VTT Uutta | Uutiset2001

5.11. Työkoneen ohjaamo vakaaksi VTT:n kehittämällä vaimennuksella


Älykäs tekniikka ehkäisee terveyshaittoja

Työkoneen ohjaamossa heilunta ja tärinä huonontavat ajomukavuutta ja aiheuttavat kuljettajalle selkäsairauksia. VTT:n kehittämällä aktiivisella vaimennuksella saadaan vähennettyä tärinää liikkuvissa työkoneissa ja siten pienennettyä kuljettajalle aiheutuvia terveyshaittoja. Vaimennustarpeen ennakoivat koneeseen asennetut kiihtyvyysanturit.

Useissa tilanteissa kuljettajan altistuminen pidempiaikaiselle ja toistuvalle värähtelylle aiheuttaa terveys- ja turvallisuusriskejä. Nykyistä vähemmän täriseviä ohjaamoja vaaditaankin kuljettajalle parempien työolojen takia, ja työmukavuudesta tulee näin konevalmistajille myös kilpailuetu.

Tyypillinen seuraus värähtelytason kohoamisesta on työskentely- tai ajonopeuden hidastuminen. Värähtely saattaa myös kehittyä niin voimakkaaksi, että kuljettajalla on vaikeuksia hallita kulkuneuvoa, mikä voi pahimmillaan johtaa vaaratilanteisiin.

VTT:n kehittämän aktiivisen vaimennuksen etuja ovatkin mm. parantunut ajomukavuus, pitempi yhtäjaksoinen työskentelyaika vaikeakulkuisessa maastossa sekä mahdollisuus käyttää suurempaa ajo- ja työskentelynopeutta.

Aktiivisella vaimennuksella tuodaan uutta, kullekin tärinälle vastavaiheista voimaa haluttuihin kiinnityskohtiin. Aktiivivaimennuksessa tärinä mitataan kiihtyvyys-, voima- ja kallistusantureilla, ja vastaliikkeet muodostetaan hydraulisylintereillä, jotka ohjaavat pyörien ja konerungon, konerungon ja ohjaamon tai ohjaamon ja kuljettajan istuimen välisiä kiinnityksiä.

Heilunnan ja tärinän poisto on jo toteutettu metsäkoneessa ajoneuvon pyöräkohtaisilla hydraulisylintereillä. Istuimen stabilointia on kokeiltu kaivoskoneessa ja ohjaamon stabilointia maataloustraktorissa. Traktorin tärinää on testattu vaativissa olosuhteissa – mm. kynnetyllä pellolla talvisaikaan ajaen kohtisuoraan vakoja vastaan.

Ohjaamon heilunnan poisto on vaativaa, koska suuren massan takia tarvitaan suuria vastavoimia, ja ohjattavat ripustusmekanismit on hankala toteuttaa turvallisesti; ohjaamoissa 50 %:n heilunnan vähennys parantaa ajomukavuutta merkittävästi.

Haitallisin ihmiselle aiheutuva heilunta ohjaamoissa on sivusuuntaista. Sitä ja mm. pystysuuntaista heiluntaa syntyy työkoneissa erityisesti taajuusalueella 1 – 10 Hz. Tällaiselle heilunnalle on asetettu selkeät rajat työsuojelumääräyksissä. Heilunnan poiston kustannukset ovat toistaiseksi suuruusluokaltaan 5 - 10 % työkoneen hinnasta, mutta systemaattinen tärinänhallinnan kehitystyö alentaa kustannusten osuutta.

Yleisesti mille tahansa pienikokoiselle mekaaniselle rakenteelle ulkopuolelta aiheutuvat tärinät voidaan aktiivisella vaimennuksella poistaa lähes täydellisesti.

Lisätietoja: VTT Automaatio, Ryhmäpäällikkö Klaus Känsälä, puh. 020 722 2223 tai 040 546 0131, klaus.kansala@vtt.fi

http://www.vtt.fi/aut/kau/tuloksia/mekatroniikka/8.htm

Uutta | Uutiset2001

VTT