Onskv¨ ¨ arda egenskaper

Fr˚an b¨orjan fanns ett antal parametrar som skulle vara ¨onskv¨arda att m¨ata men som inte finns ¨annu. Dessa parametrar ¨ar f¨oljande:

• Brytning av oljefilm. En metod f¨or att kontrollera detta ¨ar att l¨agga en sp¨anning p˚a ena axeln och isolera den andra. Funderingar gick kring detta under ett tidigt sta- dium men det framkom att det inte var helt enkelt att lyckas med detta eftersom det kr¨aver isolering av lagren i gavlarna p˚a l˚adan. D¨arf¨or beslutades att detta kriterium skulle fr˚ang˚as i detta arbete. Dock finns forfarande utrymme att anv¨anda denna metod att m¨ata detta. Ett alternativ ¨ar keramiska/ej ledande lager i l¨amplig di- mension. Ett annat l¨attare alternativ vore att tillverka lagerhuset till den utg˚aende axeln i n˚agon form av h˚ardplast/polymer vilket fanns tankar kring. Det finns dock en os¨akerhet i huruvida toleransen skulle kunna h˚allas f¨or lagren.

• Droppsm¨orjning. Ett annat ¨onskem˚al var att kunna byta fr˚an oljebad till droppsm¨orjning f¨or att kunna unders¨oka vilken inverkan detta skulle ha p˚a effektf¨orlusten. Diskus-

sioner f¨ordes om att kunna ansluta en hydraulisk handpump och pumpa olja manuellt ist¨allet f¨or att beh¨ova ha tillg˚ang till ett hydraulaggregat. Detta ¨ar en mindre mod- ifiering och har skjutits upp till senare d˚a det blir aktuellt.

• Axeljustering. Under projektets g˚ang togs beslut att m¨ojlighet till axeljustering ej fick inkr¨akta p˚a robustheten hos riggen, och eftersom det fanns viss os¨akerhet

i de flesta koncept ang˚aende detta s˚a togs beslutet att prioritera funktionalitet ist¨allet. Den nuvarande uppst¨allning best˚ar som n¨amts av den ing˚aende axeln p˚a F40-l˚adan, samt den ¨ovre/undre utg˚aende axeln fr˚an samma l˚ada. I F40-l˚adan finns en till utg˚aende axel med resterande v¨axlar p˚a som uttnyttjar samma ing˚aende axel. Detta betyder att om behov finns av att utf¨ora tester med denna axel s˚a skulle det r¨acka med att tillverka nya gavlar med det axelavst˚andet.

• ¨Andrad oljevolym. I nuvarande form best˚ar riggens oljetr˚ag av en sl¨at alumini- umpl˚at med en tjocklek av 1.0 mm med ditsatta skvalppl˚atar f¨or att minska den oljevolym som beh¨ovs f¨or testk¨orning. ¨Onskem˚al fanns att kunna ˚ask˚adligg¨ora skill- nader beroende p˚a hur kugghjulen ¨ar inkapslade. En tillverkning av olika former av tr˚ag vore d¨armed ¨onskv¨art men detta ¨ar upp till framtida anv¨andare att avg¨ora hur de ska utformas som har k¨annedom om omr˚adet. I nuvarande form finns inte heller n˚agra uttag f¨or givare f¨or m¨atning av oljetemperatur d˚a inget tr˚ag ¨annu tillverkats. L¨ampligtvis kan uttag g¨oras f¨or denna typ av givare vid nytillverkning av tr˚ag.

APPENDIX

A

Labkompendium

effektcirkulation

I denna bilaga finns det ¨aldre labkompendiet fr˚an den f¨orra testriggen som fanns vid Lule˚a tekniska universitet. I detta finns information om effektcirkulation, krafter i snedkugg och f¨orluster.

APPENDIX

B

Kravspecifikation

Under denna bilaga visas den kravspecifikation som uppr¨attades i arbetets b¨orjan.

Kriterier K/Ö Referens Uppfylls av den färdiga riggen?

K Avd Maskinelement/Vicura JA

K Samuel och Patrik JA K Avd Maskinelement/Vicura JA Ö Samuel och Patrik JA

Ö Samuel och Patrik JA, inom vissa intervall K Avd Maskinelement JA

Ö Samuel och Patrik NEJ

K Avd Maskinelement JA, beroende på belastning

K Avd Maskinelement/Vicura JA K Avd Maskinelement/Vicura NEJ, men känt K Samuel och Patrik JA Ö Samuel och Patrik NEJ

K Avd Maskinelement JA, kräver förbättring Ö Samuel och Patrik NEJ

K Avd Maskinelement JA Ö Avd Maskinelement JA K Avd Maskinelement JA Ö Avd Maskinelement JA

Testrigg för bestämmande av förlusteffekt/förlustmoment

Tillåter droppsmörjning

Chassiegenskaper Visualisering av förlopp Steglös justering

Justering under drift Funktion

Bestämma effektförlust i kuggingrepp Prestanda Enkel momentpåläggning Moment ungefär 50-100 Nm Övriga moment Robust konstruktion Utbyggbar

Möjliggör långa driftstider 0-48h

När/om oljefilmen bryts

Oljekvalité Mäta

Ingående moment

Det inspända momentet (50-100 Nm) Ingående varvtal

Oljetemp

APPENDIX

C

Anv ¨andarguide

I denna bilaga finns en kortare handledning om anv¨andandet av testriggen. Den ¨ar fr¨amst ¨

amnad som en introduktion till de som inte anv¨ant riggen sedan tidigare och ¨ar mestadels t¨ankt som en guide f¨or att sp¨anna in ett moment, starta riggen och sedan ber¨akna f¨orlustmomentet/f¨orlusteffekten. Den ¨ar skriven i punktform och b¨or f¨oljas uppifr˚an och ner.

