Oppgradering av drivsystem til ein slangetrommel for gjødselslangar

Abstract

Hovudmålet med denne oppgåva er å utvikla eit nytt design for kraftoverføringa til ein slangetrommel, produsert og seld av HMR Voss AS. Per i dag levera HMR gjødselspreiarar der slangetrommelen er ekstrautstyr. Gjødselspreiaren sprøyter gjødsel utover jordet, der gjødslinga vert transportert gjennom ein lang gjødselslange. Gjødseltrommelen sørger for at slangen vert spolt ut under drift, samt spolt inn etter drift.

Dagens løysing for å rotera trommelen består av eit kjedesystem, der kjeda er sveisa på ei plate i eit sirkulært mønster. Plata boltast deretter på trommelens sideplate, som skapar ein fast forbindelse mellom kjede og trommel. Under drift vert trommelen og kjeda rotert av eit drev, som er driven av ein hydraulisk motor. Braketten som held motoren vert bøygd under last, som gjer at inngrepet mellom drev og kjede aukar i klaringa. Det har vorte bekrefta at drevet kan gleppe under høg belastning, som ofte vert kalla «slip». Det har òg vore bekrefta at drevet og kjeda har såpass store klaringar, noko som kan resultera i ujamn inngrep, spesielt ved start og stopp. Sett ifrå eit produksjonsperspektiv så inneheld kjedeoppsettet mykje sveising, som igjen kan påverka inngrepet. I tillegg er det tidkrevjande. Med tanke på vedlikehald, så må heile trommelen takast av ramma om ein må byte kjeda, som ikkje er å føretrekka. Sjølv om det skulle væra enkelt å byta drevet, så vil ikkje inngrepet passa lika godt overeins som før, som igjen vil forsterka slitasjen. Eit deksel manglar òg, som avviker frå grunnleggjande HMS for roterande maskinar.

Gjennom utviklinga av designet så vart det bestemt å bruka tannreim, som eliminerte eit tungvint kraftoverførings-design. Tannreima gav fordelar som fjerning av naudsynt smørjing, eliminert sjansen for «slip», jamt inngrep, lettare vedlikehald, meir kostnadseffektivt ovanfor brukaren, samt meir stillegåande og simplare enn det gamle designet. I tillegg vart eine reimskiva satt til å overføra dreiemoment gjennom klemkraft, som beskyttar mot overbelastning ved for høgt dreiemoment.

Testing av prototypen vart gjennomført utan belastning, der funksjonaliteten var bra. Tida brukt på montering vart redusert, samt ein reduksjon i eigenproduserte deler. Sidan denne oppgåva har ei veldig teoretisk tilnærming, så vil fysisk funksjonstesting væra essensielt for vidare designarbeid og forbetringar. I framtida er HMR ute etter å testa prototypen med realistiske belastningar for å bestemma neste steg mot å realisera eit produkt. Målet er å oppdatera deira gamle design ved å bruka denne oppgåva som grunnlag. I kapittelet som omhandlar diskusjon og konklusjon, vert relevante punkt tatt opp for vidare forbetringar.

The main goal of this thesis is to develop a new power transmission design for a manure hose drum, manufactured and sold by HMR Voss AS. As of today, HMR delivers a manure spreader with an additional drum. The manure spreader continuously sprays manure across the acre, where the manure is delivered to the spreader through a long hose. Under operation, the drum initially spools out the manure hose and finally spools it back in after use.

Today’s solution for rotating the drum consists of a roller chain system, where the roller chain is welded onto a plate in a circular pattern. The plate is then bolted onto the drum’s side plate, making a rigid connection between the chain and drum. Under operation, the chain is rotated by a sprocket powered by a hydraulic engine. The bracket holding the engine experiences bending which creates an offset between the chain and sprocket. It has been confirmed that the sprocket could slip as the hose experiences great tension. There has also been confirmed that the sprocket teeth and chain have large clearances, resulting in a less smooth chain and sprocket engagement. Looking from a production perspective, the chain setup contains a lot of welding, which may influence the mesh between the sprocket and the chain. In addition, it’s time-consuming. From the maintenance perspective, if the whole chain were to be replaced, the whole drum needs to be detached from its frame, which is not preferable. Even though replacing the sprocket is simple, it may not have the same mesh as before, which intensifies the wear. A cover is also missing, deviating from the basic EHS of rotating devices.

Throughout the design work, a synchronous belt was decided upon, eliminating a cumbersome power transmission design. Synchronous belt drive gave advantages such as eliminating lubrication need, obtaining a no-slip condition, smooth engaging, constant mesh, easier to maintain and change parts, more cost-effective towards the user, as well as being quieter and simpler than the old system. In addition, one of the belt pulleys was set to transfer torque only through clamping force, working as a torque overload protector. Prototype testing was completed without any load, and the functionality turned out good. Assembly time decreased, as well as own produced parts. Since this thesis has a very theoretical approach, testing and prototyping are essential for further design work and improvements.

In the future, HMR is looking to test the prototype with realistic loads to determine the next approach. Their goal is to update their old design, using this thesis as a base layer. Both the discussion and conclusion chapters mention relevant parts to consider for further design improvements.