Производитель сельскохозяйственного оборудования повышает долговечность изделий с помощью Simcenter SCADAS Recorder

Искажение результатов

Kverneland Group Kerteminde AS (Kverneland Group) — лидирующая в мире компания по разработке, производству и сбыту сельскохозяйственной техники, а также оказанию услуг. 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 штаб­квартира 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, и компания Kverneland Group очень заинтересовалась вопросом улучшения этой характеристики в производимых изделиях. 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 по­разному, поэтому инженеры Kverneland Group подозревали, что при проверке долговечности проводится слишком много тестирований. В итоге результаты искажаются и не отражают действительности.

Чтобы решить эту проблему, компания Kverneland Group внедрила систему тестирования, которая опирается на аппаратное обеспечение Simcenter SCADAS™ Recorder и программное обеспечение Simcenter™ Testxpress software и Simcenter™ Tecware от компании Siemens Digital Industries Software. Для выявления срока службы новое оборудование должно помочь инженерам проводить валидацию различных сценариев нагрузки и выполнять реалистичные тестирования. Чтобы собирать динамические данные о нагрузках во время лабораторных испытаний и испытаний в реальных условиях, нужно использовать Simcenter SCADAS Recorder и Simcenter Testxpress совместно. Simcenter Tecware применяется 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 кг травы. А каждую минуту она обрабатывает от двух до трех тонн. Региональная специфика увеличивает потребность в широкомасштабных тестированиях. Для того чтобы собирать больше данных и определять все возможные профили нагрузки, Kverneland Group использует для тестирования решения от Siemens Digital Industries Software.

Чтобы убедиться в том, что региональная специфика очень важна, давайте рассмотрим 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 работать в различных условиях.

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

Мировые экономические тренды влияют на конструкции новых изделий. Цены на топливо растут. Для снижения его потребления необходимо проектировать максимально легкие и эффективные инструменты и 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 позволяет собирать больше данных об истории нагрузок, создавать более реалистичные условия нагрузок и проводить тестирования с учетом большей части этих условий.

Раньше компания проводила тестирования на испытательном стенде с пятью­шестью точками измерения (обычно с тензометрическими датчиками). Сегодня тензометрические датчики размещаются на 30 точках, поэтому результаты измерений стали более точными. Так, Kverneland Group выполняет 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. При работе в поле компания собирает временные данные с помощью встроенного GPS­датчика Simcenter SCADAS Recorder. Инженеры получают самые разнообразные данные о нагрузке с помощью различных датчиков, включая тензометрические, датчики давления, потока, положения и ускорения. Они отображают события на карте благодаря интеграции Simcenter Tecware и Google Earth.

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

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 быстрее получать данные более высокого качества, а также более качественно проводить исследования нагрузок.

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

Инженеры Kverneland Group уже попробовали измерить давление, поток и температуру в гидравлических системах и остались довольны результатами и простотой использования решений. Они возлагают большие надежды на дополнительные данные, которые можно получить с помощью сенсоров. Например, инженеры хотят проанализировать складывание и раскладывание инструментов с помощью гидравлической системы, а также более тщательно изучить воздействующие на них гидравлические силы. В конечном счете, они намерены использовать данные о нагрузке в качестве исходных данных для анализа усталостной долговечности 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. Кроме того, собранные данные могут стать исходными данными для конечно­элементного 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 для создания испытательных треков или проведения процедур, полностью имитирующих условия эксплуатации заказчика.