Esiselvitys metsäkoneen voimansiirron jäähdytyksen ja voitelun parantamisesta

Opinnäytetyön taustalla oli John Deere Forestry Oy:n tarve tutkia erityisesti voimansiirron jäähdytyksen kehittämistä erilaisilla toteutustavoilla haastavissa olosuhteissa. Järjestelmän toteutukselle oli annettu joitakin reunaehtoja. Sen tulisi aiheuttaa metsäkoneen rakenteeseen mahdollisimman vähän muutoksia ja sillä tulisi voida toteuttaa voimansiirrolle sen pyörintänopeudesta riippumaton lisävoitelu. Työn tavoitteena oli tuottaa John Deerelle tarvittavat esitiedot, joiden avulla voidaan arvioida, minkälaisilla järjestelmillä on mahdollista päästä asetettuihin tavoitteisiin. Näiden tietojen perusteella voidaan myös päättää mitä järjestelmää kehitetään eteenpäin prototyypin ja käytännön testauksen kautta. Tutkimuksissa keskityttiin metsätyökoneen vaihteistoon, mutta saatuja tuloksia sekä pohdintaa on mahdollista hyödyntää myös akselistojen jäähdytyksen ja voitelun parantamiseen. Vaihteiston voiteluun sekä laakerointiin tutustuttiin purkamalla kohteena oleva vaihteisto. Jäähdytystarvetta sekä eri jäähdytysmenetelmien mahdollista käyttöä tutkittiin pääasiassa laskennallisesti ja simulaatioiden avulla. Lisäksi vaihteistolle suoritettiin lämpenemistestejä käyttämällä sitä ilman kuormaa testausta varten rakennetussa testiympäristössä. Työn lopputuloksina saatiin tarvittavat esitiedot lopullisen kehityslinjan valintaa varten. Tulokset koostuvat jäähdytystarpeen määrityksestä sekä soveltuvien jäähdytysmenetelmien rajaamisesta ja laskennallisesta mitoituksesta. Saatujen lopputulosten avulla toimeksiantaja pystyy arvioimaan eri jäähdytysmenetelmien käytettävyyttä metsätyökoneessa sekä tekemään päätökset tarvittavista jatkotutkimuksista ja kehitystyön aloittamisesta. Julkisesta raportista on poistettu työn tilaajan pyynnöstä luottamuksellinen aineisto. Salatut liitteet sisältävät John Deere Forestry Oy:n sekä vaihteiston valmistajan kuvamateriaaleja sekä John Deere Forestryn keräämää mittausdataa.Background of this thesis was John Deere Forestry Ltd’s need to research different methods to cool drivetrain in harsh environments. For implementation of the system there was some boundary conditions. Cooling system should cause as few changes as possible to the forest machines base structure and that it could be used to implement additional lubrication system for the drive train that is independent from its rotational speed. The purpose of this thesis was to produce knowledge that is needed to John Deere to estimate which systems would be able to fulfil the set boundary conditions and which system is going to be developed through prototype and testing. In this study the focus was on forest machines transmission, but results can be also applied to the bogie axles cooling and lubrication. Transmission’s lubrication and bearings was studied by dismantling the transmission. Cooling demands and different cooling methods were studied with calculations and simulations. Transmission’s heating was also tested on testbench that was built to run the transmission without load. The results of the study provide necessary prerequisites for the selection of the final development line. The results consist of needed cooling demand, choosing suitable methods and dimensioning these. Using the results client can evaluate the usability of different cooling methods in a forest machine and make decisions about starting of further research and development. Appendices that contain picture material and gathered data from John Deere Forestry and manufacturer of the transmission are left out of the report due request of John Deere Forestry