{"id":79355,"date":"2024-05-03T14:49:16","date_gmt":"2024-05-03T18:49:16","guid":{"rendered":"https:\/\/mayahtt.com\/?p=79355"},"modified":"2024-05-03T14:50:44","modified_gmt":"2024-05-03T18:50:44","slug":"geometrie-bras-dexcavation-performances-pelles-hydrauliques","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.mayahtt.com\/fr\/blog\/geometrie-bras-dexcavation-performances-pelles-hydrauliques\/","title":{"rendered":"L\u2019influence de la g\u00e9om\u00e9trie du bras d\u2019excavation sur les performances des pelles hydrauliques"},"content":{"rendered":"

Peut-on \u00e9tudier les performances d\u2019une pelle hydraulique avant la fabrication de ses pi\u00e8ces\u00a0? Lisez ce qui suit pour le savoir.<\/p>\n

Dans cet article, nous donnons un aper\u00e7u d\u2019une approche typique du d\u00e9veloppement de produits selon l\u2019ing\u00e9nierie des syst\u00e8mes bas\u00e9e sur des mod\u00e8les (ISBM).<\/p>\n

Notre objectif consiste \u00e0 \u00e9valuer l\u2019impact de la g\u00e9om\u00e9trie du bras d\u2019excavation sur les performances globales de la pelle hydraulique. Pour la simulation du syst\u00e8me, nous avons utilis\u00e9 Simcenter Amesim<\/strong>, car il est capable de simuler l\u2019ensemble du syst\u00e8me multiphysique dans un seul mod\u00e8le.<\/p>\n

Simulation de syst\u00e8me<\/h2>\n

Une pelle hydraulique typique comporte de nombreux sous-syst\u00e8mes. Ceux-ci comprennent le syst\u00e8me hydraulique, la structure m\u00e9canique et le moteur d\u2019entra\u00eenement (soit un moteur \u00e0 combustion interne, soit un moteur \u00e9lectrique).<\/p>\n

Simcenter Amesim propose des biblioth\u00e8ques standard pour diff\u00e9rents domaines physiques, ce qui permet de r\u00e9duire le volume de mod\u00e9lisations physiques n\u00e9cessaires avant de commencer le processus de conception.<\/p>\n

Dans cet exemple, pour la mod\u00e9lisation du syst\u00e8me d\u2019une pelle hydraulique, plusieurs de ces biblioth\u00e8ques sont utiles\u00a0: syst\u00e8me hydraulique, syst\u00e8me m\u00e9canique 1D et 3D, et IFP-Drive (Fig.\u00a01).<\/p>\n

\"Content<\/p>\n

Fig.\u00a01 <\/em>Contenu des biblioth\u00e8ques de Simcenter Amesim\u00a0: syst\u00e8me hydraulique, syst\u00e8me m\u00e9canique 1D et 3D, et IFP-Drive.<\/p>\n

Consid\u00e9rations de conception<\/h3>\n

La fonction premi\u00e8re d\u2019une pelle hydraulique est de creuser. Ses performances sont exprim\u00e9es par la productivit\u00e9 et la consommation de carburant, et la conception du bras a un impact important sur ces deux \u00e9l\u00e9ments.<\/p>\n

La g\u00e9om\u00e9trie du bras d\u2019excavation, qui est d\u00e9finie par la position des axes, m\u00e9rite une attention particuli\u00e8re.<\/p>\n

Les axes et le bras de la pelle hydraulique sont illustr\u00e9s ci-dessous (Fig.\u00a02).<\/p>\n

\"2<\/p>\n

Fig.\u00a02 <\/em>Axes du bras d\u2019excavation de la pelle hydraulique.<\/p>\n

Simcenter Amesim est l\u2019outil de simulation id\u00e9al pour les syst\u00e8mes complexes. La figure\u00a03\u00a0montre le mod\u00e8le Simcenter Amesim d\u2019une pelle hydraulique afin d\u2019\u00e9tudier l\u2019influence de l\u2019emplacement de l\u2019axe sur les performances globales de la pelle\u00a0: volume de terre d\u00e9plac\u00e9, force de creusement, force des v\u00e9rins, d\u00e9bits et pressions hydrauliques, puissance du moteur d\u2019entra\u00eenement et consommation de carburant.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Fig.\u00a03<\/em> Mod\u00e8le Simcenter Amesim d\u2019une pelle hydraulique.<\/p>\n

Dans cette \u00e9tude, nous comparons deux g\u00e9om\u00e9tries de fl\u00e8che\u00a0: la g\u00e9om\u00e9trie initiale A et la g\u00e9om\u00e9trie finale B. La seule diff\u00e9rence entre elles est l\u2019emplacement du v\u00e9rin et de l\u2019axe de la fl\u00e8che, comme le montrent les figures\u00a04\u00a0et 5.<\/p>\n

\"4<\/p>\n

Fig.\u00a04<\/em> Mod\u00e8le Simcenter Amesim d\u2019une pelle hydraulique.<\/p>\n

\"Simcenter<\/p>\n

Fig.\u00a05 <\/em>Fonction Animation de Simcenter Amesim montrant les deux g\u00e9om\u00e9tries de la fl\u00e8che.<\/p>\n

Comme le montre la figure\u00a05, bien que la position du bras soit la m\u00eame, le d\u00e9placement du v\u00e9rin de la fl\u00e8che est plus \u00e9lev\u00e9. Par cons\u00e9quent, la modification de la g\u00e9om\u00e9trie du bras a un impact sur la course requise du v\u00e9rin.<\/p>\n

Analyse de la performance<\/h2>\n

Nous avons utilis\u00e9 la fonction Study Manager de Simcenter Amesim pour d\u00e9finir deux ensembles de param\u00e8tres pour les positions du v\u00e9rin et de l\u2019axe de la fl\u00e8che (Fig.\u00a06).<\/p>\n

\"Study<\/p>\n

Fig.\u00a06<\/em> Param\u00e8tres de la fonction Study Manager pour le v\u00e9rin et l\u2019axe de la fl\u00e8che.<\/p>\n

Pour obtenir une comparaison significative des performances de la pelle hydraulique selon deux g\u00e9om\u00e9tries diff\u00e9rentes, nous avons d\u00e9cid\u00e9 de conserver la m\u00eame productivit\u00e9 et de comparer la consommation de carburant.<\/p>\n

Afin de s\u2019assurer que la productivit\u00e9 reste la m\u00eame pour les deux g\u00e9om\u00e9tries de bras, la commande de la pelle hydraulique est d\u00e9finie de mani\u00e8re \u00e0 ce que les trajectoires du godet pour les deux g\u00e9om\u00e9tries soient aussi proches que possible (Fig.\u00a07). La figure\u00a08 montre que le volume d\u00e9plac\u00e9 dans les deux cas est pratiquement identique.<\/p>\n

\"Bucket<\/p>\n

Fig.\u00a07 <\/em>Positions x, y et z des godets pour la g\u00e9om\u00e9trie\u00a0A (lignes rouges) et la g\u00e9om\u00e9trie B (lignes bleues).<\/p>\n

\"Volume<\/p>\n

Fig.\u00a08 <\/em>Volume retenu dans les godets pour la g\u00e9om\u00e9trie\u00a0A (lignes rouges) et la g\u00e9om\u00e9trie B (lignes bleues).<\/p>\n

L\u2019analyse de la demande de puissance du moteur et de la consommation de carburant montre clairement que pour la g\u00e9om\u00e9trie B, le moteur fournit moins de puissance lors du d\u00e9placement de la fl\u00e8che vers le haut. Par cons\u00e9quent, la consommation de carburant est \u00e9galement plus faible (Fig.\u00a09).<\/p>\n

\"Engine<\/p>\n

Fig.\u00a09 <\/em>Puissance du moteur et consommation de carburant pour la g\u00e9om\u00e9trie\u00a0A (lignes rouges) et la g\u00e9om\u00e9trie B (lignes bleues).<\/p>\n

Comme indiqu\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment, la modification de la g\u00e9om\u00e9trie du bras d\u2019excavation a \u00e9galement une influence sur la force du v\u00e9rin. La figure\u00a010 pr\u00e9sente le trac\u00e9 de la force du v\u00e9rin de la fl\u00e8che pour les deux g\u00e9om\u00e9tries.<\/p>\n

\"Boom<\/p>\n

Fig.\u00a010 <\/em>Force du v\u00e9rin de la fl\u00e8che pour la g\u00e9om\u00e9trie\u00a0A (lignes rouges) et la g\u00e9om\u00e9trie B (lignes bleues).<\/p>\n

ISBM et \u00e9tude des performances des pelles hydrauliques<\/h2>\n

En utilisant un processus d\u2019ISBM, nous avons pu\u00a0:<\/p>\n