Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Harvester Energy Modelling and Optimization
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2016 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Skördare - energimodellering och optimering (Swedish)
Abstract [sv]

Denna rapport är resultatet av ett examensarbete på Kungliga Tekniska Högskolan i samarbete med Skogforsk. Syftet är att analysera den trädkapningsprocessen hos en skördare, optimera dess energiförbrukning och föreslå modifieringar av systemet.

En analys av skördarhuvudets energiförbrukning genomfördes baserat på testdata från Skogforsk. Denna undersökning gav en inblick i prestandan hos hydraulmotorn Parker F11-19 vid kapnng av träd med varierande diameter, samt en kvantifiering av mängden energi som används av skördarhuvudets olika komponenter. Hydrauliska och mekaniska modeller av skördarhuvudet skapades med hjälp av simuleringsverktygen Hopsan och Simulink. Dessa modeller användes för att verifiera optimeringsförslagen.

Resultatet av denna studie är fyra optimeringslösningar för ett skördarhuvud. Det första förslaget är att använda en ackumulator för kinetisk energiåtervinning i matningsrullarna, vilket kommer att bidra med en minskning av energiförbrukningen med 6.85%. Det andra förslaget är att optimera sågcylinderns position, vilket kommer leda till en reduktion med 0%, dvs aktuell position bedöms vara optimal. Det tredje förslaget är förändring av kvistknivarnas utformning, vilket minskar energiförbrukningen med 2.72%. Det fjärde förslaget är att använda en alternativ motor som kräver mindre energi, vilket bidrar till en markant minskning av energiförbrukningen med 28.4%. Totalt kommer de föreslagna förändringarna att resultera i en reduktion av energiförbrukningen med 37.9%. Resultatet är teoretiskt och ytterligare fält- och riggprov är nödvändiga för att validera resultaten.

Abstract [en]

This report is the result of the Master of Science thesis project developed for KTH Royal Institute of Technology in collaboration with the Forestry Research Institute of Sweden (Skogforsk) for the Forestry Master Thesis School 2016. The purpose is to analyze the tree cutting process of a harvester machine, optimize the energy consumption and propose modifications to the system of components if applicable.

A study on the energy usage of a harvester head was performed based on test data gathered by Skogforsk, providing insight about the performance of the hydraulic motor Parker F11-19 when cutting different tree diameters and quantifying the amount of energy used on each part of the harvester head. Hydraulic and mechanical models of the head were built using Hopsan and Simulink, respectively. These models were used for the verification of the optimizations proposed.

The results from this research study are four optimization solutions for a harvester head. The first suggestion is to use an accumulator for kinetic energy recovery in the feeding rollers, which will contribute with a reduction in energy consumption of 6.85%. The second suggestion is to optimize the saw’s cylinder position, which did not provide any improvements. The third suggestion is a redesign of the delimbing knives, which will reduce the energy consumption with 2.72%. And the final suggestion is to use an alternative motor that requires less power, which will result in a significant decrease of energy consumption by 28.4%. In total, the changes suggested will result in a reduction of the energy consumption by 37.9%. The results are theoretical and further testing in practice is needed in order to assess the veracity of the results.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 76 p.
Series
, MMK 2016:93 MKN 170
Keyword [en]
forestry, harvester, optimization, energy
Keyword [sv]
skogsbruk, skördare, optimering, energi
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-192131OAI: oai:DiVA.org:kth-192131DiVA: diva2:958148
External cooperation
Forestry Research Institute of Sweden
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-09-06 Created: 2016-09-06 Last updated: 2016-09-06Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3369 kB)3 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3369 kBChecksum SHA-512
1ddf15020badf93db4d83a7bc211bc40d9c32f91bc45cf3a69940deac80be54ad5c2900db44e86024bb32cabffd7634d91b171c865cb7d1bd5c087d7811bacba
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 3 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

Total: 16 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link