• L˚as riggen genom att f¨ora in l˚assprinten i h˚alet som visas i bilden ovan n¨ar h˚alet befinner sig i r¨att l¨age.

• Skruva bort plexiskivan genom att lossa vingmuttrarna 65

• Lossa de fyra skruvarna i axelkopplingen i bilden ovan. Det kan vara sv˚art att komma ˚at den nedersta skruven, l˚as upp riggen och rotera den f¨or att komma ˚at att lossa den sista skruven. D˚a alla skuvar ¨ar lossade var noga med att axlarna kan r¨ora sig sinsemellan, om s˚a inte ¨ar fallet kan man beh¨ova att knacka is¨ar med en gummiklubba.

• Hoppa ¨over denna punkt vid endast tomg˚angsf¨orluster. Om ett moment ¨onskas att sp¨annas in, anv¨and d˚a momentarmen (enligt bild ovan) med en l¨angd p˚a 1,0m och ¨

onskade vikter. T¨ank p˚a att momentarmens egenvikt ger upphov till ett moment p˚a 27,4 Nm. Armen tr¨as sedan p˚a den splinedase axeln som sitter p˚a motsatt sida elmotorn. Under tiden momentet ligger p˚a skruvas axelkopplingen ihop, den fj¨arde skruven kan ¨aven h¨ar vara sv˚ar att komma ˚at. Viktigt! Momentet m˚aste sp¨annas in medurs sett fr˚an den kortsida d¨ar momentarmen sitter (se figur), detta f¨or att axialkrafterna ska pressa samman den delade axeln och inte skjuta is¨ar den. Detta skulle kunna orsaka stora lagerkrafter. • Skruva nu ˚ater fast plexiskivan, l˚as upp riggen f¨or rotation och anslut frekvensom-

67

riktaren till eln¨atet.

• Rotera riggen f¨or hand och kontrollera att inga l¨osa f¨orem˚al finns i n¨arheten.

• Tryck p˚a m¨ataren f¨or lastcellen, se bild ovan. Denna m¨ataren kalibreras genom att st¨alla en vikt med k¨and massa ovanp˚a och registrera dess utslag. Eftersom lastcellenger linj¨art utslag s˚a r¨acker det med en vikt, f¨oretr¨adelsevis 1 kg. Innn vikten l¨aggs p˚a s˚a m˚aste visaren justeras med ratten “fine“ s˚a den b¨orjar p˚a 0 vid obelastad. Lastcellen registrerar kraften som beh¨ovs f¨or att h˚alla emot motorns moment och l¨angden fr˚an motorcentrum ¨ar 300mm.

• Nu ¨ar alla f¨orberedelser gjorda och testet startas genom att trycka p˚a “gr¨on“ p˚a frekvensomriktaren och varvtalet justeras med vridpotentiometern. Frekvensomrik- taren visar motorns frekvens d¨ar 5Hz = 300rpm. Kontrollera g¨arna med tachometer. • L¨as av m¨atarens utslag med j¨amna intervall under testet, t¨atare intervall beh¨ovs med h¨ogre last. R¨akna sedan om m¨atarens utslag till moment och j¨amf¨or med det moment som ¨ar insp¨ant f¨or att ber¨akna f¨orlusterna.

APPENDIX

D

Ritningar p ˚a testrigg

P˚a kommande sidor ˚aterfinns ritningar p˚a det slutgiltiga resultatet av riggen. H¨ar re- dovisas endast riggens fyra sidor och monteringsdetaljer som ¨ar tillverkade i handverk- staden. Det finns ingen information om axlarna fr˚an GM F40 v¨axell˚adan.

REFERENSER

[1] Athanassios, M. and Ioannis, N., “A New System for Testing Gears Under Variable Torque and Speed,”Recent Patents on Mechanical Engineering 2009, pp. 179-192, augusti 2009.

[2] “Europa - sammanfattning av EU-lagstiftningen“ Normerna Euro 5 och Euro 6

http : //europa.eu/legislation summaries/environment/air pollution/l28186 sv.htm Senast h¨amtad 2011-07-20

[3] “FZG - Forschungsstelle f¨ur Zahnr¨ader und Getriebebau“ www.f zg.mw.tum.de/

Senast h¨amtad 2011-02-13

[4] A. van Beek “Advanced engineering and design - Lifetime performance and reliability“ Edition, 2009 ISBN 10: 90 810406 1 8

[5] Heingartner, P. and Mba, Dr.D., “Determining powerlosses in the helical gear mesh“ Gear technology, pp. 32-37, september-oktober 2005.