Mätning av temperaturen på skogsmaskiners hydraulikkomponenter

9009050

Anders Lycken

Mätning av temperaturen

på skogsmaskiners

hydraulikkomponenter

Trätek

Anders Lycken Mätning av t e m p e r d t u r e n på s k o g s m a s k i n e r s h y d r a u i i k k o m p o n e n t e r TräteknikCentrum, Rapport P 9009050 Nyckelord forest machines hydraulics temperature Stockholm juni 1990

I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G

1 SAMMANFATTNING 4 2 BAKGRUND OCH SYFTE 5 3 PROJEKTETS UPPLÄGGNING 5

4 MASKINER 5 5 GIVARE, DATASAMLARE, MÄTFÖRFARANDE 7

5.1 G i v a r e 7 5.2 Datasamlare 7 5.3 Mätförfarande 7 6 RESULTAT 10 6.1 Kommentarer t i l l r e s u l t a t r e d o v i s n i n g e n 10 6.2 Valmet 902 10 6.3 R o t t n e Snoken 12 6.4 R o t t n e B l o n d i n 13 6.5 Valmet 828 14 6.6 Labprov 16 7 DISKUSSION, SLUTSATS 17 BILAGOR 19 1. Beräkning av värmeutveckling 19 2. R e a k t i o n s t i d för t e m p e r a t u r g i v a r e 19 3. T e m p e r a t u r k u r v o r och d i f f e r e n s d i a g r a m 20

FÖRORD

E t t varmt t a c k r i k t a s t i l l Valmet L o g g i n g , Domänverket, Korsnäs AB och R o t t n e I n d u s t r i AB för den t i d , p e r s o n a l och de maskiner

1. SAMMANFATTNING

Målet med p r o j e k t e t är a t t s p e c i f i c e r a den t e r m i s k a miljö som e l e k t r o n i k k o m p o n e n t e r kommer a t t utsättas för v i d i n t e g r e r i n g med h y d r a u l i k k o m p o n e n t e r , genom a t t kartlägga v i l k e n t e r m i s k dynamik o l i k a h y d r a u l i k k o m p o n e n t e r på en modern skogsmaskin g e n e r e r a r . De maskiner som mätningarna h a r g j o r t s på är tvågreppsskördarna Valmet 902 och R o t t n e Snoken samt skötarna Valmet 828 och R o t t n e B l o n d i n . Maskinerna h a r utfört n o r m a l t a r b e t e .

Dessutom h a r en mätning på en sågmotor i f o r c e r a t a r b e t e g j o r t s i lab.

De g i v a r e som användes v i d mätningarna v a r t e r m i s t o r e r med mätom-rådet -50°C - +150°C.

Vid mätningen f a s t s a t t e s g i v a r n a på hydraulröret d i r e k t utanför r e s p e k t i v e v e n t i l och motor samt i v i s s a f a l l på motorns gods. Givarna monterades med värmeledande p a s t a m e l l a n g i v a r e och mätt yta samt i s o l e r a d e s med a l u m i n i u m t e j p och t j o c k i s o l e r a n d e gummi-t e j p .

De uppmätta t e m p e r a t u r e r n a nådde som mest 59°C på Valmet 902, 7 0°C på R o t t n e Snoken, 72°C på Valmet 828 och 62°C på R o t t n e B l o n d i n . På sågmotorn i l a b b e t b l e v maxtemperaturen 95°C.

T e m p e r a t u r d i f f e r e n s e r n a v a r som mest 11°C / m i n u t för Valmet 902, 5^C / 10 sekunder (10°C / m i n u t ) för R o t t n e Snoken, 2°C / 10 se-kunder (8°C / m i n u t ) för R o t t n e B l o n d i n och 3°C / 5 sese-kunder

(10°C / m i n u t ) för Valmet 828.

Värdena inom p a r e n t e s är de maximala d i f f e r e n s e r n a som o b s e r v e -r a t s unde-r 1 m i n u t . I n s a m l i n g s i n t e -r v a l l e t v a -r fö-r Valmet 902 1 m i n u t , för R o t t n e m a s k i n e r n a 10 sekunder och för Valmet 828 5 sekunder.

Den t e o r e t i s k a temperaturhöjningen v i d en trycksänkning är ca 5°C / 100 b a r , oberoende av flödet.

De e l e k t r o n i s k a standardkomponenter som f i n n s i d a g k l a r a r med a l l s a n n o l i k h e t i n t e av den t e r m i s k a miljön överallt på en

skogs-maskin. I n d u s t r i - och i v i s s a f a l l militärspecificerade komponen-t e r bör dock k l a r a förhållandena, om k o n s komponen-t r u k komponen-t i o n s k e r med hänsyn t i l l de t e r m i s k a förhållandena.

