Implementering av centraldifferential i pansarbandvagn BvS10s fördelningsväxeln samt teoretisk utredning av ljudnivån i kuggväxlar

Sammanfattning: Sammanfattning Arbetet har utförts för BAE Systems Hägglunds AB som tillverkar militära fordon. Arbetet har utförts på en av företagets produkter kallad BvS10 som är en bandvagn som har höga krav på att vara terränggående samt att fungera som ett splitterskydd för soldater. BvS10 har en fördelningsväxel som fördelar motorkraften till fram-och bakvagnen och det är denna fördelningsväxel som detta examensarbete handlar om. Fördelningsväxeln består av tre kugghjul. I fördelningsväxeln är ljudnivån hög och Bae Systems vill utreda vad som kan förändras för att minska buller ifrån växellådan. De planerar även att införa en differential för att förhindra inspända moment i växeln när fordonet körs i terräng. Syftet med examensarbetet är att teoretiskt utreda vilka parametrar som kan påverkar ljudnivån i en växel samt att inhämta kunskap om vilka åtgärder som kan genomföras för att minska ljudnivån och även att utveckla ett koncept för att införa en differential. Den metod som har används i examensarbetet för att lösa uppgiften med att ta reda på vilka parametrar som påverkar ljudnivån har varit att genomföra en litteraturstudie samt att resultat från en ljudmätning genomförd av BAE Systems har tolkats. För att få en uppfattning om vad ljudnivån är i den nuvarande växeln. Konstruktionsarbetet har utgått ifrån en kravspecifikation och ramar som inte får förändras därefter skissades möjliga lösningar fram den lösningen som fungerade bäst modulerades sedan i Autodesk Inventor Professional. Samt kugghållfasthetsberäkningar som utgår efter rekommendationer enligt svensk standard för kuggberäkningar. I litteraturstudien om ljudnivå i växlar kan man konstatera till stor del i att reducera ljud i en kuggväxel kan vara att sätta snävare toleranser på kugghjulen vilket också gör tillverkningen dyrare. Även större sned vinkel är väldigt bra för att sänka ljudnivån för att detta även ger positiva egenskaper med tanke på böjpåkänningen. En annan metod som kan användas är Gänghjulslipning som finbearbetning som minskar ljudnivån marginellt.   Resultatet av ljudmätningen blev att man kunde se en ökning av ljudnivån med ett ökat varvtal det är dock svårt att dra några större slutsatser av detta på grund av att man inte kan bedöma om ökningen beror på att hydraulik motorn som driver växeln påverkar resultatet.   Resultatet av konstruktionsarbetet blev en lösning där fyra kugghjul används. Det beror på att krav på en specifik utväxling och ett bestämt totalt axelavstånd samt att differentialen har en bestämd diameter där kugghjulet ska fästas. Man kan dela upp resultatet i fyra delar. Kugghjulen beräknades med hänsyn till böjpåkänning och flankpåkänning. Växelhusets yttre dimensioner behölls men på ett ställe blev det tvunget att använda en del av kylflänsen för att få plats med mitten axeln. Rullagren som användes är dem samma som finns i den nuvarande växeln förutom två radiallager som användes för att hålla differentialen på plats i axialled. Slutsatserna man kan dra av konstruktionen är att det går att implementera en differential i fördelningsväxeln men om möjligt borde en större växel utvecklas i framtiden eller att ändra utväxlingen på slutväxlarna. Konstruktionen anses vara säker för användaren samt att miljöpåverkan enbart sker vid tillverkningen. För de ljuddämpande effekterna i konstruktionsarbetet är detta väldigt svårt att införa på grund av platsbrist. Snedvinkeln som användes sattes till 20 grader som är standard och detta används redan i den nuvarande växeln. För att minska ljudnivån i en kuggväxel kan man angripa problemet på många olika områden minska transmissionsfelet som kan vara en fråga om att konstruera en stadigare konstruktion och att tillämpa snävare toleranser. Ett annat angreppsområde kan vara att optimera växelhusets form som anses vara den billigaste möjligheten. Dessa åtgärder går att genomföra. Framtida studier kan handla om att implementera en differentialspärr samt att en ljudanalys bör genomföras på den nuvarande fördelningsväxeln för att bättre förstå orsakerna och källorna till vibrationerna med en ingående ljud- och vibrationsanalys.