Testes dinâmicos de condução em máquinas agrícolas

O Laboratório Colônia para Máquinas de Construção (KLB) é parte integrante do curso de estudos para veículos pesados (agrícola e construção) na Universidade de Ciências Aplicadas de Colônia, na Alemanha. Está envolvido em inúmeros projetos de pesquisas industriais, incluindo estudo e otimização da dinâmica, segurança e conforto de condução em tratores.

Os testes de rodagem na Fig. 1 foram feitos para demonstrar as possibilidades oferecidas por usar rodas dinamométricas em combinação com sensores adicionais, medindo com o software catmanAP da HBM.

O objetivo destes testes de rodagem foi determinar os parâmetros dos pneus dos tratores sob diferentes condições de operação. Estes parâmetros são essenciais para a realização de simulações numéricas. Determinar estes parâmetros em laboratório, especialmente para pneus agrícolas de grandes dimensões, requer um esforço considerável. Assim, foi escolhido um procedimento de medição diretamente no veículo durante os testes de rodagem.

Tecnologia de medição e software

Uma análise abrangente da dinâmica de condução exige uma grande variedade de diferentes sensores e o software correspondente para gravar e analisar os dados de medição. Um diagrama da tecnologia de medição usada para esta análise é mostrado na Fig. 2. O software de medição catman da HBM, o sistema amplificador de medição QuantumX da HBM e os seguintes sensores foram usados no teste:

Sensores analógicos para medição de força, deslocamento e deformação;
Dois sensores dinamométricos Kistler para cargas de até 24 toneladas;
Sistema de navegação inercial (Yaw-Pitch-Roll) CAN;
Sensores de velocidade CAN;
Câmera de vídeo.

Além de suportar o sistema de medição QuantumX com o software de aquisição de dados catman, também é possível fazer a aquisição de dados de medição das rodas dinamométricas via uma interface Ethernet, além de dados de vídeo via interface USB ou Ethernet.

Uma vez que não há espaço na cabine do trator para transportar os equipamentos de medição necessários, foi criada uma cabine de controle do lado direito do veículo (Fig. 3). O amplificador QuantumX, a eletrônica a bordo necessária para as rodas dinamométricas e as fontes de alimentação foram instaladas na cabine de controle. Todos os equipamentos de medição são operados de um PC instalado na cabine do condutor. Uma segunda pessoa, do lado de fora do trator, pode acessar este PC durante os testes de rodagem por uma conexão remota.

Para monitorar os testes de rodagem conforme estavam sendo realizados, foi usada uma versão do software catman para visualização dos dados de medição durante os testes. Um exemplo é mostrado na Fig. 4 com os parâmetros essencias de uma roda dinamométrica, juntamente com uma gravação em vídeo. Os testes podem ser analisados com precisão a uma distância segura usando esta função.

Realização do teste

Três diferentes testes de rodagem foram realizados com a tecnologia de medição apresentada aqui. A pressão dos pneus, velocidade de deslocamento e o peso do trator foram modificadas para os testes.

Dirigir sobre um obstáculo em um lado para examinar a rigidez vertical dos pneus quando submetidos a um estímulo em forma de rampa;
Testes de freios para examinar as forças longitudinais envolvidas no arraste do pneu;
Verificação do ângulo de derrapagem e rigidez lateral durante a rodagem em pista circular com aumento de aceleração lateral (estado semi-estacionário).

Os parâmetros do pneu necessários para as simulações numéricas da dinâmica do veículo foram medidos com sucesso durante os testes de rodagem. A Fig. 5 mostra alguns exemplos de curvas de força lateral x angulo de derrapagem para diferentes cargas nas rodas traseiras do trator.

Usando a tecnologia de medição da HBM e o software catman, foi fácil configurar e operar a aquisição de dados sincronizada de diferentes sensores, inclundo rodas dinamométricas.

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O cliente

Laboratório de Colônia para Máquinas de Construção (KLB) na Universidade Cologne para Ciências Aplicadas (site em inglês)

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