2. BAKGRUND OCH SYFTE

Temperaturförhållandena på skogsmaskinernas h y d r a u l i k k o m p o n e n t e r har a l d r i g v a r i t föremål för någon mer ingående s t u d i e , e f t e r s o m det fram t i l l nu i n t e h a r f u n n i t s några d i r e k t a behov a t t känna t i l l de t e r m i s k a förhållandena mer n o g g r a n t .

Skogsbruket står inför en o m f a t t a n d e d a t o r i s e r i n g , både v a d gäl-ler a p t e r i n g s d a t o r e r och k o m b i n a t i o n e n h y d r a u l i k / e l e k t r o n i k . Om man s k a l l kunna upprätthålla en god maskintillgänglighet och lång livslängd på e l e k t r o n i k k o m p o n e n t e r n a , är d e t nödvändigt a t t känna t i l l temperatursvängningarnas p e r i o d i c i t e t och a m p l i t u d v a r i a t i o n . Det som i första hand sätter n e r funktionssäkerheten hos e l e k t r o -nikkomponenter är a t t lödställen f a l l e r a r . D e t t a inträffar o f t a s t på grund av a t t komponenten och k o r t e t utsätts för s t o r a och

/-e l l /-e r o f t a för/-ekommand/-e t/-emp/-eratursvängningar. D/-essa svängningar behöver i n t e v a r a v a r k e n särskilt s t o r a e l l e r på en hög tempera-turnivå för a t t v a r a s k a d l i g a , d e t räcker a t t de är många och inträffar o f t a .

Det f i n n s också skäl a t t t r o a t t v i s s a h y d r a u l i k k o m p o n e n t e r åld-ras f o r t a r e än andra beroende på en hög t e m p e r a t u r .

Målet med p r o j e k t e t är a t t kartlägga v i l k e n t e r m i s k dynamik o l i k a h y d r a u l i k k o m p o n e n t e r på en modern skogsmaskin g e n e r e r a r och v i l k a komponenter som är mest u t s a t t a . D e t t a för a t t kunna s p e c i f i c e r a den t e r m i s k a miljö e l e k t r o n i k k o m p o n e n t e r kommer a t t utsättas för v i d i n t e g r e r i n g med h y d r a u l i k k o m p o n e n t e r .

3. PROJEKTETS UPPLÄGGNING

Mätningar s k u l l e ha genomförts både under den k a l l a s t e och den varmaste d e l e n på året, mätning v i d sträng k y l a för a t t få större och snabbare t e m p e r a t u r v a r i a t i o n e r i komponenterna, och mätning v i d s t a r k värme för a t t få den maximala t e m p e r a t u r e n v i d normal körning. På g r u n d av den varma v i n t e r n 89/90, b l e v den k a l l a s t e mätperioden i n t e k a l l a r e än ca 0°C. Den varmaste mätningen skedde vid en u t e t e m p e r a t u r på ca 17°C.

4. MASKINER

De maskiner som mätningarna h a r g j o r t s på är tvågreppsskördarna Valmet 902 och R o t t n e Snoken samt skötarna Valmet 828 och R o t t n e B l o n d i n .

* Valmet 902 är en tvågreppsskördare, se f i g u r 1, där

mätn i mätn g a r g j o r d e s både på v e mätn t i l b l o c k e t för kramätnemätn och v e mätn t i l -b l o c k e t för u p p a r -b e t n i n g s e n h e t e n .

Maskinen som mätningen utfördes på v a r ca 3 år gammal. Nynäs v i t o l j a användes.

A v v e r k n i n g e n utfördes i gammal t a l l - / g r a n s k o g under normala arbetsförhållanden.

Mätningen skedde första veckan i mars

1990-F i g u r 1. Valmet 902.

Rottne Snoken är även d e t en tvågreppsskördare, där

mät-n i mät-n g a r g j o r d e s på v e mät-n t i l b l o c k e t för u p p a r b e t mät-n i mät-n g s e mät-n h e t e mät-n Maskinen t i l l v e r k a d e s 1987.

H y d r a u l o l j a n v a r m i n e r a l o l j a .

S y s t e m t r y c k e t v a r e n l i g t u p p g i f t inställt på 140 b a r . A v v e r k n i n g e n utfördes som s l u t a w e r k n i n g i ganska b r a n t terräng med t a l l - / g r a n s k o g .

Mätningen skedde första veckan i a p r i l 1990.

Rottne Blondin är en skötare, se f i g u r 2, där mätningen

skedde på v e n t i l b l o c k e t för kranen. Maskinen t i l l v e r k a d e s 1984.

