Sähköhydraulinen sylinteri tuotevaihtoehtona
Nordfors, Timo (2015)
2015
Konetekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-09-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201508271541
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201508271541
Tiivistelmä
Tämän työn tarkoitus on etsiä useita hydraulisylintereitä sisältävän keskushydraulijärjestelmän tilalle kompaktia ratkaisua, jossa sylinterit korvataan erillisillä itsenäisillä lineaaritoimilaitteilla ja pitkistä putkituksista voidaan luopua. Lähtökohtaisesti käytettävä lineaaritoimilaite voi olla täysin hydraulinen, sähkömekaaninen tai näiden kahden yhdistelmä.
Työn alussa kartoitetaan mahdollisia järjestelmävaihtoehtoja ja perehdytään tarkemmin näiden ominaisuuksin, jotta voidaan valita käyttötarkoitukseen sopivin järjestelmäratkaisu. Järjestelmätyypin valinta kohdistui sähköhydrauliseen toimilaitteeseen (EHA). Esisuunnitteluvaiheessa tehdään valinnat sähköhydraulisen toimilaitteen hydraulijärjestelmän toimintaperiaatteeseen liittyen. Sylinterikokoonpanossa käytettäväksi hydraulijärjestelmäksi valitaan suljettu pumppuohjattu järjestelmä, jossa toimilaitteena on differentiaalisylinteri. Voimanlähteenä järjestelmässä on oikosulkumoottori ja pumpun tuoton säätö on toteutettu pyörimisnopeussäätönä taajuusmuuttajaa käyttäen. Sylinterikammioiden tilavuuseron kompensoimiseen käytetään huuhteluventtiiliä ja matalapaineakkua.
Kun järjestelmän toimintaperiaate ja hydraulikaavio ovat selvillä, mitoitetaan ja valitaan rakennettavassa prototyypissä käytettävät komponentit. Samalla tehtiin myös hahmotelma siitä miltä lopullinen kokoonpano tulee näyttämään ja piirrettiin tästä 3D-malli. Lisäksi järjestelmästä tehtiin yksinkertaistettu simulointi, jota käytetään järjestelmän toimivuuden toteamiseksi. Simulointimallia voidaan käyttää myös järjestelmän tehon- ja energiankulutuksen laskentaan.
Simulointitulosten perusteella voidaan todeta, että suunniteltu hydraulijärjestelmä on toimiva ja myös energiatehokas. Suunniteltu sylinterikokoonpano on kompakti ja vähentää putkitusten tarvetta esimerkiksi laivan lastiluukkukäytöissä merkittävästi. Työn tuloksena saatiin siis toimivaksi todettu hydraulijärjestelmä sekä suunnitelma, jota voidaan käyttää ohjeena prototyypin valmistamiseksi.
Työn alussa kartoitetaan mahdollisia järjestelmävaihtoehtoja ja perehdytään tarkemmin näiden ominaisuuksin, jotta voidaan valita käyttötarkoitukseen sopivin järjestelmäratkaisu. Järjestelmätyypin valinta kohdistui sähköhydrauliseen toimilaitteeseen (EHA). Esisuunnitteluvaiheessa tehdään valinnat sähköhydraulisen toimilaitteen hydraulijärjestelmän toimintaperiaatteeseen liittyen. Sylinterikokoonpanossa käytettäväksi hydraulijärjestelmäksi valitaan suljettu pumppuohjattu järjestelmä, jossa toimilaitteena on differentiaalisylinteri. Voimanlähteenä järjestelmässä on oikosulkumoottori ja pumpun tuoton säätö on toteutettu pyörimisnopeussäätönä taajuusmuuttajaa käyttäen. Sylinterikammioiden tilavuuseron kompensoimiseen käytetään huuhteluventtiiliä ja matalapaineakkua.
Kun järjestelmän toimintaperiaate ja hydraulikaavio ovat selvillä, mitoitetaan ja valitaan rakennettavassa prototyypissä käytettävät komponentit. Samalla tehtiin myös hahmotelma siitä miltä lopullinen kokoonpano tulee näyttämään ja piirrettiin tästä 3D-malli. Lisäksi järjestelmästä tehtiin yksinkertaistettu simulointi, jota käytetään järjestelmän toimivuuden toteamiseksi. Simulointimallia voidaan käyttää myös järjestelmän tehon- ja energiankulutuksen laskentaan.
Simulointitulosten perusteella voidaan todeta, että suunniteltu hydraulijärjestelmä on toimiva ja myös energiatehokas. Suunniteltu sylinterikokoonpano on kompakti ja vähentää putkitusten tarvetta esimerkiksi laivan lastiluukkukäytöissä merkittävästi. Työn tuloksena saatiin siis toimivaksi todettu hydraulijärjestelmä sekä suunnitelma, jota voidaan käyttää ohjeena prototyypin valmistamiseksi.