Rozwiązanie Simcenter SCADAS Recorder pozwala firmie z branży sprzętu rolniczego zwiększyć wytrzymałość oferowanych produktów

Mylące rezultaty

Kverneland Group Kerteminde AS (Kverneland Group) to wiodąca, międzynarodowa firma z branży sprzętu rolniczego, która opracowuje, produkuje i dystrybuuje maszyny rolnicze i oferuje powiązane usługi. Przedsiębiorstwo skupia się na innowacjach i oferuje szeroką gamę unikalnych maszyn wysokiej jakości, między innymi sprzęt do wysiewania, silosokombajny i balownice, maszyny do nawożenia i oprysku, a także rozwiązania elektroniczne dla traktorów i innych maszyn rolniczych.

Kverneland Group powstała w 1879 roku. Siedziba firmy znajduje się w Norwegii, natomiast jej fabryki są zlokalizowane również w Danii, Niemczech, Francji, Holandii, Włoszech, Rosji i Chinach. Grupa prowadzi własne oddziały sprzedaży w 19 krajach i eksportuje swoje produkty do kolejnych 60 państw.

Wytrzymałość sprzętu rolniczego to jeden z kluczowych aspektów, dlatego firmie Kverneland bardzo zależy na podkreśleniu trwałości oferowanych produktów i dotarciu z tą informacją do klientów. Inżynierowie Kverneland Group mierzą się zaś z wyzwaniem zaprojektowania wytrzymałego sprzętu, którego żywotność spełni oczekiwania klientów. Warunki pracy sprzętu diametralnie różnią się w zależności od rynku. Poszczególni operatorzy maszyn korzystają z nich w różny sposób, dlatego inżynierowie przypuszczali, że wykorzystywane testy wytrzymałości projektów były zbyt intensywne, a wyniki nie odzwierciedlały rzeczywistej wytrzymałości produktów.

Chcąc rozwiązać ten problem, Kverneland Group opracowała system testów oparty na sprzęcie Simcenter SCADAS™ Recorder oraz oprogramowaniu Simcenter™ Testxpress i Simcenter™ Tecware od firmy Siemens Digital Industries Software. Nowe urządzenia pozwolą inżynierom sprawdzić różne scenariusze obciążeń i opracować realistyczne testy żywotności. Simcenter SCADAS Recorder i Simcenter Testxpress służą do zbierania danych dotyczących obciążeń dynamicznych podczas testów eksploatacyjnych i laboratoryjnych, natomiast Simcenter Tecware ma uprościć proces konsolidacji danych i analizy parametrów wytrzymałości.

Lokalne oczekiwania

Sprzęt rolniczy często podlega bardzo wysokim obciążeniom, dlatego należy je zmierzyć bardzo dokładnie. Przy każdym cięciu przez kosiarkę przechodzi na przykład nawet 50-60 kilogramów trawy. Przekłada się to na 2-3 tony na minutę. Potrzebę szeroko zakrojonych testów potęgują również czynniki lokalne. Kverneland Group korzysta więc z rozwiązań testowych firmy Siemens Digital Industries Software, aby zebrać więcej informacji potrzebnych do ustalenia różnych profili obciążeń.

Weźmy pod uwagę następujące przykłady, które zilustrują lokalne różnice: plony zbierane w Irlandii ważą więcej niż w regionie Beneluksu. Koniczyna jest gęstsza od trawy. W niektórych krajach Azji hoduje się sorgo sudańskie – bardzo grubą roślinę przypominającą bambus. Rolnicy z Beneluksu koszą pola i zbierają plony kilka razy w roku. W Ameryce koszenie czasem odbywa się tylko raz w roku. Kverneland Group eksportuje swoje produkty do USA, Francji, Wielkiej Brytanii, Niemiec, Hiszpanii, Włoch, Japonii i Korei, dlatego oferowany sprzęt musi być skuteczny w różnych warunkach operacyjnych.

Doświadczenie pokazuje, że największe uszkodzenia powstają podczas jazdy na drogach. Nowoczesne traktory są bowiem o wiele wygodniejsze i bardziej odporne na hałas i drgania. W związku z tym wielu rolników często rozwija zbyt wysokie prędkości na wyboistych drogach, co naraża maszyny na ekstremalne warunki.

Na nowe projekty wpływ mają również kwestie ekonomiczne. Rosnące ceny paliwa oznaczają, że sprzęt musi być jak najlżejszy i bardzo wydajny, by ograniczyć jego zużycie. Konieczna jest zatem optymalizacja masy oraz rozmiaru maszyn.

Dla Kverneland Group kluczową kwestią jest dokładne zrozumienie obciążeń, którym podlega sprzęt rolniczy w całym cyklu życia, co pozwoli firmie osiągnąć sukces w zakresie inżynierii wytrzymałości. Zespoły testowe zajmują się określeniem obciążeń dynamicznych na postawie fizycznych testów eksploatacyjnych na polu i drodze oraz w laboratorium.