H y d r a u l o l j a n v a r m i n e r a l o l j a .

S y s t e m t r y c k e t v a r e n l i g t u p p g i f t inställt på 140 b a r . A r b e t e t utfördes i ganska b r a n t terräng.

F i g u r 2. R o t t n e B l o n d i n .

Valmet 828 är en skötare med h y d r o s t a t i s k f r a m d r i v n i n g .

Maskinen byggdes 1989.

H y d r a u l o l j a n som användes v a r m i n e r a l o l j a . S y s t e m t r y c k e t v a r okänt.

Mätning skedde på h y d r o s t a t m o t o r n för d r i v n i n g av maskinen och på k r a n v e n t i l e n .

A r b e t e t utfördes i f l a c k terräng.

Mätningen skedde första veckan i j u n i 1990.

5. GIVARE, DATASAMLARE, MÄTFÖRFARANDE 5.1. G i v a r e

De g i v a r e som användes v i d mätningarna v a r t e r m i s t o r e r med mätom-rådet -50°C - +150°C. V i d en momentan temperaturhöjning från 15°C, k a l l t v a t t e n , t i l l 100°C, kokande v a t t e n , t a r d e t 5 - 6 sekunder a t t nå 63%, ( 1 - /J, av höjningen. V i d en motsvarande tempera-tursänkning t a r d e t ca 7 sekunder a t t nå 63% av sänkningen. Kur-van för för g i v a r n a s r e a k t i o n s t i d är r e d o v i s a d i b i l a g a 2. 5.2. Datasamlare

Mätvärdena samlades i n på och l a g r a d e s i en d a t a l o g g e r . Grant S q u i r r e l , med 12 b i t a r s upplösning i i n t e r v a l l e t -50°C - +150°C. Från datasamlaren kan d a t a s k i c k a s t i l l p e r s o n d a t o r för utvärde-r i n g .

5.3. Mätförfärande

V i d mätningarna f a s t s a t t e s g i v a r n a på hydraulröret d i r e k t utanför r e s p e k t i v e v e n t i l och motor. Fastsättning på själva v e n t i l e n v a r av p r a k t i s k a skäl i n t e möjlig. I v i s s a f a l l h a r g i v a r e n m o n t e r a t s

8

på h y d r a u l m o t o r n , d e t gäller en mätning på R o t t n e Snoken, där g i v a r e n fästes på motorn t i l l kapsågen, mätningen på Valmet 828, där g i v a r e n fästes på h y d r o s t a t m o t o r n för d r i v n i n g av maskinen samt mätningen på sågmotorn i l a b b e t . Förfarandet a t t fästa g i -varna på röret betydde a t t d e t i p r i n c i p v a r o l j a n s t e m p e r a t u r som mättes.

Givarna monterades med värmeledande p a s t a m e l l a n g i v a r e och mätt y t a samt i s o l e r a d e s med a l u m i n i u m t e j p och t j o c k i s o l e r a n d e gummi-t e j p . A l l gummi-t drogs f a s gummi-t med bungummi-tband, se f i g u r 3, 4 och 5. F i g u r 3 och 4 v i s a r u p p a r b e t n i n g s b o r d e t r e s p e k t i v e v e n t i l b l o c k för d e t -samma på Valmet 902. F i g u r 5 v i s a r v e n t i l b l o c k e t för R o t t n e Sno-ken .

F i g u r 3. U p p a r b e t n i n g s b o r d på Valmet 902 med skyddskåpan öppnad för m o n t e r i n g av g i v a r e på v e n t i l b l o c k e t

F i g u r 4. V e n t i l b l o c k på u p p a r b e t n i n g s d e l e n på Valmet 902 med t e m p e r a t u r g i v a r e monterade. Givarna monterades på rören med hjälp av värmeledande p a s t a , a l u m i n i u m -och gummitejp samt buntband.

F i g u r 5. V e n t i l b l o c k på u p p a r b e t n i n g s d e l e n på R o t t n e Snoken med t e m p e r a t u r g i v a r e monterade.

I n s a m l i n g s i n t e r v a l l e t v a r o l i k a för de o l i k a mätningarna. V i d mätningen på Valmet 902 v a r i n t e r v a l l e t 1 m i n u t , v i d mätningen på Rottnemaskinerna v a r i n t e r v a l l e t 10 sekunder och v i d mätningen på Valmet 828 v a r i n t e r v a l l e t 5 sekunder.

Mätvärdet är momentanvärdet v i d i n s a m l i n g e n , ingen medelvärdes-b i l d n i n g har utförts.

