Investigation of direct drive hydraulics implemented in mining loader

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Minav, Tatiana
dc.contributor.advisor Hänninen, Henri
dc.contributor.author Turunen, Aleksi
dc.date.accessioned 2018-12-14T16:12:46Z
dc.date.available 2018-12-14T16:12:46Z
dc.date.issued 2018-12-10
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/35554
dc.description.abstract The conventional mining loader is a diesel-hydraulic off-road mobile machine that is expected to routinely operate in enclosed areas. Such machines could benefit from more efficient hydraulic solutions. One avenue of improvement lies in electrification, which in itself is advantageous to underground mining machinery that would otherwise require expensive ventilation of their ICE exhaust. The high controllability of brushless DC motors allows direct pump control instead of conventional valve control, eliminating throttling losses. This work investigates the efficiency of such a direct-driven valveless hydraulic system for the front end of a mining loader and compares it to a conventional load-sensing system that was previously installed in the same machine. Economic viability of the described system is analyzed based on a real life working cycle, and the control software implemented as part of the work is described. The efficiency of the direct-driven system was determined to be superior in all tested cases, increasing from 21% to 53% at high velocity and from 2% to 22% at low velocity and maintaining a very flat efficiency curve over most loads and velocities. The direct drive hydraulic system is capable of energy regeneration, recouping a portion of energy used for lifting thus allowing longer runtimes with a given battery capacity. These advantages were found to be enough to offset the higher up-front cost except for equipment with lower than usual lifespans. en
dc.description.abstract Kaivoslastarit ovat usein dieselhydraulisia työkoneita, jotka monesti toimivat maanalaisissa kaivoksissa. Sähkökäyttöiset toimilaitteet ovat yksi mahdollinen tapa parantaa näiden koneiden energiatehokkuutta, eteenkin suljetuissa tiloissa, joissa polttomoottorin pakokaasujen tuulettamisesta aiheutuu huomattavia kustannuksia. Sähkömoottoreiden hyvä hallittavuus mahdollistaa venttiilittömän pumppuohjatun hydraulijärjestelmän, joka ei kärsi venttiilihäviöistä. Tämä työ vertailee pumppuohjattuja suoravetohydraulisia kaivoslastarin toimilaitteita saman lastarin alkuperäisiin kuormantuntevalla säädöllä toteutettuihin, keskittyen hyötysuhteeseen sekä suorituskykyyn. Näin muokatun lastarin taloudellista kilpailukykyä tarkastellaan oikean kaivostyösyklin avulla. Työn osana on myös rakennettu kaivoslastarin toimilaitteinen sähköinen hallintajärkestelmä, jonka rakenne ja toiminta esitetään. Pumppuohjatun hydraulisen järjestelmän hyötysuhteen havaittiin olevan nostotyössä parempi kaikissa tilanteissa hyötysuhteen noustessa nopeilla liikkeillä 21 prosentista 53:een, ja hitailla liikkeillä 2 prosentista 22:een. Pumppuohjattu hydrauliikka kykenee myös potentiaalienergian talteenottoon, mahdollistaen pidemmän käyntiajat samalla akkukapasiteetilla. Nämä edut ovat taloudellisesti riittäviä kompensoimaan laitteiston korkeamman hinnan lyhytikäistä kalustoa lukuunottamatta. fi
dc.format.extent 67
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Investigation of direct drive hydraulics implemented in mining loader en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword direct drive hydraulics en
dc.subject.keyword DDH en
dc.subject.keyword mobile hydraulics en
dc.subject.keyword mining loader en
dc.subject.keyword CAN en
dc.subject.keyword valveless en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201812146570
dc.programme.major Machine design / Mechatronics fi
dc.programme.mcode ENG25 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Pietola, Matti
dc.programme Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC) fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess yes


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account