Undersökning och framtagning av ett principiellt koncept för växellåda med steglös utväxling till borrmaskin
Ladda ner
Typ
Examensarbete på grundnivå
Program
Publicerad
2020
Författare
ABRAHAM, JIMMY
WIKSTRÖM, EMIL
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Examensarbetet har utförts i samarbete med Husqvarna Construction Products i syfte att undersöka möjligheten att göra utväxlingen i en mekanisk växellåda till en borrmaskin, helt steglös. Växellådan som används idag har en fast utväxling i två steg, det vill säga två växlar. Växling kan idag inte ske under drift utan detta sker när borrmaskinen är helt avslagen.
Arbetet har bestått av en undersökning av befintliga tekniker inom utväxling till liknande applikationer och ett urval av dessa, för att bestämma den bästa tekniken för ändamålet. Efter urvalet har en utförligare analys av den valda tekniken genomförts som i huvudsak bestått av beräkningar och en ytterligare datainsamling. Beräkningarna har gjorts i programvaran Matlab och aktuella ekvationer har tagits fram genom litteratur och handledning med berörda lärare från Chalmers.
Beräkningarna har visat att tekniken som valts är möjlig, i alla fall teoretiskt. Konceptets dimensioner är däremot inte rimliga att realisera i en fysisk modell för den givna applikationen. Konceptet kommer bli för stort och tungt i jämförelse med den teknik som används idag. Eftersom en materialanalys inte genomförts och parametrar kopplade till vanligt kullagerstål använts i beräkningarna, kan det inte uteslutas att koncept skulle erhålla mer gynnsamma dimensioner, i form av storlek och vikt, från ett annat material.
Den givna applikationen har två parametrar som gör dimensionering svår, den har en hög rotationshastighet tillsammans med en hög effekt in i växellådan. Höga effekter kräver stora dimensioner hos komponenter och en hög rotationshastighet kräver små dimensioner eftersom centrifugalkraften blir hög. Detta är en viktig avvägning när det gäller att konstruera koncept kopplade till det aktuella fallet. Vid vidare studier på konceptet bör denna avvägning tas i åtanke, framförallt vid valet av material i det ingående komponenterna.
Med dimensioner från beräkningarna har därefter en 3D-modell av konceptet ritats upp i CAD-programmet Catia. En enkel FEM-modellering har utförts i Catia på en enskild komponent med valda dimensioner för CAD-modellen, detta för att påvisa vad som händer i komponenten vid aktuell last. FEM modellen gjordes enbart på den komponent som kommer ha högst påkänning av effektöverföringen. Modellen i CAD är en förenkling av hur en verklig modell skulle kunna se ut och visar enbart de huvudsakliga egenskaperna hos konceptet. Detta eftersom arbetet bara har varit en undersökning och inte en prototypframtagning.
Med en färdig CAD-modell och beräkningar utförda på konceptet kunde förslag till vidare studier bestämmas. En viktig aspekt som varit utanför detta arbete, är materialvalet. En väl utförd materialanalys kommer vara viktig för att kunna realisera konceptet i en färdig produkt. För att kunna bestämma dimensioner med större precision bör en simulering av konceptet genomföras, med olika material.
Det färdiga konceptet beskriver funktionen hos konceptet tillförlitligt. Det är en bra mall att utgå ifrån om Husqvarna Construction Products vill fortsätta utforska möjligheten av steglös utväxling för deras borrmaskiner.