10

6. RESULTAT

6.1. Kommentarer t i l l r e s u l t a t r e d o v i s n i n g e n

Den o l i k a längden på i n s a m l i n g s i n t e r v a l l e n gör a t t d e t kan t y c k a s svårt a t t jämföra r e s u l t a t från de o l i k a mätningarna.

De maximala t e m p e r a t u r e r n a är oberoende av i n s a m l i n g s i n t e r v a l l , medan d i f f e r e n s e r n a b l i r o l i k a inmätta beroende på i n s a m l i n g s -i n t e r v a l l . Snabba förlopp kanske m-issas v -i d långa -i n t e r v a l l . T e m p e r a t u r d i f f e r e n s e n At = t ; - t..-., där i är i n s a m l i n g s t i d p u n k t . I n s a m l i n g s i n t e r v a l l e t är 1 m i n u t , 10 sekunder e l l e r 5 sekunder. D i f f e r e n s e n p e r m i n u t är i n t e med nödvändighet l i k a med d i f f e r e n -sen under e t t k o r t i n t e r v a l l e x t r a p o l e r a t t i l l 1 m i n u t , e f t e r s o m t e m p e r a t u r e n både kan öka och minska under 1 m i n u t , beroende på hur f u n k t i o n e n körs.

Nedan r e d o v i s a s t e m p e r a t u r d i f f e r e n s e n för a l l a m a s k i n e r även p e r m i n u t , t r o t s a t t i n t e r v a l l e t v a r a n t i n g e n 1 m i n u t , 10 sekunder e l l e r 5 sekunder. M i n u t d i f f e r e n s e n är den maximala d i f f e r e n s e n som uppmätts under 1 m i n u t under mätningen.

Observera a t t d e t är o l i k a s k a l n i n g på de o l i k a diagramen. 6.2. Valmet 902

V i d mätningen på Valmet 902 uppnåddes de högsta t e m p e r a t u r e r n a på v e n t i l e n s t r y c k s i d a , alltså på röret med o l j a från pumpen, samt på t r y c k s i d a n t i l l de o l i k a f u n k t i o n e r n a . Temperaturen i f o r t

-f a r i g h e t v a r ca 58°C.

F i g u r 6 v i s a r en mätning som. s t a r t a t ca k l o c k a n 18:00 och s l u t a t ca klockan 10:00 nästa dags morgon. G i v a r e n v a r monterad på t r y c k s i d a n på v e n t i l e n för kapsågen.

Den miaximala t e m p e r a t u r d i f f e r e n s e n v a r en höjning med

11°C / minut v i d k a l l s t a r t på morgonen. Morgonuppvärmningen, från ca 0°C t i l l ca 50°C, skedde på ca 25 m i n u t e r .

N a t t e m p e r a t u r e n u t e v a r ca 2°C, och man s e r i f i g u r e n a t t v e n t i -len i n t e h u n n i t k y l a s av h e l t .

Man s e r i f i g u r 6 också a t t maskinen stängts av två gånger på kvällen, först v i d m i n u t 150 och sedan v i d m i n u t 240.

54,0 42.0 36.0 30.0 24.0 12.0 11 O 100 ALyl990-03-0B 900 1000 M i n u t e r

F i g u r 6. Temperaturkurva över en mätning på t r y c k s i d a n på v e n t i l e n för kapsågen på Valmet 902. Mätningstiden v a r m e l l a n ca k l o c k a n 18:00 och ca k l o c k a n 10:00. I n s a m l i n g s i n t e r v a l l e t v a r 1 m i n u t .

Under d a g t i d v i d normal körning, b l i r temperaturhöjningen sällan mer än 5°C / m i n u t , i e n s k i l d a f a l l upp t i l l 8°C / m i n u t .

Temperatursänkningarna går långsammare. Den största n o t e r a d e sänkningen v a r 4°C / m i n u t , den skedde under uppvärmningen på morgonen, då k a l l o l j a k y l d e en uppvärmd komponent. Se f i g u r 7

för a t t se t e m p e r a t u r d i f f e r e n s e r n a under morgonens och förmiddagens körning. Mätningen börjar 8 m i n u t e r i n n a n maskinen s t a r -t a s , all-tså på minu-t 720 i f i g u r 6, och s l u -t a r på m i n u -t 975.

-5 -2 0 1 10 13

T e a p e r s t u r d l f f s r a a n s . grader / i l n u t

F i g u r 7. T e m p e r a t u r d i f f e r e n s e n s fördelning under morgon- och förmiddagskörningen, m e l l a n minut 720 och s l u t e t i f i g u r 6.