Zbieranie większej liczby informacji

Dzięki Simcenter SCADAS Recorder Kverneland Group mogła zebrać bardziej szczegółowe informacje na temat profili obciążeń. Oferowane rozwiązania poszerzają wiedzę firmy na temat historii obciążeń, pozwalają lepiej odtworzyć realistyczne warunki oraz testować większość możliwych scenariuszy.

W przeszłości Kverneland Group prowadziła testy manualne obejmujące pięć lub sześć punktów odniesienia (zwykle tensometrów) na stanowisku testowym. Dziś takie czujniki są umieszczane nawet w 30 punktach pomiarowych, co gwarantuje dużo dokładniejsze rezultaty. Dzięki temu Kverneland Group może:

• wykonywać praktyczne pomiary reakcji sprzętu na pracę w terenie,
• prowadzić praktyczne pomiary reakcji sprzętu na jazdę na drodze,
• mierzyć reakcję sprzętu na standardowe wyboje,
• oceniać rezultaty i określić poziom odkształceń sprzętu,
• analizować sygnały z czujników i skupić się na najważniejszych elementach,
• sprawdzić wartości wykorzystane do przyspieszonego testu żywotności.

Wnikliwe informacje

Kverneland Group jest bardzo zadowolona z możliwości zbierania danych w Simcenter Testxpress. Firma zbiera dane w terenie, korzystając z lokalizatora GPS wbudowanego w sprzęt Simcenter SCADAS Recorder. Inżynierowie mogą pozyskać rozmaite dane z różnych sensorów: tensometrów, czujników ciśnienia, przepływu, pozycji i przyspieszenia. Mogą również przygotować wizualizację zdarzeń na mapie, korzystając z funkcji eksportu do Google Earth w Simcenter Tecware.

– Nasi inżynierowie bardzo doceniają wnikliwe informacje – podkreśla Jan Vestergaard Madsen, kierownik działu projektowego Kverneland Group. – W przyszłości pozwolą nam one zdefiniować standardowe profile obciążeń, które posłużą do powtórzenia realistycznych testów w laboratorium.

Henrik Christensen Aarenstrup, inżynier projektu w Kverneland Group dodaje: „Sprawdzanie wartości i odnalezienie wcześniej wykonanych pomiarów jest wyjątkowo proste. Inżynierowie mają łatwy dostęp do pełnego zestawienia pozyskanych danych.

Inżynierowie Kverneland Group są zdania, że rozwiązania testowe Siemens Digital Industries Software pozwalają im szybciej uzyskać lepsze dane, które poszerzają ich wiedzę na temat obciążeń i odkształceń.

Pracownicy mogą dokładnie mierzyć obciążenia w różnych warunkach, na przykład podczas koszenia, gdzie jedna część sprzętu jest złożona lub gdy narzędzia są nierówno zawieszone. Mogą również prowadzić bezpośrednie pomiary obciążeń, które wykorzystują w dalszych obliczeniach oraz skorzystać z tensometrów i czujników przyspieszenia, pozycji, ciśnienia i temperatury, aby zmierzyć ich wpływ na szereg różnych czynników.

Inżynierowie Kverneland Group przetestowali już pomiary ciśnienia, przepływu i temperatury w zastosowaniach hydraulicznych i byli bardzo zadowoleni z uzyskanych rezultatów oraz prostoty użycia. Pokładają duże nadzieje w dodatkowych informacjach otrzymywanych z czujników, na przykład na temat składania i rozkładania sprzętu, które pozwolą im lepiej zrozumieć działanie sił hydraulicznych. Docelowy plan obejmuje wykorzystanie danych na temat obciążeń jako danych wejściowych dla analizy zmęczeniowej metodą elementów skończonych (MES).

Stałe poszukiwanie usprawnień

Inżynierowie stale pracują nad usprawnieniem procesu inżynierii wytrzymałości w Kverneland Group – chcą uwzględnić wymagania dotyczące momentu obrotowego i mocy oraz zapewnić kompleksowe informacje na temat historii obciążeń. Zebrane dane mogą posłużyć również jako informacje wejściowe dla analizy MES oraz prognozy żywotności z wykorzystaniem reguły Palmgrena-Minera (pomiaru akumulacji zniszczeń). Podróżowanie po świecie w celu zbierania informacji o każdej maszynie jest niepraktyczne ze względów czasowych i ekonomicznych, dlatego inżynierowie Kverneland Group korzystają z rozwiązania Simcenter Tecware, aby przygotować zweryfikowany tor testowy lub procedurę testową, która odpowiada profilowi danego klienta.