IFS och svensk hydraulikforskning
Karl-Erik Rydberg
2012-04-17
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
En förening som arbetar för att svensk industri skall vara
världsledande på hydraulik och pneumatik.
Detta görs bland annat genom att:
¾ Utgöra ett forum för identifiering av behovsområden för forskning
och andra kunskapshöjande aktiviteter
¾ Utgöra en industripartner till högskolor och andra
forskningsinstitutioner
¾ Arbeta för att få finansiering till forskning från offentliga
forskningsfinansierande organ
¾ Organisera industrimedverkan i olika forskningsprojekt
¾ Sprida information om forskningsresultat och om pågående
forskning
¾ Nätverk för erfarenhetsutbyte och gemensamma projekt
¾ Driva utvecklingen framåt inom hydraulik- och pneumatikområdet
www.ifsfluid.org
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
IFS - Aktiviteter
‹IFS verksamt sedan 1972. Medlemsantal: 27
‹Erfarenhetsgrupper
‹Forskningsprojekt - exempel
- Cylinderutveckling – Lägesgivare i cyl.
- Slangledningar
- Miljöanpassade energieffektiva hydraulvätskor
- Nya komponenter och system för hög energieffektivitet
‹Informationsspridning - Forum för framtidsanalys
- Digitalisering av rapporter
- Vårmöte
- Höstmöte
- Strategisk forskningsplan
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
IFS arbetsgrupper – ERFA-grupper
• Ledningskomponenter
– Stort intresse för slangar och kopplingar bland företagen.
• Slangprojekt
– Forskningsprojekt / exjobb om digitala slangmodeller (har
påbörjats på Flumes som exjobb).
• Axeltätningar
– Projektet drivs på LTU. Syftet är att se hur elastomerens
tribologiska egenskaper (friktion och nötning) ändras när man
åldrar dem i oljor under olika förutsättningar.
• Cylindertätningar
• Lägesgivare för inbyggnad i cylindrar
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
IFS ERFA-grupp “Lägesgivare för cylinderinbyggnad”
• Kravspecifikation, IFS hemsida http://www.ifsfluid.org/.
• Deltagande företag: Cargotec/Hiab, Volvo CE, Toyota MHE, Parker,
Bosch Rexroth, Wipro, Hydac, Gluetec och IUC Bothnia/ESIS
• Aktiviteter
– Projektet ”Lägesgivare i cylindrar” har genomförts av Jerker Delsing på
EIS-lab i Luleå.
– I Fas 1 har givarprestanda och cylinderinbyggnad verifierats. Givare:
Panametrics typ: V 301 SU, är uttestad och anpassad för inbyggnad i
cylinder-prototyper
Givare och
testcylinder
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
IFS stödjer svensk hydraulikforskning
Primära forskningsplatser som stöds av IFS
Linköpings Universitet/Tekniska Högskola, LiU/LiTH, avdelningen för Fluida
och mekatroniska system (Flumes) med forskning inom områden av
grundläggande betydelse för fluid drivteknik; systemteknik, mekatronik,
reglerteknik, energieffektivitet och modellering.
Luleå Tekniska Universitet, LTU, Maskinelement, med forskning
koncentrerad på Tribologi, läran om nötning, smörjning och friktion.
Prioriterade insatsområden
för forskning
Effektivt energiutnyttjande
Miljöanpassning
Funktion och Prestanda
Produktutvecklingsprocessen
Karl-Erik Rydberg
Konkreta forskningsuppgifter
Energiåtervinning Nya pumpkoncept
Tribologi
Tribotronik
Filled-for-life
Inbyggd intelligens
Högre pumpvarvtal Högre arbetstryck
Hybridsystem
Variabelt pumpvarvtal
Distribuerad hydraulik
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Utbildning och forskning på LiTH resp. LTU
• Avancerade hydraulikkurser och projekt - Flumes
• Forskningsprojekt – Flumes, ( Petter Krus):
– Energieffektiva ventilstyrda system (Parker)
– Energieffektiv hydraulik i hjullastare (Volvo CE)
– Tysta hydraulmaskiner (Parker)
– Maskinharmoni (Volvo CE)
– High Speed Simulation for Product Design and Operation – HiPO
– Next Generation Simulation Package “HOPSAN-NG”, Flumes
• Forskningsprojekt – LTU, Luleå, (Roland Larsson):
– Tribotronik, TRIBOLAB
– Tribologi i Hägglundsmotorer
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
TMPM01 Project Course - Mech Eng, HT 2011, Flumes
Efficiency Analysis of Harvester Machine , SkogForsk
Forrest machine – Ponsse Fox
• Project Work
– Hydraulic system
simulation.