12

6.3. R o t t n e Snoken

Mätningen på R o t t n e Snoken v i s a d e a t t de högsta t e m p e r a t u r e r n a uppnåddes på r e t u r s i d a n på v e n t i l e n , alltså på röret med o l j a t i l l t a n k . Temperaturen nådde a l d r i g f o r t f a r i g h e t , men kan e x t r a -p o l e r a s t i l l maximalt ca 70°C. Den varmaste f u n k t i o n e n v a r matar-v a l s a r n a s f r a m d r i f t , se f i g u r 8. 5 0 . 0 54.0 4 8 . 0 4 2 . 0 30 ,0 O 17 ALy 1990-04-80 153 170 M i n u t e r

F i g u r 8. Temperaturkurva över en mätning på v e n t i l e n för m a t a r v a l s a r n a på R o t t n e Snoken. Mätningstiden v a r m e l l a n ca k l o c k a n 13:00 och ca k l o c k a n 15:40.

I n s a m l i n g s i n t e r v a l l e t v a r 10 sekunder. Den maximala t e m p e r a t u r d i f f e r e n s e n v a r en ökning på ca

5°C / 10 sekunder, 10°C / m i n u t . Den inträffade då r e l a t i v t k a l l a komponenter genomströmmades av värmd o l j a , se f i g u r 9 och 10, där data för fällsågen v i s a s .

V i d normal körning b l i r v a r i a t i o n e r n a sällan mer än 3°C / 10 sek-under, 5°C / m i n u t .

Temperatursänkningen går långsammare även här. Den snabbaste sänkningen är på 2°C / 10 sekunder, 5°C / m i n u t .

13 6 0 . 0 4 2 . 0 O 17 1990-04-20 153 170 M i n u t e r

F i g u r 9. Temperaturkurva över en mätning på v e n t i l e n för fällsågen på R o t t n e Snoken. Mätningstiden v a r mel-l a n ca k mel-l o c k a n 13:00 och ca k mel-l o c k a n 15:40. I n s a m l i n g s i n t e r v a l l e t v a r 10 sekunder. 400 h 300 h 200 100 h TeBpePBturdifferBnB. oradar / 10 a

F i g u r 10. T e m p e r a t u r d i f f e r e n s e r n a s fördelning under samma körning som i f i g u r 9.

6.4. R o t t n e B l o n d i n

Mätningen på R o t t n e B l o n d i n kom a l d r i g upp i f o r t f a r i g h e t s t e m p e -r a t u -r . Den högst uppmätta t e m p e -r a t u -r e n , 62°C, -r e g i s t -r e -r a d e s i returröret, se f i g u r 1 1 . T e m p e r a t u r d i f f e r e n s e n v a r som mest

14

2°C / 10 sekunder, 5°C / m i n u t , för både höjning och sänkning, se f i g u r 12. Temo •C 6 0 . 0 42.0 36.0 O 15 30 ALy 1990-04-20 139 150 M i n u t e r

F i g u r 1 1 . Temperaturkurva över en mätning på returröret t i l l t a n k på R o t t n e B l o n d i n . Mätningstiden v a r m e l l a n ca

10:00 och ca k l o c k a n 12:20. I n s a m l i n g s i n t e r v a l l e t v a r 10 sekunder.

300 h

T e a p a r a t u r d l f f a r i n a . grader / 10 8

F i g u r 12. T e m p e r a t u r d i f f e r e n s e r n a s fördelning under samma körning som i f i g u r 1 1 .

6.5. Valmet 828

V i d mätningen på Valmet 828 nåddes maxtemperaturen, ca 72°C, på rören u t från h y d r o s t a t m o t o r n . Godset på motorn b l e v i n t e l i k a varmt, ca 64°C som mest, se f i g u r 13 för jämförelse. Både frekvensen och a m p l i t u d e n på t e m p e r a t u r v a r i a t i o n e r n a v a r b e t y d l i g t m i n -dre på godset än på röret. Se f i g u r e r n a 13, 14 och 15.

15 Gods RbV Temp *C 8 0 . 0 1 Temp 'C 80.0 7 3 . 0 73.0 6 6 . 0 1 66.0 5 9 . 0 59.0 5 2 . 0 y 5 2 . 0 4 5 . 0 [ 4 5 . 0 3 8 . 0 \- 3 8 . 0 3 1 . 0 31.0 2 4 . C 24.0 1 7 . 0 17.0 1 0 . C • 10.0 , _{15 30 45 60} ALy 1990-06-18 75 90 105 120 1 3 5 150 T i d M i n u t e r

F i g u r 13. T e m p e r a t u r k u r v a över en mätning på godset och på röret t i l l h y d r o s t a t m o t o r n för d r i v n i n g på Valmet 828. Mätningstiden v a r m e l l a n ca k l o c k a n 11:00 och ca k l o c k a n 13:20. I n s a m l i n g s i n t e r v a l l e t v a r 5 sekunder.

