Производитель сельскохозяйственного оборудования повышает долговечность изделий с помощью Simcenter SCADAS Recorder

Недостоверные результаты

Kverneland Group Kerteminde AS (Kverneland Group) — лидирующая в мире компания по разработке, производству и сбыту сельскохозяйственной техники, а также оказанию услуг в своей сфере. Компания делает ставку на разработку инновационных изделий и предлагает комплексные решения для подготовки почвы, посева, заготовки кормов, опрыскивания, внесения минеральных удобрений; а также электронные системы управления для тракторов и сельскохозяйственного оборудования.

Компания Kverneland Group была основана в 1879 году. Ее штаб-квартира находится в Норвегии, а заводы — в Норвегии, Дании, Германии, Франции, Нидерландах, Италии, России и Китае. Офисы продаж компании Kverneland Group расположены в 19 странах, а ее заказчиками являются организации из 60 стран.

Долговечность — ключевая характеристика сельскохозяйственного оборудования. Компания Kverneland Group заинтересовалась тем, чтобы увеличить долговечность своих сельскохозяйственных орудий. Инженеры Kverneland Group должны проектировать долговечные сельскохозяйственные машины, при этом под долговечностью понимается выполнение требований заказчика по сроку службы изделия. Эксплуатационные условия сельскохозяйственных машин варьируются в зависимости от рынка. Кроме того, каждый человек управляет ими по-разному, поэтому инженеры Kverneland Group подозревали, что при проверке долговечности проводится слишком много тестирований. В результате чего результаты искажаются и не отражают действительности.

Чтобы решить эту проблему, компания Kverneland Group внедрила систему тестирования, которая опирается на аппаратное обеспечение Simcenter SCADAS™ Recorder, а также программное обеспечение Simcenter™ Testxpress software и Simcenter™ Tecware от Siemens Digital Industries Software. Новое оборудование должно помочь инженерам проводить валидацию различных сценариев нагрузки и выполнять реалистичные тестирования для выявления срока службы. Чтобы собирать данные о нагрузках во время движения при проведении лабораторных испытаний и испытаний в реальных условиях, нужно использовать Simcenter SCADAS Recorder и Simcenter Testxpress вместе. Simcenter Tecware используется для оптимизации консолидации данных о нагрузках и анализа долговечности.

Региональные требования

Сельскохозяйственные машины должны выдерживать большие нагрузки, поэтому измерять нагрузки нужно точно. Например, при каждом срезе через косилку может проходить от 50 до 60 килограмм травы. А каждую минуту она обрабатывает от двух до трех тонн. Региональная специфика увеличивает потребность в широкомасштабных тестированиях. Поэтому Kverneland Group использует решения для тестирования от Siemens Digital Industries Software, чтобы собирать больше данных и определять все возможные профили нагрузки.

Чтобы убедиться в том, что региональная специфика очень важна, давайте разберем несколько примеров. Выращиваемые в Ирландии культуры тяжелее, чем в Бенилюксе, так как плотность клевера выше плотности травы. В некоторых азиатских странах выращивают гибриды травы сорго суданского — очень толстой культуры, которая может сравниться разве что с бамбуком. Фермеры из стран Бенилюкса косят и убирают поля несколько раз в год. Некоторые американские фермеры — один раз в год. Заказчики Kverneland Group находятся в США, Франции, Великобритании, Германии, Испании, Италии, Японии и Корее, поэтому все изделия должны эффективно выполнять свои функции в различных условиях.

Опыт показывает, что наибольший вред сельскохозяйственной машине может нанести неаккуратное вождение. Современные тракторы более комфортны и менее чувствительны к шумам и вибрациям. В результате фермеры ездят по неровным дорогам полей с чрезмерно высокой скоростью, повреждая орудия.

Мировые экономические тренды тоже влияют на конструкции новых изделий. Цены на топливо растут. Чтобы снизить его потребление, нужно проектировать максимально легкие и эффективные инструменты. Нужно оптимизировать их вес и размер.