– Measurements of
hydraulic losses in
Ponsse Fox.
– Efficiency calculations.
– System improvements.
– Study visit – Ponsse,
Finland.
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
TMPM01 Project Course - Mech Eng, HT 2011, Flumes
Digital hydraulics - Volvo CE - project
•
•
Short project description:
Modelling and simulation of a valve
controlled digital displacement
machine.
•
•
•
Preliminary activities:
Litterature review
Dynamic modelling of a digital
displacement machine.
Model implementation in simulation
programmes, HOPSAN NG and
AMEsim.
Evaluation of machine performance in
a typical wheel loader application.
•
•
Artemis Digital
Displacement Machine
Kim Heybroek, Volvo Construction Equipment
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Fluida och mekatroniska system
Några exempel på examensarbeten
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
TRIBOLAB-LTU
One of Europe’s best equipped tribotest labs
•
WAM Tribometer:
– Rolling/sliding friction
– Optical interferometry for EHL
•
WYKO optical profiler
•
Rotary tribometer (four ball test)
•
Bearing test rigs (rolling element,
thrust and journal bearings)
•
Reciprocating friction and wear
tests (also for high temperatures)
•
Viscometers, rheometers, ball-onbar apparatus
•
Wet clutch rigs (3)
•
Pin on disc tests
•
Abrasive wear test
•
FZG rig
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
11
Linköpings universitet,
17-18 april
Advanced simulation tools - TRIBOLAB, LTU
• The Luleå model for simulations
of lubrication in all regimes
– Real surface roughness
• Contact mechanics
– Real surface roughness
• Multi-physics tools
• Hydrodynamics bearing tools
• Piston ring - cylinder liner tools
• Wear modelling & simulation
• Wet clutch simulation tool
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
12
Linköpings universitet,
17-18 april
IFS hemsida för medlemmar
www.ifsfluid.org
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
IFS databas för rapporter
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Strategisk forskningsplan, 2009-2015
Varför hydraulik används i så stor omfattning?
•
Möjligheten till mycket stora krafter i små komponenter
•
Hydrauliksystem är flexibla, grundsystemet kan utökas med olika
utrustningar
•
Värmeförluster i systemen transporteras i oljan till kylare
•
Robusta system vilket ger hög tillgänglighet på produkterna
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Hydraulik- och pneumatikmarknad
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Sverige är beroende av fluid systemteknik
Hydraulik och pneumatik
Svensk industriexport (2006)
Cylindrar, rivningsrobotar och hjullastare i Skellefteå, rotatorer och kranar i Vindeln, skogsmaskiner
och frontlastare i Umeå, fartygskranar i Örnsköldsvik, motorer i Mellansel, ventiler i Kramfors,
lyftbord i Bispgården, boardpressar i Sundsvall, kranar, hjullastarepumpar och motorer i Hudiksvall,
skogsmaskiner i Söderhamn, rotatorer i Strömsund, cylindrar i Östersund, styrsystem för ventiler i
Vallentuna, hjullastare i Eskilstuna, ventiler och gruvmaskiner i Borås, dumprar i Hallsberg och
Braås, pumpar och motorer i Trollhättan, gaffeltruckar i Mölnlycke och Mjölby, ventiler i Eksjö,
kopplingar i Skövde, cylindrar i Skillingaryd, Vaggeryd och Vagnhärad, skogsmaskiner i Rottne,
truckar i Kalmar och Ljungby, skogsmaskiner i Ätran, ventiler i Malmö, fordonstransmissioner i
Landskrona, gaffeltruckar i Stockamöllan.
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Produktutveckling – ett avancerat pussel
Produktutvecklingsprocess
Funktion/
Prestanda
Energieffektivitet
Några av de
viktigaste
pusselbitarna
Karl-Erik Rydberg
Miljöanpassning
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Underhåll/
Tillståndskontr.
Effektivare energiutnyttjande
Verkningsgrader hos pumpar och motorer måste förbättras och
förluster i ledningssystem reduceras.
Nya typer av tryckmedier med unika strömningsegenskaper kan
vara ett sätt att förbättra dagens teknik.