Antal

F i g u r 14. T e m p e r a t u r d i f f e r e n s e r n a s fördelning under samma körning som i f i g u r 13. Mätpunkten v a r på röret t i l l h y d r o s t a t m o t o r n .

16

AnUL

(X 100)

TeKperaturdifferens. 0''ader / 5 sekunder

F i g u r 15. T e m p e r a t u r d i f f e r e n s e r n a s fördelning u n d e r samma körning som i f i g u r 1 3 . Mätpunkten v a r på g o d s e t på h y d r o s t a t m o t o r n .

Temperaturökningen v i d mätningen b l e v som m e s t c a 3**C / 5 s e k u n -d e r , 22®C / m i n u t . Den inträffa-de v i -d igångkörning o c h förflytt-n i förflytt-n g med r e l a t i v t k a l l o l j a , 36°C v i d s t a r t . V i d förflyttförflytt-niförflytt-ngar e f t e r e n k o r t a r e t i d s stillastående för k r a n a r b e t e b l e v t e m p e r a -turökningen c a 1,5°C / 5 s e k u n d e r , max 5°C / m i n u t . Temperaturförändringarna på d e a n d r a f u n k t i o n e r n a v a r mer mått-l i g a . De översteg i n t e 1,1°C / 5 s e k u n d e r , 4°C / m i n u t i något f a l l . O f t a s t v a r förändringarna m i n d r e än 0,5°C / 5 s e k u n d e r , 2°C / m i n u t . V i d u p p r e p a d e l y f t o c h sänkning med f u l l g r i p b l e v t e m p e r a u r -ökningen på v e n t i l e n för h u v u d c y l i n d e r n i n t e mer än c a O,3°C / 5 s e k u n d e r , 2°C / m i n u t .

6.6. L a b p r o v

V i d f o r c e r a d körning i l a b b e t med sågmotor, V o l v o F l y g m o t o r F l l - 1 9 , i tomgångskörning med c a 8000 rpm i 3 m i n u t e r , b l e v max-t e m p e r a max-t u r e n på g o d s e max-t 85°C. Temperamax-turökningen v a r som m e s max-t 24°C / m i n u t .

V i d s i m u l e r a d sågning u t a n s t o c k , körning 3 s e k u n d e r ,

stillastående 3 s e k u n d e r , u n d e r 5 m i n u t e r med e t t fåtal 10 - 30 s e k u n d e r s p a u s e r e f t e r e t t a n t a l c y k l e r , b l e v m a x t e m p e r a t u r e n c a 95°C. Temperaturökningen v a r som m e s t 28°C / m i n u t .

V a r v t a l e t u n d e r körningen v a r nära 9000 rpm.

H y d r a u l o l j a n v a r m i n e r a l o l j a . O l j e v o l y m c a 200 1 . O l j e -t e m p e r a -t u r e n i -t a n k e n ökade från c a 20°C -t i l l c a 35°C.

17

7. DISKUSSION, SLUTSATS

Den lägsta u t e t e m p e r a t u r e n u n d e r mätningarna v a r -2°C på n a t t e n , ±0°C på d a g e n , den högsta v a r +17°C. H e l s t s k u l l e mätnigar ha utförts u n d e r d e l s e n b e t y d l i g t k a l l a r e p e r i o d o c h d e l s e n b e t y d -l i g t v a r m a r e p e r i o d än v a d som b -l e v f a -l -l e t . T r o t s d e t t a k a n man få en g o d b i l d a v h u r t e m p e r a t u r v a r i a t i o n e r n a t e r s i g v i d n o r m a l körning.

En mätning v i d sträng k y l a s k u l l e göras för a t t få större o c h s n a b b a r e t e m p e r a t u r v a r i a t i o n e r i k o m p o n e n t e r n a , o c h mätning v i d s t a r k värm.e för a t t få r e d a på d e n m a x i m a l a t e m p e r a t u r e n v i d n o r m a l körning.

Vad som händer v i d k o m p o n e n t f e l e l l e r k y l n i n g s b o r t f a l l h a r i n t e k u n n a t mätas i d e n n a s t u d i e . V i d en d y l i k händelse är d e t högst tänkbart a t t t e m p e r a t u r e r n a ökar b e t y d l i g t h a s t i g a r e o c h når högre nivåer än v a d som r e g i s t r e r a t s här.

