Grant: Alliance Grants

Camso designs and manufactures rubber track drive systems for all kinds of off-road vehicles, including agricultural tractors. In agriculture specifically, rubber tracks, compared to traditional inflated tires, reduce soil compaction and damage while greatly increasing available traction for the tractor. Simulation tools, which have completely transformed design engineering in many industries, remain of very limited utility for the design of off-road track systems due to the interaction of multiple parts and mechanisms with complex materials (rubbers, soil). This project proposes multiple approaches to develop new computer-aided engineering (CAE) methods for dynamic simulation and system design of agricultural machinery. First, the experimental validation of a multi-body dynamics (MBD) model will be extended in order to fully reflect the full range of tractor operating conditions, from the softest soil to paved roads, as well as to add the prediction of track heating and energy usage. This powerful model will be used as the basis for a system design tool using the multi-discipline design optimization method, which has demonstrated a high effectiveness in other domains such as aerospace. Furthermore, a prototype active track tensioning system, that can improve the dynamic behaviour of tracks by adapting to conditions in real time, will be validated experimentally on a tractor. A separate modelling approach, based on data first rather than physical models, will be used to develop smart vehicle monitoring systems, as found in modern cars, that can inform operators of upcoming maintenance and potential mechanical problems affecting the track system. Finally, all improvements will be consolidated in a technological demonstrator in order to validate and quantify improvements to Camso products. These new design tools are required for the development of next-generation, truly innovative, track systems with improved performance and lower total cost of ownership. Such products will contribute to consolidating Camso's position as an industry leader in this domain and will provide the Canadian agricultural industry with equipment that will both provide a higher efficiency and that will protect its soils to ensure future productivity. L'entreprise Camso conçoit et fabrique des systèmes de traction par chenille de caoutchouc destinés à plusieurs types de véhicules hors-route, dont les tracteurs agricoles. Dans le domaine agricole, ces chenilles, qui remplacent alors les pneus gonflés conventionnels, réduisent la compaction et le dommage fait au sol par les tracteurs tout en augmentant grandement leur capacité de traction. Les outils de simulation numériques qui ont transformé les processus de conception de produits dans plusieurs domaines du génie sont présentement toujours difficilement applicables aux produits de Camso, en raison de la grande complexité des interactions entres les multiples pièces composant le système et les matériaux au comportement complexe comme les caoutchoucs et le sol. Ce projet propose de multiples approches afin de développer de nouveaux outils de conception assistée par ordinateur (CAO) pour effectuer la simulation dynamique et la conception des systèmes de chenilles pour tracteurs. D'abord, un modèle dynamique multi-corps (DMC) sera calibré expérimentalement dans une gamme de conditions d'opération réalistes pour un tracteur (champ et routes), puis utilisé pour un outil d'optimisation multidisciplinaire, une méthode prouvée dans le domaine aéronautique. La prédiction de consommation énergétique sera également intégrée au modèle DMC. De plus, un actionneur permettant d'adapter la tension de la chenille aux conditions d'opération sera validé expérimentalement sur un tracteur. Une 2e approche de modélisation, plutôt phénoménologique, sera utilisé afin d'intégrer un outil de détection de problèmes mécaniques à même le système de traction. Finalement, ces approches seront intégrées dans un démonstrateur technologique afin de quantifier la valeur ajoutée de toutes ces technologies. Ces outils de conception sont essentiels pour le développement de systèmes de chenille de nouvelle génération, innovateurs et proposant à la fois des performances améliorées et un coût réduit pour les agriculteurs. Les produits qui en découleront permettront à Camso d'assurer sa position de leader sur le marché et donnera accès aux agriculteurs Canadiens à des produits plus efficaces et qui, protègent leurs terres afin d'en assurer la pérennité.