Kallistinmoduulin suunnittelu LAKO 5 -sarjan harvesteripäähän

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena on suunnitella LAKO 5 -sarjan 85-kokoluokan harvesteripäähän uusi vahvarakenteinen kallistinmoduuli. Kallistimen avulla harvesteripäätä käännetään puun kaato- ja puinti-asennon välillä. Idea ja tarve vahvemman kallistimen kehitykseen tulee asiakkaan tavasta käyttää laitetta tavallisuudesta poikkeavalla tavalla, jossa kallistimeen kohdistuu suuri rasitus. Vahvemman kallistimen toimintaperiaate pohjautuu osittain uuden 2-sarjan harvesteripään kallistimeen. Työssä hyödynnetään myös 5 -sarjan vakiokallistimen rakennetta. Pääpaino uuden kallistimen suunnittelussa on akselirakenteen kestävyyden kasvattaminen vaaditulle tasolle heikentämättä laitteen modulaarisia ominaisuuksia. Uuteen rakenteeseen sovitetaan myös kaksi hydraulisylinteriä, joiden avulla saadaan aikaan kallistimen liike. Työssä selvitetään uuden laitteen toiminnan kannalta tärkeät vaatimukset ja reunaehdot, joiden pohjalta varsinaisen rakenteen suunnittelu voidaan aloittaa. Kallistinmoduulin toiminnan kannalta merkityksellisiä vaatimuksia ovat laitteen geometria, valmistustekniset seikat, yksinkertainen rakenne sekä rakenteen kestävyys. Rajoittavina reunaehtoina ovat ulkoiset mitat sekä tilantarve moduulin asennuksessa. Osien suunnittelussa ja laitteen toiminnan tutkimisessa käytetään apuna 3D-mallinnusta. Lisäksi rakenteen kriittisten kohtien kestävyys tarkastetaan simuloimalla rasitustilanteet mallinnetuissa osissa. Akselin osalta tulokset tarkistetaan myös laskemalla. Uudesta kallistinmoduulista valmistettiin prototyyppi normaalia käyttöä varten. Erikoiskäyttötilanteessa uutta moduulia ei opinnäytetyön aikana testattu.

The purpose of this thesis was to design a new heavy duty tilt module for the LAKO 5-series 85 size class harvester head. The tilt mechanism is used for turning the harvester head between felling and harvesting positions. The demand for a strengthened tilt mechanism was caused by a customer’s uncommon way of using the harvester head, which causes high stress to the structure. The new design was partly based on the new 2-series harvester head tilt mechanism. The 5-series default tilt structure was also used as a basis for the new structure. The main focus was to increase the strength of the tilt unit axle while preserving modular properties of the tilt unit. The specifications of the new structure acted as a starting point for the new design. Important requirements include geometry, manufacturing techniques, simple and robust structure. Measurements and requirement for space during installation acted as boundary limits. The parts were designed with 3D-software and a stress analysis for the structure was performed using computer simulation. The strength of the axle module was double-checked using technical calculation. A prototype of the new tilt module was manufactured for normal use, but never tested in a high stress situation during the thesis.