Methods for dynamic analysis of agricultrual equipment using fedem

Abstract

This Master Thesis created a method of how to do a dynamic analysis of an agricultural equipment using Fedem. The paramount objective during the process was to make a thesis report that included necessary information for a company like TKS AS to perform a dynamic analysis on a piece agricultural equipment after the completion of this thesis. Therefore, tips and tricks have been provided throughout the report to give as much help and information as possible for a process like this. A Hydraulic Aggregate Frame, from last fall’s project thesis, has been used as an example for a piece of agricultural equipment in this thesis. Its main function is to wrap bales stationary without the use of an extra tractor.

In the beginning a field experiment was performed with the use of a John Deere 6920S tractor. Three accelerometers were attached to its main body and movements were logged as it drove at a speed of 30km/h over a speed bump. A similar Tractor Model was made in UGS NX7 and imported into Fedem. The road was recreated from the experiment and the Tractor Model was adjusted with the results from the field experiment to act as similar to the JD as possible. The John Deere and the Tractor Model had a correlation coefficient of 0,95 on their rear axle and 0,92 on their front axle. These were the locations were the accelerometers was placed.

Another model was built up in Fedem representing the rear three-point hitch connection of a tractor. The movements from the Tractor Model, as it drove over a road with two speed bumps, were used in this model as a prescribed function to recreate the same movements. On this model the Hydraulic Aggregate Frame was attached and a dynamic analysis was completed. From this analysis it was shown how to perform a dimensioning of a bolt connection, a weld connection and a component. It was also provided an introduction of how a dynamic analysis can be used to calculate fatigue.

In the end of the report a step-by-step procedure was made to make it easier for companies like TKS AS to put this method to use, following the completion of this Master Thesis. This procedure is a list of steps which should be followed to perform a dynamic analysis for a piece of agricultural equipment. With a list like this time to complete a project like one performed in this thesis can be estimated more accurately. This is useful in the industry where time is crucial and good planning is everything.

I denne masteroppgaven har det blitt utarbeidet en metode for hvordan en dynamisk analyse av et jordbruksredskap i Fedem kan gjennomføres. Det overordnede målet igjennom prosessen har vært å lage en rapport med nødvendig informasjon slik at et selskap som TKS AS kan gjennomføre en dynamisk analyse av et jordbruksredskap i etterkant av denne masteroppgavens slutt. Tips og triks har blitt gitt igjennom hele rapporten for å gi tilstrekklig hjelp og informasjon som skal gjøre det mulig å gjennomføre et tilsvarende prosjekt ved en senere anledning. En Aggregatramme fra fjorårets prosjektoppgave har blitt brukt som et eksempel for å gi større forståelse. Dette er et traktorredskap ment for å pakke rundballer stasjonært uten bruk av en ekstra traktor.

I begynnelsen av prosjektet ble et feltforsøk gjennomført med bruk av en John Deere 6920S traktor. Tre akselerometere ble festet på grunnrammen til traktoren for å kartlegge dens bevegelser i det den kjørt i 30km/t over en fartsdump. En tilsvarende traktormodell ble laget i UGS NX7, for siden å bli importert inn i Fedem. Fartsdumpen fra feltforøket ble gjenskapt og traktormodellen ble justert med resultatene fra forsøket for å få modellen til å oppføre seg så likt som mulig til forsøkstraktoren. Traktormodellen og John Deere traktoren hadde en korrelasjons koeffisient på 0,95 på bakakselen og korrelasjons koeffisient på 0,92 på forakselen. Dette var lokasjonen hvor akslerometerene var plassert.

En annen modell ble bygd opp i Fedem som skulle tilsvare tre-punkts tilkoblingen til en traktor. Bevegelsene fra traktormodellen i det den kjørte over to fartsdumper i Fedem ble overført til denne tilkobling. På denne modellen ble Aggregatrammen festet og det ble gjennomført en dynamisk analyse. Fra denne analysen ble det vist ved eksempler hvordan dimensjonering av en boltforbindelse, en sveiseforbindelse og en komponent kan gjøres. Det ble også gitt en introduksjon i hvordan de dynamiske resultat kreftene kan brukes til å beregne utmatting.

I slutten av prosjektet ble det presentert en steg for steg prosedyre for å gjøre det enklere for et selskap som TKS AS å anvende metoden utarbeidet i denne masteroppgaven på en enklere måte. Prosedyren består av ti steg som burde gjennomføres ved en dynamisk analyse for et jordbruksredskap. Med denne listen kan tiden det tar å gjennomføre et slikt prosjekt bli estimert med bedre nøyaktighet. Dette er meget verdifullt i dagens industri hvor tid og god planlegging er essensielt.