Využití řešení Simcenter Amesim k optimalizaci nouzového brzdění pro sklízeče hroznů

Výzvy v oblasti hydraulického systému

Hydraulické systémy jsou klíčovým prvkem při navrhování nejnovějších technologických inovací. Hydraulické systémy, které se používají k řešení nejrůznějších inženýrských výzev, podporují inovace výrobků (mimo jiné) pro zvýšení komfortu v systémech řízení, ekologičnosti vstřikování paliva, bezpečnosti v systémech proti zablokování a výkonu v systémech rekuperace tepla.

S rostoucí složitostí systémů a integrované elektroniky se prodlužují návrhové cykly a zvyšují náklady. Zavedení simulací mechatronických systémů se nyní stalo standardní metodou, jak mít tyto faktory pod kontrolou. To však stále vyžaduje nejen znalosti softwaru, ale i aplikací. „Společnost Fluidesign, která má spoustu zkušeností v oblasti výroby chytrých hydraulických komponent, si uvědomuje význam simulací pro zvládnutí složitosti inženýrských řešení,“ říká Vincent Moulin, obchodní a marketingový ředitel společnosti Fluidesign. „Řešení Simcenter Amesim jsme začali používat již před lety a nyní jsme se stali preferovaným partnerem předních průmyslových společností, které se zajímají o robustní a špičkové výrobky optimalizované pomocí simulací.“

To je důvod, proč se společnost New Holland Agriculture (New Holland) obrátila na společnost Fluidesign, aby připravila inovace do hydraulických systémů pro jejich nejnovější samojízdné sklízeče hroznů. Již více než tři desetiletí vyvíjí společnost New Holland stroje určené speciálně pro vinice s inovacemi, jako jsou výkyvné sklízecí hlavy, dopravní systém Noria, systémy setřásání SDC a komfortnější kabiny. Tyto inovace přispěly k pověsti společnosti New Holland z hlediska kvality, bezpečnosti, výkonnosti a efektivity. Její stroje se těší velkému uznání a společnost New Holland se tak stala nespornou jedničkou na trhu.

Evropské předpisy o snižování emisí znečišťujících látek jsou však stále komplexnější a týkají se všech vozidel se spalovacím motorem. Výjimkou nejsou ani sklízeče hroznů a musí tyto normy splňovat, což je podnětem k zavádění nových technologií motorů, jako je recirkulace výfukových plynů a selektivní katalytická redukce. Snížení emisí však vede k dodatečným nákladům a zvýšení hmotnosti.

S ohledem na tyto problémy je jedním z řešení zvýšení míry využití sklízečů hroznů. Čím méně času strávíte přepravou stroje na vinici a zpět, tím je stroj ziskovější. Proto byly sklízeče vybaveny výkonnějšími motory, aby je bylo možné rychleji přepravit na místo určení a optimalizovat tak dobu jejich využití.

Jízda po asfaltových silnicích je také spojena s přísnými bezpečnostními předpisy, zejména pokud jde o brzdnou dráhu. Předpisy pro nouzové brzdění definují konkrétní brzdnou dráhu a jasná certifikační kritéria. S rostoucí celkovou hmotností sklízecích strojů je stále obtížnější těchto požadavků dosáhnout. Nehledě na to, že nedodržení předpisů může být velmi nákladné, a to nejen z hlediska pokut a sankcí, ale také z hlediska ztráty podílu na trhu.

To je důvod, proč společnost New Holland pověřila společnost Fluidesign, aby navrhla technologické řešení, které jí umožní splnit předpisy pro její sklízeč hroznů typu VN9040.

Modelování celého podvozku

K posouzení dynamického chování a vyhodnocení vlivu návrhu ventilu na nouzové brzdění používá společnost Fluidesign řešení Simcenter Amesim™, přední řešení pro fyzikální simulaci mechatronických systémů, které je součástí portfolia Simcenter. Její inženýři vymodelovali kompletní systém podvozku, a to včetně podvozku a styčné plochy pneumatik na 3D povrchu vozovky spolu s hydrostatickou převodovkou, pomocí předpřipravených knihoven řešení Simcenter Amesim zahrnujících hydrauliku, návrh hydraulických komponent, hydraulický odpor a dynamiku vozidla.