Inom vissa applikationsområden kan de högvarviga elmotorer,
som nu är under utveckling skapa möjligheter för helt nya
pumptyper och reglerprinciper.
Reglerförluster kan reduceras genom nya systemlösningar och
överföring av styrfunktioner från hydraulisk hårdvara till
elektronik och data. Modern datateknik skapar möjligheter till
mer optimal styrning av det totala drivsystemet i en utrustning.
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Funktion och prestanda
Robusthet har traditionellt varit ett adelsmärke för fluid drivteknik.
Men ökad användning av mer ”känslig” teknik kräver speciella
åtgärder för att behålla tålighet mot svår miljö och omild behandling.
Övervakning och tillståndskontroll av såväl komponenter som
tryckmedia kommer att bli mycket betydelsefullt. Speciellt metoder
som gör det möjligt att på ett tidigt stadium kunna diagnostisera
olika skador kan få stort ekonomiskt värde. Denna teknik kräver ITbaserade mätmetoder för mätning både på komponenter och
tryckmedium. Fjärrdiagnostisering via t.ex. Internet är en annan
trend.
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Miljöanpassning
Nya kunskaper behövs inom tätningsteknikområdet för att
reducera risk för läckage.
Nya miljöanpassade tryckmedier med andra egenskaper än de
traditionella tryckmedierna kräver forskning.
Mer forskning kan ge förutsättningar för betydligt bättre
buller- och vibrationsreducering.
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Verktyg i produktutvecklingsprocessen
¾ Informationsteknologin skapar nya möjligheter att förbättra
prestanda, flexibilitet och användarvänlighet.
¾ Simulering är ett mycket kraftfullt verktyg både för
systemanalys och komponent/systemutveckling.
¾ Integration av design- och simuleringsverktyg är önskvärd.
¾ Hybridsimulering erbjuder unika möjligheter för rationellt
utvecklingsarbete, som en följd av att teori i form av
simuleringsmodeller och praktik i form av experimentell
utrustning kan integreras på ett flexibelt sätt.
¾ Lastsimulering är en tillämpning med stor potential att
underlätta produktutveckling
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Konkreta forskningsuppgifter av gemensamt
intresse för svensk industri
• Energiåtervinning – spara 50%!
• Bättre hydraulvätska – minskade förluster, miljövänlig
• Nya pumpkoncept – med högre verkningsgrad
• Tribologi-Tribotronik – för minskade förluster
• Filled-for-life – mindre läckage, miljövänligt
• Styrning av pumpvarvtal – enkel pump, minskade förluster
• Högre pumpvarvtal – mindre, billigare pumpar
• Högre tryck – mindre pumpar, klenare ledningar
• Distribuerad hydraulik – färre rör och slangar, mindre läckage
• Hybridsystem – tänk utanför boxen, optimera
• Inbyggd intelligens – ökad robusthet, prestanda
• Bättre kunskaper – mindre problem
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Industrins prioriteringar - Enkätundersökning
9 Effektivt energiutnyttjande
9 Lägre förluster I pumpar och motorer
9 Bättre hydraulvätskor som ger lägre friktion
9 Regenerativ återvinning
9 Tribologi – ytbeläggningar som ger lägre friktion
9 Miljöanpassning
9 Bättre tätningsteknik
9 Reduktion av buller och vibrationer
9 Funktion och prestanda, tillgänglighet och underhåll
9 Ökag tålighet och robusthet
9 Övervakning och tillståndskontroll
9 Inbyggd intelligens – Inbyggda sensorer för ökad robusthet
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Industrins prioriteringar - Enkätundersökning
9 Produktutvecklingsprocessen
9 Simulering för systemanalys och utveckling
9 Hybridsimulering, integration av teori och praktik
9 Övrigt
9 Höjd kunskapsnivå
9 Förbättrad insikt om vad som är möjligt med fluid
drivteknik
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Modell för insatsområden
Mål
Lönsamhet
Krav
Verktyg
ENERGI
Utbildning
Tillväxt
FUNKTION
MILJÖ
Konkurrenskraft
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april
Forskning
Stora Hydraulik och Pneumatikpriset
¾ Har initierats av IFS. Prissumma: 100.000 kr
Karl-Erik Rydberg
Hydraulik-dagarna 2012
Linköpings universitet, 17-18 april