Mätningen på röret i n t i l l r e s p e k t i v e v e n t i l istället för på v e n -t i l g o d s e -t medför a -t -t -t e m p e r a -t u r v a r i a -t i o n e r n a b l i r väsen-tlig-t f l e r och större b e r o e n d e på d e n m i n d r e t e r m i s k a massan i röret jämfört med g o d s e t , jämför f i g u r e r n a 13, 14 o c h 15.

E g e n t l i g e n v a r d e t alltså o l j a n s t e m p e r a t u r som mättes o c h i n t e k o m p o n e n t e n s , men e f t e r s o m k o m p o n e n t e n d e l s i n t e b l i r så v a r m som o l j a n på g r u n d a v a t t o l j a n t r a n s p o r t e r a r b o r t m y c k e t a v värmen, o c h d e l s i n t e får så s n a b b a v a r i a t i o n e r i t e m p e r a t u r e n , på g r u n d av större t e r m i s k massa, k a n man i v i s s mån b e t r a k t a d e t t a

mät-sätt som " w o r s t c a s e " .

V i d mätningen på sågmotorn i l a b b e t nåddes b e t y d l i g t högre t e m p e -raturnivåer än på sågmotorerna i fält, b e r o e n d e på d e n b e t y d l i g t hårdare körningen, 95°C mot 50 - 60°C. H u r högt t e m p e r a t u r e n k a n öka prövades i n t e a v hänsyn t i l l m o t o r n s livslängd. En körning som denna utförs d o c k a l d r i g i v e r k l i g t a r b e t e , u t a n får s e s som e t t försök a t t p r e s s a u p p temperaturnivåerna m y c k e t högt, v i l k e t

också l y c k a d e s .

V i d a l l a t r y c k f a l l som o l j a n utsätts för a l s t r a s värme. T r y c k f a l l uppstår t i l l e x e m p e l då oljeflödet s t r y p s i e n h y d r a u l v e n t i l

e l l e r då e n h y d r a u l m o t o r utför a r b e t e . Värmemängden som a l s t r a s är d i r e k t p r o p o r t i o n e l l mot t r y c k f a l l e t . T e o r e t i s k t , u t a n hänsyn t i l l a n d r a förluster o c h värmeavgivning t i l l o m g i v n i n g e n , ökar t e m p e r a t u r e n h o s e n g i v e n oljemängd c a 5°C v i d e t t t r y c k f a l l på 100 b a r , se b i l a g a 1 . T i l l d e s s a förluster b e r o e n d e på trycksänk-n i trycksänk-n g kommer strömtrycksänk-nitrycksänk-ngsförluster o c h friktiotrycksänk-nsförluster, som är svårare a t t beräkna, men som b i d r a r t i l l större värmeutveckling än t r y c k f a l l e n .

Den u t v e c k l a d e värmen s t a n n a r nu i n t e v i d strypstället e l l e r i m o t o r n , u t a n t r a n s p o r t e r a s b o r t a v o l j a n som flödar genom kompo-n e kompo-n t e kompo-n . L o k a l t i k o m p o kompo-n e kompo-n t e kompo-n k a kompo-n d e t därmed f i kompo-n kompo-n a s p u kompo-n k t e r med b e t y d l i g t högre t e m p e r a t u r än i övriga d e l a r av k o m p o n e n t e n .

18 T e m p e r a t u r e n i g o d s e t b l i r d o c k a l d r i g högre än o l j a n s t e m p e r a -t u r . De m a s k i n e r som h a r e n a k t i v k y l n i n g a v h y d r a u l s y s t e m e t h a r o f t a t e r m o s t a t e n inställd på 55 - 60°C. Märkligt a t t n o t e r a på V a l m e t 902 är a t t t e m p e r a t u r e n är högre i t r y c k l e d n i n g e n än på r e t u r s i d a n i v e n t i l b l o c k e t för u p p a r b e t -n i -n g s e -n h e t e -n . O r s a k e -n t i l l d e t t a är i -n t e f u -n -n e -n .

E n l i g t en mätning utförd a v S t a t e n s M a s k i n p r o v n i n g a r i Umeå som-m a r e n 1989 på e n V a l som-m e t 902 u p p s t o d d e n högsta t e som-m p e r a t u r e n ,