Pro tuto studii bylo zásadní zkoumání dynamiky a doby odezvy různých prvků převodového systému, jako je hydraulické ovládání čerpadla s proměnným objemem. Po kalibraci modelu na základě měření se studie zaměřila na vliv různých hydraulických a řídicích parametrů pro nouzové brzdění. „Použití řešení Simcenter Amesim umožnilo společnosti New Holland rychle identifikovat různé rychlosti přenosu zatížení a krouticího momentu,“ říká Frederic Lagors, technický ředitel společnosti Fluidesign. „S ohledem na tato data jsme provedli modelování a simulaci vozidel, začlenili různé nové ventily a upravili rozložení točivého momentu a zatížení a optimalizovali brzdění.“

Řešení Simcenter Amesim umožnilo společnosti Fluidesign ověřit architektonické volby a zahájit industrializaci hydraulického ventilu hydrostatického okruhu. Tato virtuální studie umožnila společnosti New Holland určit ideální soubor parametrů pro dosažení optimálních cílů brzdění. Kromě toho umožnila této společnosti navrhnout speciální brzdový asistenční ventil, který se implementuje do nejúčinnějšího místa v hydraulickém okruhu pro optimalizaci nouzového brzdění. Tento hydraulický regulační ventil se ovládá - pouze v případě nouze - pomocí řídicí jednotky.

Poskytování informací o tom, co funguje nejlépe

„Nástroj řešení Simcenter Amesim pro 3D animace nám umožnil vizualizovat výsledky, jako by inženýři sledovali skutečný stroj, a maximálně využít výkonné analytické nástroje,“ říká Lagors. „Tato možnost dává výsledkům zvláštní a okamžitý význam, protože je dokonalým doplňkem k výkresům a grafům. Různé konfigurace výrobků pak můžeme rychle virtuálně testovat a vybrat ty nejvhodnější pro podrobnější zkoumání.“

Řešení Simcenter Amesim umožnilo společnosti Fluidesign lépe pochopit fyziku celého podvozku sklízeče hroznů a identifikovat nejdůležitější části hydraulického obvodu ovlivňující nouzové brzdění. Inženýři mohli detailně pochopit a přesně pozorovat hydraulické jevy, jako je průtok, tlaky a časová odezva, které je obvykle obtížné měřit přímo na stroji, ale které umožňují navrhovat příslušná řešení. „Požadované řešení je většinou technicky jednoduché,“ říká Moulin. „U složitějších případů software umožňuje inženýrům identifikovat příčiny problému. To je to, v čem řešení Simcenter Amesim vyniká – pomáhá inženýrům soustředit se na jejich odborné znalosti, ne na nástroje.“

Díky tomu bylo možné virtuálně vyhodnotit nejhorší možné scénáře a extrémní podmínky, což by při testování v reálném provozu nebylo možné. Jedná se o významné zlepšení optimalizace bezpečnosti. „Řešení Simcenter Amesim pro nás bylo skutečným přínosem a umožnilo společnosti New Holland ušetřit několik měsíců inženýrských studií při práci na tomto projektu optimalizace bezpečnosti,“ říká Lagors.

Pro odhalení příčiny problémů nebo pro zkoumání technických řešení používají pěstitelé hroznů obvykle tradičnější metodu měření v reálném prostředí. To však může být pro sklízeče nákladné, pokud jde o náklady na dopravu, poplatky za inženýrské práce a testovací materiály. Výsledky jsou navíc nejisté. Společnost New Holland, která je průkopníkem v používání simulací mechatronických systémů, se rozhodla investovat do komponent a softwaru společnosti Fluidesign, aby zefektivnila proces vývoje.

Celkové náklady na projekt se snížily o 25 procent. A co je důležitější, podařilo se najít robustní řešení. Vybavení sklízečů hroznů nejbezpečnější technologií nouzového brzdění pomáhá společnosti New Holland zaujmout pozici technického lídra v této oblasti. Poskytovat zákazníkům jednoduché a přitom efektivní stroje bylo vždy posláním společnosti New Holland a spojení se společnostmi Fluidesign a Siemens Digital Industries Software pomohlo této společnosti najít chytřejší, lepší a rychlejší způsoby, jak zpřístupnit a usnadnit používání technologií.