddrift.Skotaren är tänkt att vara av seriehybridtyp där en dieselmotor via en generator driver de fyra elmotorerna (en för varje bandställ). Tack vare individuella drivmotorer samt den för marken skonsamma gummibandsdriften beräknas denna skotare kunna framföras i en betydligt högre medelfart i terräng samtidigt som markförstöringen minskar drastiskt. Skotaren med en vikt på 11 ton samt en lastförmåga på 15 ton är specificerad att ha en effektiv skotarhastighet på 7-10 km/h, en toppfart i terräng på 15 km/h och en toppfart på väg på 40 km/h.Detta examensarbete syftar till att ta fram ett konstruktonskoncept för den tilltänkta skotarens drivmodul som innefattar elmotor, växelenhet, broms samt drivhjul.För att utreda huruvida de uppställda prestandakraven kan uppfyllas har en studie av dimensionerande lastfall utförts där en effekt på 150 kW från band till mark har antagits. Momentbehoven vid dessa lastfall har också studerats i syfte att bestämma utväxlingsbehoven för olika motoralternativ. En planetväxelenhet är tänkt att tillgodose utväxlingsbehovet från motor till drivhjul och med resultaten från lastfallsstudien kunde realistiska referensmodeller för motor och växel användas till den efterföljande konceptgenereringen där fyra olika koncept togs fram. Efter utvärdering av koncepten bland annat med hjälp av en Pugh-matris har ett koncept valts ut för vidareutveckling. I detta arbete har mer detaljerade CAD-modeller tagits fram och för själva basen i konstruktionen har en FEM-analys utförts.Resultatet är ett konstruktionskoncept där motor och växelenhet har placerats inuti drivhjulet och ett skivbromssystem har placerats utanför drivhjulet. Som växelenhet har ett beprövat system med två steg valts ut för anpassning till de rådande kraven på utväxling och geometriskt utrymme. Den motor som valts ut baserat på form och funktion är en permanentmagnetiserad synkronmotor som levererar ett maximalt moment på 324 Nm och ett nominellt moment på 172 Nm med en verkningsgrad på maximalt 94 %. Med dessa delsystem uppfylls då de specificerade prestandakraven på skotaren.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-145035 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Engström, Jesper |
| Publisher | KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | MMK 2012:67 MKN 072 |
Page generated in 0.0036 seconds