Maatalouskoneiden voimansiirtojen sähköistys

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorSainio, Panu
dc.contributor.authorTammisto, Otto
dc.contributor.schoolInsinööritieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorKuosmanen, Petri
dc.date.accessioned2014-12-23T08:50:57Z
dc.date.available2014-12-23T08:50:57Z
dc.date.issued2014-12-15
dc.description.abstractMaanviljelyn tuottavuuden kasvu edellyttää teknistä kehitystä maataloudessa käytettäviltä työkoneilta. Nykyisin käytettävien voimansiirtotekniikoiden heikkouksia ovat varsinkin mekaanisen voimansiirron huono säädettävyys ja hydraulisen voimansiirron alhainen hyötysuhde. Sähköisillä voimansiirroilla voidaan saavuttaa merkittäviä etuja esimerkiksi hyvän hyötysuhteen ja erinomaisen säädettävyyden ansiosta. Sähköinen voimansiirto on jo yleinen ratkaisu joissain työkonetyypeissä kuten kohtalaisen pienitehoisissa trukeissa ja toisaalta suuren kokoluokan kaivosajoneuvoissa. Viime vuosina sähköisiä voimansiirtoja on tutkittu enenevässä määrin myös maatalouskonesovelluksissa. Tässä työssä tutkittiin maatalouskoneiden voimansiirtojen sähköistystä. Työssä selvitettiin kirjallisuustutkimuksella millaisissa maatalouskonesovelluksissa sähköisiä voimansiirtoja on tutkittu ja millaisia tuloksia sähköistyksellä on saatu sekä miten sähköistys ja sähköturvallisuus vaikuttavat alan standardisointiin ja säädöksiin. Lähteinä käytettiin pääasiassa eurooppalaisten tutkimuslaitosten ja maatalouskonevalmistajien tuottamia julkaisuja. Toinen työssä tutkittu aihe oli voimansiirtojen sähköistyksen kehityksen tilanne Suomen maatalouskonealalla. Sähköistyksen kehityksen tilaa Suomen maatalouskonealalla tutkittiin haastattelututkimuksen avulla. Tutkimuksen yhteydessä haastateltiin 14 maatalouskonevalmistajan ja kolmen tutkimuslaitoksen edustajia. Kirjallisuustutkimuksen perusteella sähköisen voimansiirron tutkimuksella tähdätään yleensä maanviljelyksen tuottavuuden parantamiseen polttoaineen säästön ja työprosessin tarkemman hallinnan kautta. Sähköistyksellä voidaan kuitenkin parantaa myös esimerkiksi koneiden käyttömukavuutta ja joissain tapauksissa myös turvallisuutta. Mahdollisuuksien lisäksi sähköistyksessä on myös haasteita. Sähköisen voimansiirron tehotiheys ja kustannustehokkuus eivät vielä yllä perinteisten voimansiirtoratkaisujen rinnalle. Lisäksi sähköturvallisuus vaatii entistä enemmän huomiota ja myös maatalouskoneiden sähköisten voimansiirtojen standardisointi on vasta muovautumassa. Haastattelututkimuksen perusteella Suomen maatalouskonealalla voimansiirtojen sähköistystä ovat tutkineet vasta muutamat valmistajat. Lähes kaikki työssä haastatellut ovat kuitenkin tietoisia meneillään olevasta kehityksestä. Monet valmistajat ovat havain-neet sähköistyksen tarjoamat mahdollisuudet ja nykyisten ratkaisujen asettamat rajoi-tukset. Toisaalta valmistajien keskuudessa on havaittavissa myös varautunutta suhtautumista sähköiseen voimansiirtoon.fi
dc.description.abstractThe increasing productivity of agriculture requires technical development of machinery employed in different sections of agricultural production. The weaknesses of contemporary powertrains in machinery used today are on one hand the poor controllability of mechanical systems and on the other hand the low efficiency of hydraulic systems. The usage of electric powertrains can offer significant advantages compared to the traditional systems due to their superior efficiency and excellent controllability. Electric powertrains are already a widely used solution in some non-road machinery applications like relatively small forklifts but also in large mining machinery. In recent years electric powertrains have been studied increasingly also in agricultural applications. This thesis studies the electrification of the powertrains in agricultural machinery. The aim of the thesis was to make a literary review on the subject how electric power system has already been studied in agricultural machinery applications and what impact electrification has had in these studies. Also the influence of electrification and electrical safety to standardization and regulations was considered. The references used were mainly articles published by European research institutes and by manufacturers themselves. The other aim of the thesis was to look into the current situation concerning the development of electrification among Finnish agricultural machinery manufacturers. Electrification among Finnish machinery manufacturers was studied using the method of an interview study. In total 14 Finnish agricultural machinery manufacturers and 3 research institutes were interviewed. The literature research showed that the research of electrification has often aimed to improve the productivity of farming by reducing fuel consumption and by improving the control of the work process. However, the studies found that electrification can also improve the operating comfort and in some cases even the safety. On the other hand electric systems have also challenges. Present electric systems do not reach the power density and cost efficiency of the mechanical and hydraulic systems. In addition electrical safety demands more consideration than the traditional technologies used and the standardization of electric power systems in agricultural machines is still under development. Interview study revealed that only few Finnish agricultural machinery manufacturers have done research of electric power systems. However, almost all interviewees are aware of the ongoing development in the field of electrification. Many manufacturers have noticed the possibilities of electric systems and the limitations of traditional solutions. On the other hand also some reservations against electrification among the manufacturers could be noticed.en
dc.format.extent92+2
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/14801
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201412253330
dc.language.isofien
dc.programmeKonetekniikan koulutusohjelmafi
dc.programme.majorKoneensuunnittelufi
dc.programme.mcodeK3001fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordmaatalouskoneetfi
dc.subject.keywordtraktoritfi
dc.subject.keywordtyökoneetfi
dc.subject.keywordsähköinen voimansiirtofi
dc.subject.keywordhybriditekniikkafi
dc.subject.keywordvoimansiirtofi
dc.titleMaatalouskoneiden voimansiirtojen sähköistysfi
dc.titleElectrification of agricultural machinesen
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöen
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digifolderAalto_07834
local.aalto.idinssi50451
local.aalto.openaccessno
Files