Development of hydraulics for boom control

Abstract

The aim on the thesis was to improve the control of the hydraulic boom in forwarders. The main focus is on the control valve spools but accumulators and hoses are also studied. In forwarders the boom is the most important working part ant therefore it needs to be studied carefully. The thesis concentrated on making the boom more controllable and energy efficient. The thesis was divided into two main parts. The first part, at the beginning of the work, is the literature study section. Here the main factors concerning boom control are presented. There was also some discussion of the impact that each factor has on boom control. The theoretical part reveals the complexity of the system and it also demonstrates the difficulty of combining different working parts as a functioning complex. For this reason not all factors can be taken into consideration when designing spools, a number of compromises have to be made. The other main part of the work is the research section. The research section contains the measurements and tests which concentrate on defining the features of the spools in use. The data from these measurements includes pressure and volume flow information on every separate movement. With this information new spools for slew and lift was carried out by comparing the results of both measurements and also by closely examining the diagrams. Finally, mathematical calculations were done to verify the accuracy of the measurements. Test software for jib movement was also tested. The study indicated that in spool design some features were improved. Counter pressure was reduced both in slew and lift and movement was smoother. Also, with hose changes the pressure loss was diminished. The results of the study suggest that development to present situation was achieved, but not as much as desired. The measurements also demonstrated that current methods for improving hydraulics are insufficient and that new methods are needed.

AB3:Diplomityön tavoitteena oli parantaa ajokoneen hydraulisen kuormaimen hallintaa. Työssä käytiin läpi teoreettinen tarkastelu, jossa pyrittiin antamaan yleiskuva käsiteltävästä järjestelmästä. Pääpaino työssä oli käännön, noston, taiton ja jatkeen suuntaventtiileissä. Testeissä käytettiin 8-renkaista ajokonetta varustettuna kuormaimella, jotka omalta osaltaan vaikuttavat stabiliuden, rakenneosien jäykkyyden ja vipuvarsien kautta kuormaimen hallintaan. Suurempi vaikutus kuormaimeen on kuitenkin hydrauliikalla, jolla kuormaimen kaikki liikkeet toteutettiin. Teorian jälkeen aloitettiin mittaukset, joissa käytiin läpi liikkeet liike kerrallaan. Ensimmäinen mitattava liike oli kääntö. Mittaustuloksista havaittiin, että vastapaine isoilla virtauksilla oli liian suuri. Pienten litrojen vastapaine oli hyvä ja sen tulisi pysyä samana. Jos vastapaine laskee liian alas, kuorma karkaa, minkä jälkeen kuormain ei ole hallinnassa. Vanhan karan ongelmana on vastapaineen lisäksi myös kavitointi pysäytystilanteessa. Noston mittaukset suoritettiin samalla tavalla kuin käännölläkin sillä erolla, että nosto on yksitoiminen liike, jolloin liike alaspäin ei ole pakotettu. Taiton mittaukset toteutettiin samoin kuten aikaisemmatkin liikkeet. Jatkeen mittauksissa regeneratiivitoiminto ei toiminut halutulla tavalla. Mittauksissa käsiteltiin myös paineakkujen toimivuutta ja tarpeellisuutta.