mdh.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Utveckling av en fördelningsväxellåda till hjullastare
Mälardalen University, School of Innovation, Design and Engineering.
Mälardalen University, School of Innovation, Design and Engineering.
2019 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The thesis is a case study on the construction of a dropbox for wheel loaders. The thesis was carried out at Volvo Construction Equipment (VCE) who is one of the leading manufacturers of construction equipment. The data collection consisted of a pre-study, a literature review, and simulations and calculations, which was done at VCE. This led to the use of both primary and secondary data, as well as quantitative and qualitative data.

The purpose of the thesis was to construct a dropbox which could be combined with a gearbox, for it to work in a wheel loader. The gearbox was a planetary gearbox used in articulated haulers and only some smaller adjustments were to be made on the gearbox. Part of the thesis was to investigate the possibilities to use a hydraulic or electric system in combination with the dropbox. This was to improve the fit of the planetary gearbox to the wheel loader and possibly improve the environmental impact from the wheel loader.

The research questions in the thesis were: F1: How can a dropbox be constructed to enable a gearbox fitted for articulated haulers to work in wheel loaders? F2: What are the possibilities to affect the overall cost of the transmission and the environmental impact of the wheel loader with the construction of a dropbox? F3: Which outcomes regarding manufacturing and sales would occur when a articulated hauler and a wheel loader uses the same planetary gearbox? F4: What general factors can be identified to make a modular completion of a existing gearbox, to create a gearbox for better manufacturing and aftermarket management?

The method that was used was a combination of Ullman’s and Ulrich and Eppinger’s product development processes. The work was divided in four general phases: planning, information gathering, concept generation, and further development. Appropriate techniques were used to ensure that every phase was completed.

The result was a suggestion of a construction of a dropbox. This dropbox was to be combined with a planetary gearbox for articulated haulers to be adjusted to fit the wheel loader model L350. Six gears were chosen from the planetary gearbox for driving both forward and backward. The construction of the dropbox consisted of a cog chain which distributes the driving force and shift elements which changes the direction. The energy which the shift elements were to dissipate was calculated and the dimensions of the cogwheels in the cog chain were estimated. A CAD-model was made to generate an image of the concept. Important factors for the conclusive result included which gears that was used and how they were used. This is a result of the different driving cycles the working machines have, since the driveline has to be adjusted for every machine. A complementary system was an important factor regarding cost and environmental impact. However, it was shown to be hard to implement because of the wide range of the rotational speed in which the complementary motor had to work.

Further investigations are required regarding the choice of torque converter, construction of power take-out for the work hydraulic, integration of a complementary system, and the construction of the dropbox case.

Abstract [sv]

Examensarbetet är en fallstudie på konstruktionen av fördelningsväxellåda till hjullastare. Examensarbetet utfördes hos uppdragsgivaren Volvo Construction Equipment (VCE) som är ledande inom tillverkningen av entreprenadmaskiner. Datainsamlingen bestod av en förstudie, en litteraturstudie samt simuleringar och beräkningar som genomfördes på VCE. I och med detta har både primärdata och sekundärdata, samt kvalitativa och kvantitativa data, använts.

Syftet med arbetet var att konstruera en fördelningsväxellåda som kunde kombineras med en antagen växellåda för att fungera i en hjullastare. Den antagna växellådan var av planetväxeltyp anpassad för dumprar och mindre ändringar på växellådan fick genomföras. I arbetet ingick även att undersöka möjligheterna att använda hydraul- eller elsystem i kombination med fördelningsväxellådan. Detta för att förbättra anpassningen av planetväxellådan samt möjligtvis förbättra miljöpåverkan från hjullastaren.

De forskningsfrågor som ställdes upp var följande: F1: Hur kan en fördelningsväxellåda konstrueras för att möjliggöra att en växellåda primärt anpassad för dumprar ska fungera för hjullastare? F2: Vilka möjligheter finns att påverka kostnaden för transmissionen och miljöpåverkan från hjullastaren när en fördelningsväxellåda konstrueras? F3: Vilka utfall kring tillverkning och försäljning skulle uppstå då en dumper samt hjullastare nyttjar samma planetväxellåda? F4: Vilka generella faktorer kan identifieras om man vill göra en modulär komplettering av en existerande växellåda, för att skapa en växellåda för bättre produktion samt för hantering av eftermarknad?

Den metod som valdes var en kombination av Ullmans och Ulrich och Eppingers produktutvecklingsprocesser. Arbetet delades in i fyra övergripande faser: planering, informationsinsamling, konceptgenerering och vidareutveckling. I dessa faser användes lämpliga tekniker för att kunna säkerställa att varje fas avklarades.

Arbetet resulterade i ett förslag till en konstruktion av en fördelningsväxellåda. Denna fördelningsväxellåda skulle kombineras med en planetväxellåda för dumprar för att kunna passa en hjullastare av modell L350. Sex växlar valdes ifrån planetväxellådan för både framåtoch bakåtkörning. Konstruktionen av fördelningsväxellådan bestod av en kuggkedja som sköter fördelningen av drivkraften samt skiftelement som vänder riktning. Energin som skiftelementen skulle ta upp beräknades fram och storlekarna för kugghjulen i kuggkedjan uppskattades. En CAD-modell skapades för att kunna generera en bild över konceptet. Viktiga faktorer för det slutgiltiga resultatet inkluderade vilka växlar som används samt hur de används. Detta eftersom entreprenadmaskinerna har olika körcykler där drivlinan måste anpassas efter varje entreprenadmaskin. Ett kompletterande system var en viktig faktor med hänsyn till kostnad och miljöpåverkan. Dock visade det sig att kompletterande system var svårhanterat på grund av de varvtalsområden som den kompletterande motorn behöver arbeta med.

Vidare undersökningar bör göras för val av momentomvandlare, konstruktion av uttag för arbetshydraulik, integrering av ett kompletterande system och konstruktionen av fördelningsväxellådshuset.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 44
Keywords [sv]
Dumper, Fördelningsväxellåda, Hjullastare, Konstruktion
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:mdh:diva-43263OAI: oai:DiVA.org:mdh-43263DiVA, id: diva2:1307559
External cooperation
Volvo Construction Equipment
Subject / course
Mechanical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-04-29 Created: 2019-04-28 Last updated: 2019-04-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2585 kB)36 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2585 kBChecksum SHA-512
94408e0c9464d8bf2e1445e5d4d0272b86fc9415922a7ab27030a549da1170e363d69fc301e89d90fef05c5b70f360425e58a7e44ad9f45a86040afc779052e2
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Innovation, Design and Engineering
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 36 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 112 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf