Simcenter SCADAS Recorder ermöglicht es einem Hersteller professioneller Landtechnik, die Lebensdauer seiner Produkte zu erhöhen

Trügerische Ergebnisse

Die Kverneland Group Kerteminde AS (Kverneland Group) ist ein international führendes Unternehmen in der Entwicklung, Produktion und dem Vertrieb von landwirtschaftlichen Maschinen und Dienstleistungen. Der starke Fokus auf Innovation ermöglicht es ihm, eine einzigartige und breite Palette an Produkten mit hoher Qualität zur Verfügung zu stellen. Dazu zählen Sämaschinen, Futtererntetechnik, Dünge- und Pflanzenschutztechnik sowie elektronische Lösungen für landwirtschaftliche Traktoren und Maschinen.

Die Kverneland Group wurde 1879 gegründet und hat ihren Hauptsitz in Norwegen. Ihre Werke befinden sich in Norwegen, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Niederlande, Italien, Russland und China. Sie hat ihre Vertriebsgesellschaften in 19 Ländern und exportiert in weitere 60 Länder.

Ein entscheidendes Kriterium von Landmaschinen ist ihre Lebensdauer. Ein großes Interesse der Kverneland Group bestand darin, die Lebensdauer ihrer Geräte zu verlängern. Die Herausforderung für die Ingenieure der Kverneland Group besteht darin, Geräte zu entwickeln, die langlebig sind, sodass die Nutzungslebensdauer der Geräte die Erwartungen der Verbraucher erfüllt. Die Maschinen werden unter Bedingungen genutzt, die sich von Markt zu Markt stark unterscheiden. Einzelne Anwender setzen Maschinen auch mit verschiedenen Rauigkeitsgraden ein. Daher befürchteten die Ingenieure der Kverneland Group, dass ihre aktuellen Lebensdauerberechnungen eine übermäßige Testung ihrer Konstruktionen zur Folge hätten und damit zu Ergebnissen führen würden, die kein Indiz für die reale Dauerhaftigkeit der Produkte wären.

Um dieses Problem zu umgehen, führte die Kverneland Group ein Testsystem ein, das sich aus der Hardware Simcenter SCADAS™ Recorder und der Software Simcenter™ Testxpress und Simcenter™ Tecware von Siemens Digital Industries Software zusammensetzt. Die neu integrierten Betriebsmittel unterstützen Ingenieure beim Validieren unterschiedlicher Lastszenarien und beim Entwickeln realistischer Lebensdauertests. Simcenter SCADAS Recorder und Simcenter Testxpress werden gemeinsam eingesetzt, um dynamische Lastdaten bei Feld- und Labortests zu erfassen. Simcenter Tecware wird verwendet, um den Prozess der Konsolidierung von Lastdaten zu optimieren und die Eigenschaften der Dauerhaftigkeit zu untersuchen.

Lokale Anforderungen

Die Geräte müssen für gewöhnlich hohen Lasten standhalten, weshalb die Lasten genau gemessen werden müssen. Beispielsweise laufen bei jedem Schnitt 50 bis 60 Kilogramm Gras durch die Mähmaschine. Pro Minute können zwei bis drei Tonnen durch die Maschine laufen. Viele lokale Einschränkungen verschärfen die Notwendigkeit umfassender Tests. Daher nutzt die Kverneland Group die Testprodukte von Siemens Digital Industries Software, um mehr Daten zu erfassen und so eine Reihe möglicher Lastprofile festzulegen.

Bedenken Sie beispielsweise, um den lokalen Charakter dieses Themas zu verdeutlichen, dass die Ernte in Irland ein höheres Gewicht hat als in den Benelux-Ländern. Klee ist dichter als Gras. Einige asiatische Länder ernten Sorghum-Sudangras-Hybride, eine beinahe so dicke Kulturart wie Bambus. Landwirte in den Benelux-Ländern ernten mehrmals pro Jahr. Einige amerikanische Landwirte nur einmal. Die Kverneland Group exportiert in die USA, Frankreich, Großbritannien, Deutschland, Spanien, Italien, Japan und Korea. Daher müssen die Geräte unter einer Vielzahl von Bedingungen einwandfrei funktionieren.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass der größte Schaden beim Befahren von Straßen entsteht. Moderne Traktoren sind bequemer und weniger lärm- und schwingungsanfällig. Aus diesem Grund tendieren Landwirte dazu, mit erhöhter Geschwindigkeit auf holprigen Feldwegen zu fahren und die Geräte erschwerten Bedingungen auszusetzen.

Neue Konstruktionen werden auch durch wirtschaftliche Trends beeinflusst. Angesichts steigender Kraftstoffpreise müssen die Geräte so leicht und effizient wie möglich sein, um so den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Sowohl Gewicht als auch Größe müssen optimiert werden.

Entscheidend ist, dass die Kverneland Group ein genaues Verständnis der Lasten gewinnt, die während der Nutzungslebensdauer auf die landwirtschaftlichen Maschinen einwirken, um Erfolge bei der Lebensdauerberechnung zu erzielen. Daher stellen die Testteams die dynamischen Lasten über physische Tests auf dem Feld, der Straße und im Labor fest.

Weitergehende Prüfungen

Durch die Nutzung von Simcenter SCADAS Recorder hat die Kverneland Group detaillierte Informationen über die Lastprofile gewonnen. Dank dieser Produkte konnte das Unternehmen seine Kenntnisse über den Lastverlauf erweitern. Dadurch können die Lastbedingungen und Tests im Einklang mit dem Großteil dieser Bedingungen realistischer wiedergegeben werden.

Zuvor verwendete die Kverneland Group manuelle Tests mit fünf oder sechs Referenzpunkten (üblicherweise Dehnungssensoren) an ihren Prüfständen. Jetzt werden Dehnungsmessstreifen an bis zu 30 Messpunkten platziert und liefern weitaus genauere Ergebnisse. So kann die Kverneland Group:

• Messen, wie das Gerät auf die Bodenbearbeitung reagiert
• Messen, wie das Gerät auf den Straßentransport reagiert
• Messen, wie das Gerät auf gewöhnliche Bodenwellen reagiert
• Ergebnisse evaluieren, um die Belastung auf die Geräte zu ermitteln
• Analysieren, welche Sensorsignale am wichtigsten sind
• Werte prüfen, die für beschleunigte Lebensdauerberechnungen verwendet werden

Tiefere Einblicke

Die Kverneland Group ist mit Simcenter Testxpress für die Datenerfassung sehr zufrieden. Das Unternehmen hat mit dem integrierten GPS-Sensor von Simcenter SCADAS Recorder Zeitdaten in der Praxis aufgenommen. Ingenieure erhalten über verschiedene Sensoren wie Dehnungs-, Druck, Strömungs-, Positions- und Beschleunigungssensoren die unterschiedlichsten Lastdaten. Mit Simcenter Tecware, exportiert in die Google Earth-Funktionen, können sie Störungen auf der Karte visualisieren.

„Unsere Ingenieure sind mit den Erkenntnissen aus diesen Informationen sehr zufrieden“, so Jan Vestergaard Madsen, Chef der Design-Abteilung der Kverneland Group. „Langfristig lassen sich mithilfe dieser vertieften Einblicke Standardprofile festzulegen, um realistische Tests im Lab wiederzugeben.“

Henrik Christensen Aarenstrup, Project Engineer bei der Kverneland Group, ergänzt: „Werte zu überprüfen und bereits gemessene Daten zu suchen, ist besonders einfach. Die Ingenieure erhalten auf einfache Art und Weise einen vollständigen Überblick über die gemessenen Daten.“

Ingenieure der Kverneland Group haben festgestellt, dass sie mit den Testlösungen von Siemens Digital Industries Software bessere Daten schneller gewinnen können und so tiefere Einblicke in die Lasten bekommen.

Sie sind in der Lage, genaue Messungen von Lasten unter verschiedenen Bedingungen durchzuführen, beispielsweise wenn gemäht wird, während ein Teil des Geräts zusammengeklappt oder ungleichmäßig aufgehängt ist. Sie haben auch die Möglichkeit, die Lasten direkt zu messen, um sie in Berechnungen zu verwenden und Dehnungsmessstreifen sowie Beschleunigungs-, Positions-, Druck- und Temperatursensoren zu verwenden, um die Auswirkung auf eine Reihe von Faktoren zu messen.

Die Ingenieure der Kverneland Group haben bereits Druck-, Strömungs- und Temperaturmessungen für Hydraulikanwendungen durchgeführt und waren mit der Anwenderfreundlichkeit und den Ergebnissen sehr zufrieden. Die Erwartungen der Ingenieure an die zusätzlichen Sensorinformationen sind hoch, wie beispielsweise an die Messung des hydraulischen Ein- und Ausklappens des Geräts, um bessere Informationen über die hydraulischen Kräfte im Gerät zu erhalten. Schließlich versuchen sie, die Lastdaten als Input für die Berechnung der Ermüdungsbeständigkeit mit der Finite-Elemente-Analyse (FEA) zu nutzen.

Streben nach kontinuierlichen Verbesserungen

Währenddessen arbeiten die Ingenieure weiter daran, den Lebensdauerberechnungsprozess der Kverneland Group zu verbessern. Sie möchten Drehmoment- und Leistungsanforderungen hinzufügen und vollständige Informationen über den Lastverlauf bereitstellen. Die erfassten Daten werden auch für die Finite-Elemente-Modellierung (FEM) und für die Lebensdauerbewertung nach der Palmgren-Miner-Regel (Messung der Schadensakkumulation) verwendet. Da es hinsichtlich des Zeit- und Kostenmanagements nicht zweckmäßig ist, die ganze Welt zu bereisen, um Informationen zu jeder Maschine zu erfassen, nutzen die Ingenieure der Kverneland Group Simcenter Tecware, um eine, der Nutzung der Kunden entsprechende, verifizierte Prüfstrecke bzw. Prüfverfahren bereitzustellen.