Чтобы точно оценить долговечность, инженерам Kverneland Group важно получить полное представление о нагрузках, которые будут воздействовать на сельскохозяйственные машины в течение всего срока их службы. Поэтому специалисты по тестированию определяют динамическую нагрузку с помощью физических испытаний в поле, на дороге и в лаборатории.

Сбор информации

С помощью Simcenter SCADAS Recorder сотрудники Kverneland Group получили детальную информацию о профилях нагрузок. Это оборудование помогает компании собрать больше информации об истории нагрузок, создавать более реалистичные условия нагрузок и проводить тестирования в соответствии с большей частью нагрузок.

Раньше компания проводила тестирование на испытательном стенде с пятью-шестью точками измерения (обычно с тензометрическими датчиками). Сейчас тензометрические датчики размещаются на 30 точках, поэтому результаты измерений стали более точными. Таким образом, Kverneland Group может выполнять следующие задачи:

• Анализ работы оборудования в реальных условиях

• Анализ реакции на транспортировку

• Анализ реакции на поездку по неровной дороге

• Оценка результатов, определение уровня нагрузки

• Определение наиболее важных сигналов датчика

• Проверка значений, используемых для ускоренных тестирований срока службы

Улучшенный анализ данных

Сотрудники Kverneland Group очень довольны опытом использования Simcenter Testxpress для сбора данных. Компания собирала временные данные с помощью встроенного GPS-датчика Simcenter SCADAS Recorder при работе в поле. Инженеры получают самые разнообразные данные о нагрузке с помощью различных датчиков, включая тензометрические датчики, датчики давления, потока, положения и ускорения. Они отображают события на карте благодаря интеграции Simcenter Tecware и Google Earth.

«Наши инженеры очень довольны полученной информацией, — говорит руководитель отдела проектирования Kverneland Group Ян Вестергаард Мэдсен (Jan Vestergaard Madsen). — Со временем она поможет создавать стандартные профили, чтобы проводить в лаборатории реалистичные тестирования».

Главный инженер проекта Хенрик Кристенсен Ааренструп (Henrik Christensen Aarenstrup) добавляет: «Проверить значения и найти данные предыдущих измерений очень просто. Инженеры могут легко просматривать все данные, полученные с помощью измерений».

Инженеры Kverneland Group обнаружили, что решения для тестирования от Siemens Digital Industries Software позволяют получать данные более высокого качества быстрее, а также лучше исследовать нагрузки.

С их помощью можно точно измерить нагрузки в различных условиях, в том числе сложных, например, во время скашивания со сложенными с одной стороны или подвешенными на разной высоте орудиями. Кроме того, эти решения позволяют выполнять измерения нагрузок для расчетов напрямую, использовать тензометрические датчики, а также датчики ускорения, положения, давления и температуры, чтобы оценивать влияние разнообразных факторов.

Инженеры Kverneland Group уже попробовали измерить давление, поток и температуру в гидравлических системах и остались довольны результатами и простотой в использовании решений. Инженеры возлагают большие надежды на дополнительные данные, которые можно получить с помощью сенсоров. Например, они хотят проанализировать складывание и раскладывание инструментов с помощью гидравлической системы, а также лучше изучить гидравлические силы, которые на них воздействуют. В конечном счете, они намерены использовать данные о нагрузке в качестве исходных данных для анализа усталостной долговечности с помощью анализа методом конечных элементов (FEA).

Непрерывное улучшение

Инженеры продолжают работать над усовершенствованием процесса анализа долговечности в Kverneland Group. Они хотят добавить новые требования к крутящему моменту и мощности, а также использовать полную информацию об истории нагрузок. Собранные данные также можно использовать как исходные данные для конечно-элементного моделирования (FEM) и прогнозирования усталостной долговечности с помощью закона Палмгрена-Майнера (накопления повреждений). Ездить по всему миру для сбора информации о каждой сельскохозяйственной машине непрактично с точки зрения финансовых и временных затрат, поэтому инженеры Kverneland Group используют Simcenter Tecware, чтобы создавать испытательные треки или процедуры, полностью имитирующие условия эксплуатации заказчика.