This report is for the Master of Science thesis project undertaken for KTH Royal Institute of Technology in collaboration with the Forestry Research Institute of Sweden (Skogforsk) for the Forestry Master Thesis School. The aim of this project was to theoretically explore the possibility of replacing the hydraulic driveline with an electric series driveline and to understand the differences between using one or the other so that it can be convincingly concluded if a Diesel-electric driveline in Forestry forwarders is a worthwhile endeavour or not. In this report, the current status of the XT28 driveline is explored as well as improvements in terms of energy storage, energy recovery and controls are suggested. These two concepts are quantified and compared against a theoretical Diesel-Electric driveline, with details about its different parts from Power source to Motors and Gearboxes discussed at length. These three concepts are compared against each other in terms of Physical characteristics like mass, Performance characteristics like efficiency, energy recovery, energy storage capacity, etc. and Practical characteristics like cost. According to the results of the multiple weighted Pugh matrix comparisons, the theorized Diesel-Electric Driveline holds an edge over even the improved/idealised version of the current XT28 driveline, despite being hampered by the cost. In conclusion, electrification of XT28 is definitely a possibility for the future, only major concern being the high cost associated with it. The efficiency improvements possible through use of hybrid electric driveline are significant, with mass difference between the two concepts much lower than initially expected. However, since most of the performance will depend heavily on control systems and practical losses, the only way to concretely prove the efficiency advantage is through detailed computer modelling or manufacturing prototype. / Denna avhandling är resultatet av ett examensarbete för en masterexamen i maskinkonstruktion vid KTH Kungliga Tekniska Högskolan. Examensarbetet har bedrivits på uppdrag av det svenska skogsbrukets forskningsinstitut Skogforsk. Syftet med detta projekt var att teoretiskt undersöka möjligheten att ersätta den hydrauliska drivlinan i fullskaleprototypen XT28 med en diesel-elektrisk och för att förstå fördelarna och nackdelarna med att använda den ena, samt att försöka värdera möjligheterna och nyttan med diesel-elektriska drivlinor i skogsmaskiner. I denna rapport undersöks status för nuvarande drivlina. Vidare, föreslås potentiella förbättringar när det gäller energilagring, energiåtervinning och reglering. Dessa egenskaper kvantifieras och jämförs med en teoretisk diesel-electrisk drivlina, med dess viktigaste komponenter från kraftkälla till motorer och växellådor. De tre egenskaperna jämförs med varandra med avseende på fysiska egenskaper som massa, samt prestandaegenskaper, som effektivitet, energiåtervinning, energilagringskapacitet etc., och även andra egenskaper som kostnad. Resultaten av de multipelviktade Pugh-matrisjämförelserna visar att den teoretiska dieselelektriska drivelinan är något bättre än en förbättrad / idealiserad version av den nuvarande drivlinan, trots den högre kostnaden. Sammanfattningsvis är elektrifiering av XT28 definitivt en framtida möjlighet, med den höga kostnaden som en hämmande faktor. Effektiviseringsförbättringar genom användning av hybrid-elektrisk drivlina är potentiellt signifikanta, med en betydligt mindre skillnad i totalvikt än vad som förväntades. Eftersom prestandan starkt beror på styrsystemet och de verkliga förlusterna är det enda sättet att konkret påvisa de förväntade effektivitetsfördelarna genom mera detaljerade modellsimuleringar och/eller tillverkning och prov med en fullskaleprototyp.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-219918 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Phadke, Dhruv |
| 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 | TRITA-ITM-EX ; 2017:186 |
Page generated in 0.0042 seconds