Essais dynamiques réalisés sur des engins agricoles

Le laboratoire Cologne Laboratory for Construction  Machines (KLB) participe aux études menés sur les machines de travaux mobiles à l'université des sciences appliquées de  Cologne. Il est impliqué dans de nombreuses recherches et beaucoup de projets industriels, comme par exemple l’examen et l’optimisation de conduites dynamiques de véhicules roulants, la sécurité et le confort de conduire des engins de travaux.

L'équipement de mesure de KLB pour étudier ces projets comprend deux roues de mesure à six-composants construites par Kistler. Elles ont été achetées par le programme de financement FHInvest du Ministère Fédéral Allemand pour l'Education et la Recherche (BMBF).

Les essais sur route (fig. 1) sont conçus pour démontrer les possibilités offertes par l’ utilisation de ces roues de mesure et des capteurs complémentaires en liaison avec le logiciel catman AP de HBM pour examiner la dynamique motrice des engins agricoles.

Le but de ces essais sur route était de déterminer les paramètres du pneu du tracteur sous différentes conditions de fonctionnement. Ces paramètres sont nécessaires pour réaliser des simulations. La détermination de ces paramètres, particulièrement pour les pneus agricoles de grandes dimensions, implique un effort considérable. Afin de déterminer les paramètres appropriés du pneu, le processus choisi a été d’équiper directement le véhicule pour des essais simples sur route.

Technologie et logiciel de mesure

Un test complet de conduire dynamique exige d'un large éventail de capteurs différents et un logiciel permettant d'enregistrer et d’analyser les données de mesure. Le schéma de la fig. 2 montre l’ensemble des appareils utilisés pour cet essai. Le logiciel de mesure catman de  HBM, le système d’amplificateurs QuantumX de HBM et les capteurs suivants ont été utilisés pour les essais :

  • Capteurs analogiques pour mesurer la force, le déplacement et les contraintes
  • Deux capteurs de force de roue de chez Kistler pour mesurer les charges de roue jusqu'à 24 tonnes
  • Système de navigation CAN
  • Capteurs de vitesse CAN
  • Caméra vidéo

En plus de se connecter au système d'amplificateurs QuantumX, le logiciel d’acquisition de données catman permet également d’acquérir les données provenant des capteurs Kistler grâce à une interface Ethernet mais aussi les signaux vidéo via l’interface USB ou Ethernet.

Comme la place disponible à l’intérieur de la cabine du tracteur est limitée, un coffret a été placé à l’extérieur du côté droit de l’engin pour recevoir les appareils de mesure nécessaires  (fig. 3). L'amplificateur QuantumX, les électroniques embarquées pour les roues de mesure et l'alimentation électrique ont été installés dans ce coffret de commande. Tous les matériels d'essai sont pilotés par un PC de mesure installé dans la cabine de conducteur. Une deuxième personne éloignée du tracteur peut accéder à ce PC pendant les essais sur route par l'intermédiaire d'une connexion à distance.

Pour surveiller les essais sur route pendant qu'ils se déroulaient, une option du logiciel catman fort utile a été employée pour visualiser les données de mesure pendant l'essai. Un exemple de cette surveillance est montré dans la fig. 4 en ce qui concerne les paramètres essentiels d'une roue de mesure, avec un enregistrement vidéo. Les essais peuvent ainsi être analysés avec exactitude à une certaine distance de sécurité grâce à cette fonction.

Essais réalisés

Trois essais différents sur route ont été exécutés avec les appareils de mesure et montrés ici. La pression du pneu, la vitesse de conduite et le lestage du tracteur ont été modifiés dans les essais. 

  • Conduite sur un obstacle d'un côté pour examiner la rigidité verticale des pneus une fois soumis à un passage sur une rampe  
  • Essais de freinage pour examiner les forces longitudinales en fonction du glissement   
  • Examen de l'angle de glissade et de la rigidité latérale lors d’un roulage circulaire quasi-régulier avec augmentation de l'accélération latérale

Les paramètres du pneu exigés pour la simulation et la vitesse du véhicule ont été mesurés avec succès pendant ces essais sur route. La Fig. 5 montre quelques exemples de courbes de la force latérale au-delà de l'angle de glissade pour différentes charges de roue sur la roue arrière du tracteur.

En utilisant la technologie de mesure HBM et le logiciel catman, il a été facile d'installer et de faire l’acquisition synchrone des données provenant de capteurs différents incluant aussi les capteurs de roue Kistler.

Notre client

Cologne Laboratory for Construction Machines (KLB) de l'Université des Sciences appliquées de Cologne

  • M.Eng. Johannes Grüter
  • M.Sc. Dipl.Ing. (FH) Andreas Bogala
  • Prof. Dr.-Ing. Alfred Ulrich
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