Poniendo a prueba los motores John Deere

Poniendo a prueba los motores John Deere

prueba-motores-autos-carga¿Qué pasa cuando el equipo de pruebas de Estados Unidos debe trabajar en conjunto con el equipo de pruebas de Europa? Aquí te decimos cómo pudieron crear un plan de trabajo que entregara los mismos resultados, incluso en distintos continentes.

Cuando un motor de John Deere sale al mercado, existen una infinidad de destinos que le esperan. Este motor puede convertirse en el corazón de un tractor que ara enormes campos en Texas a un ritmo constante y que rara vez se ve en un camino. Sin embargo, también se puede convertir en la fuente de poder de una máquina de construcción, entonces su destino será muy diferente, ya que enfrentará intensos periodos de altas cargas, seguido de niveles de velocidad y esfuerzo.

Esos tipos de uso o ciclos de trabajo afectan el rendimiento de toda la máquina, especialmente de los componentes del motor. Esto se debe a que, para una velocidad y carga de motor dada, cada motor produce vibraciones en un cierto patrón. Algunas frecuencias son más dañinas que otras, por lo que pueden surgir problemas de fatiga por la excitación constante a esas frecuencias y es trabajo del equipo de diseño evitar estos problemas.

Decenas de miles de ciclos de trabajo

Para la diversa gama de maquinaria de John Deere, únicamente existen cinco principales tipos de motores, pero existen miles de configuraciones posibles de los componentes y soportes del motor; ahora multiplica esto por cientos de diferentes ciclos de trabajo para cada aplicación única, y el número de patrones de vibración únicos alcanza cinco dígitos.

Kristie Iverson, Jefe de Ingeniería de Análisis NVH, comenta: “Mientras que la mayor parte de las empresas compra un motor y lo obligan a funcionar con sus máquinas, nosotros construimos un motor para cada aplicación. Hace nuestro trabajo más difícil, pero cada cliente obtiene justo lo que necesita”.

“Construimos un motor para cada aplicación. Hace nuestro trabajo más difícil, pero cada cliente obtiene justo lo que necesita”. 
Kristie Iverson Jefe de Ingeniería de Análisis NVH, John Deere.

Para evitar algún daño derivado por las frecuencias en distintas circunstancias, la predicción es un factor esencial. En las instalaciones de Ingeniería de Producto de John Deere en Iowa, los ingenieros crean nuevos componentes usando programas CAE. Kristie Iverson toma estos diseños y los analiza con el fin de entender el ciclo de trabajo más duro y proporcionar un “colchón” de durabilidad que el cliente no exceda.

Sinergia constante

“Si el análisis revela una vibración excesiva, puedo sugerir al equipo de diseño realizar cambios, tales como: mayor rigidez en un componente o el uso de un material distinto. De esa forma, trabajamos juntos en un proceso repetitivo hasta que se consigue un diseño que se encuentre dentro de nuestros criterios de aceptación” menciona Kristie.

También es esencial realizar pruebas a los prototipos, para reducir los riesgos de diseño verificando que no exista ningún problema de fiabilidad en el mundo real. En las granjas de prueba de John Deere los vehículos se ponen a prueba constantemente y solo aquellos que lleguen al final de un programa agotador son los que están listos para salir al mercado.

En una ocasión, el equipo de ingeniería europeo de John Deere notó un desempeño interesante en un prototipo físico durante una aplicación específica. “Este comportamiento también lo notamos en nuestro modelo de motor en Estados Unidos y deseábamos relacionarlo y saber exactamente a qué se debía”.

Pruebas repetibles en todo el mundo

Llevar a cabo pruebas de comparación entre dos continentes es un gran reto, ya que existen demasiadas variables que las personas pueden seleccionar, como la configuración de software y métodos de prueba. Como dijo Kristie “Todos ellos necesarios para comparar manzanas con manzanas con una gran cantidad de puntos de medición. Así que fue una prueba difícil.”

El uso de Pulse Reflex permitió compartir y estandarizar los métodos de prueba en Estados Unidos y Francia.

Mediante el uso de Pulse Reflex fue fácil compartir y estandarizar los métodos de prueba. El grupo de NVH en Estados Unidos desarrolló una cadena de análisis que incluía varios tipos de análisis y lo envío al otro grupo de ingenieros para que simplemente colocarán la cadena de análisis en su versión de Pulse Reflex.