73°C, v i d u t l o p p e t från k v i s t k n i v a r n a . D e t k a n förklaras med a t t k n i v a r n a l i g g e r a n o c h a r b e t a r lång t i d u t a n a t t v a r m o l j a i c y l i n d e r n b y t s u t mot k y l d . övriga m a x t e m p e r a t u r e r v a r som m e s t 63°C, med de högsta t e m p e r a t u r e r n a på r e t u r l e d n i n g a r n a från k a p m o t o r n , från m a t a r v a l s a r n a o c h från v e n t i l b l o c k e t t i l l u p p a r b e t -n i -n g s a g g r e g a t e t . V i d e n i n t e g r a t i o n a v e l e k t r o n i k o c h h y d r a u l i k bör man alltså p l a c e r a e l e k t r o n i k e n så a t t d e n t e r m i s k a massan b l i r s t o r , om man v i l l u n d v i k a s n a b b a temperaturväxlingar. Ä a n d r a s i d a n k a n d e t k a n s k e v a r a e n k l a r e a t t k y l a e l e k t r o n i k k o m p o n e n t e r n a om d e s i t t e r utanför g o d s e t , a l t e r n a t i v t m o n t e r a s på g o d s e t med g o d

värmeisolering. Då u n d v i k s också p r o b l e m v i d hög värmeutveckling på g r u n d a v h y d r a u l i k k o m p o n e n t f e l .

19 B I L A G O R 1 . Beräkning a v värmeutveckling P = u t v e c k l a d e f f e k t , [kW] p = t r y c k , [MPa] Q = flöde, [ 1 / s ] c = värmekapacitivitet, [ k J / k g " K ] A t = t e m p e r a t u r s k i l l n a d , [ K ] , [°C] p = d e n s i t e t , [kg/m^] U t a n hänsyn t i l l v e r k n i n g s g r a d e r gäller P = p * Q P = c * Q * A t 1 A t = p / c med p = 100 b a r , 10 Mpa c = 2 k J / k g K , ungefärligt värde för m i n e r a l o l j a p = 900 k g / m^ b l i r A t = 5°C 2. R e a k t i o n s t i d för t e m p e r a t u r g i v a r e ICO.o 90. o 20.0 t 10.0 >- _{10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 BO. O 70.0 80.0 90.0 lOO.O} ALy 1990-06-08 Tid s R e a k t i o n s t i d e n för t e m p e r a t u r g i v a r n a

20 3. T e m p e r a t u r k u r v o r o c h d i f f e r e n s d i a g r a m T e m p e r a t u r k u r v o r o c h d i f f e r e n s d i a g r a m som i n t e r e d o v i s a t s t i d i g a -r e i -r a p p o -r t e n , men som ändå k a n v a -r a a v i n t -r e s s e fö-r a t t ge e n f y l l i g a r e b i l d a v temperaturförhållandena. T e m p e r a t u r k u r v o r o c h d i f f e r e n s d i a g r a m från mätning på V a l m e t 902 1 o c h 2 R e t u r l e d n i n g e n från kapsågen, mätt v i d v e n t i l e n . 3 o c h 4 R e t u r t i l l t a n k , mätt v i d v e n t i l b l o c k e t . 5 R e t u r från en m a t a r v a l s , mätt v i d v e n t i l e n . T e m p e r a t u r k u r v o r o c h d i f f e r e n s d i a g r a m från mätning på V a l m e t 828 6 o c h 7 H u v u d c y l i n d e r på k r a n e n , mätt v i d v e n t i l e n . 8 o c h 9 K r a n r o t a t i o n , mätt v i d v e n t i l e n .

Anm. De små h a s t i g a v a r i a t i o n e r n a i början på mätningen är skräp och i n g e n t i n g a t t t a hänsyn t i l l .

T e m p e r a t u r k u r v o r från mätning på R o t t n e Snoken.

10 T r y c k - o c h r e t u r l e d n i n g på v e n t i l e n v i d u p p a r b e t n i n g s d e l e n

T e m p e r a t u r k u r v a från mätning på R o t t n e B l o n d i n . 11 R e t u r l e d n i n g från k r a n v e n t i l b l o c k e t .

1

Kap, retur

3

Till tank

<

1 1

6

Matarvals, retur

H

Huvudcylinder

Kranrotation

is

9

10

Snoken Tryck/retur

ii

Blondin Retun

Detta digitala dokument skapades med anslag från

Stiftelsen Nils och Dorthi

Troédssons forskningsfond

Trätekn I kCentr u nn

INSTITUTET FOR TRATEKNISK I-ORSKNING

Box 5609,114 86 STOCKHOLM Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 08-14 53 00

Telex: 144 45 tratek s Telefax: 08-1161 88 Huvudenhet med kansli

Åsenvägen 9, 552 58 JÖNKÖPING Telefon: 036-12 60 41 Telefax: 036-16 87 98 ISSN 0283-4634 931 87 SKELLEFTEÅ Besöksadress: Bockholmsvägen 18 Telefon: 0910-652 00 Telex: 650 31 expolar s Telefax: 0910-652 65