“Después de la prueba, los ingenieros en Estados Unidos simplemente colocaron los datos en su red interna y yo pude ejecutar mi proyecto al instante”. dice Kristie. “Minutos después, todas mis pantallas y ejes están configurados de la misma forma. Estamos viendo exactamente lo mismo, así que puedo confiar completamente en los datos que estoy viendo de Francia como si los hubiera recolectado yo mismo. Y esa es una muy buena sensación. Tener la confianza de decirle a mi supervisor justo al día siguiente, que la prueba que se ejecutó en Francia es mejor o peor que la que se llevó a cabo en Estados Unidos es invaluable”:

Con varios análisis para llevar a cabo en diferentes mediciones de múltiples ejecuciones, todas con muchos canales, Kristen regularmente usa la funcionalidad de procesamiento de PULSE Reflex. “En este caso la evaluación era bastante grande – 5 ejecuciones, cada una con 48 canales – y la salida debía ser en un espectro 2D y con mapa de colores. Todo esto se pudo hacer en una sola tarde, lo que me dio tiempo de seguir haciendo mi trabajo cotidiano” comenta.

Los analistas de NVH de John Deere pudieron compartir la misma cadena de análisis, pantallas y ejes, asegurando que todos siguieran un procedimiento estándar, sin importar en qué parte del mundo se encontraran.

Un análisis de las pruebas en modelos

Después de una prueba de campo tan larga como ésta, no siempre es claro lo que causa un problema en un prototipo. La correlación de los datos de prueba con el modelo de diseño CAE permite a Kristie revisar las pruebas sin premura, para obtener información útil que proporciona una dirección clara.

“Puedo reducir un componente específico y modelar todo el ciclo de trabajo para ver si es que esa condición produce la alta tensión que puede provocar un fallo” menciona Kristie. “Quizá no podamos instrumentar galgas extensiométricas o acelerómetros en la ubicación exacta del fallo en una máquina real, pero puedo crear un medidor (o galga) analítico en cualquier parte del modelo. Lo que me permite comparar lo que veo en una máquina de prueba, proporcionándome un objetivo específico que me permita reducir el estrés por la cantidad X, de esa forma la predicción del tiempo de vida es aceptable.”

“.prueba-componente-motoresEl tiempo gastado en ciertas cargas bajo ciertas condiciones -en el ciclo de trabajo- es único para cada máquina, con lo que los perfiles de vibración y de temperatura son únicos para los componentes montados en el motor.

 

 

 

 

Una máquina forestal puede utilizar un motor montado transversalmente debido a problemas de visibilidad del operador, lo que cambia el comportamiento de la vibración del motor.

“Lo que hace a PULSE bastante útil es que no importa de dónde provengan los datos para la prueba o el análisis. Los puedo procesar de la misma manera y podemos comparar los resultados porque son exactamente iguales”. 
Kristie Iverson, John Deere.

Este tipo de información es muy fácil de usar para el grupo de diseño CAE. “Tenemos una muy buena relación”, dice. “Lo que hace a PULSE bastante útil es que no importa de dónde provengan los datos para la prueba o el análisis. Los puedo procesar de la misma manera y podemos comparar los resultados porque son exactamente iguales”.

Al mismo tiempo, la retroalimentación que se obtiene de las pruebas en el mundo real mejora la exactitud de los modelos NHV y CAE de John Deere. Esto es esencial para la confianza que Kristie tienen en sus predicciones, que son, en última instancia de lo que depende la funcionalidad de las máquinas.

NVH integrado en el CAE

Con este tipo de integración de prueba y modelado, John Deere ha aumentado la cantidad de repeticiones de diseño que son factibles. De esa forma se pueden probar más ideas y al mismo tiempo tener un análisis mucho más exacto, lo que garantiza a los clientes obtener la fiabilidad de un motor superior, sin importar su aplicación o configuración específica a lo largo de un sinfín de posibilidades. Y todo ello, sin una ingeniería excesiva de los componentes que crea una complejidad innecesaria o una especificación de intervalos de servicio más cortos.

Con la integración cada vez más eficaz de las pruebas en el CAE, John Deere se mueve con confianza hacia un futuro de diseño de análisis dirigido.

Referencia: Brüel & Kjaer. WAVES “Nothing runs like a Deere” [documento en línea https://www.bksv.com/es-ES/about/waves/WavesArticles/2016/nothing-runs-like-a-deere acceso: octubre de 2016].

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