Laboratorní pevnostní a životnostní zkoušky Dynamická zkušebna …oprlz.lss.fd.cvut.cz/dokumenty/080314DynamickaZkusebna.pdf · 2008. 3. 31. · Multiaxiální simulátory

10352

Laboratorní pevnostní a životnostní zkoušky

Dynamická zkušebna Škoda-auto a.s.

14.3.2008

Ing. Květoslav Zdražil, ŠKODA-AUTO A.S., odd. TZD

Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.

- vybudována na přelomu 70. a 80. let minulého století v rámci státního úkolu

- montovaná hala, původní strojní vybavení kompletně od firmy Inova Praha

- do současné doby se z původního vybavení zachovaly pouze základové desky

- vybavení průběžně obměňováno, modernizováno a doplňováno. Prostory kanceláří

a budova též modernizovány.

- současné organizační začlenění v rámci vývoje Škoda – auto:

TZD-2 (Dynamickázkušebna)

TZD (Dlouhodobé zkoušky)TZ (Vývoj celého vozu)

T (Technický vývoj)

Ing. KvIng. Kvěětoslav Zdratoslav Zdražžil,il, ŠŠKODAKODA--AUTO A.S., odd. TZDAUTO A.S., odd. TZD


Hlavní úkol dynamické zkušebny:

- provádění laboratorních pevnostních a životnostních zkoušek materiálovýchvzorků, komponent a celých vozů včetně jejich vyhodnocení

Další nezbytné související činnosti:

- měření provozního namáhání, měření tuhostí, deformací, zrychlení, mechanickéhonapětí ….

- provádění odpovídajících analýz

Vše možno shrnout termínem

Mechanické vlastnosti materiálů a struktur



Podmínky pro bezchybné fungování dynamické zkušebny

1. Spolehlivá zařízení pro provádění zkoušek (hardware i software), průběžněmodernizovaná a obměňovaná

2. Odborný, vyškolený a neustále se zdokonalující personál na všech úrovních (příslušnévzdělání, školení, účast na konferencích, kontakty s obdobnými pracovišti , ústavy….)

3. Spolehlivě fungující infrastruktura – mechanická dílna, rozvod hydraulického oleje +péče o olejové hospodářství, elektrické rozvody bez rušení, bezproblémová počítačovásíť, kalibrace meřících zařízení ….

4. rychlý a spolehlivý tok informací od zadavatelů zkoušek do zkušebny a zpět +fundovaný partner u zadavatele (specifikace úlohy, osobní jednání, vysvětlování,společné řešení problému, zkušební protokol ….)

5. Odpovídající pracovní prostředí a ekologicky přijatelný provoz (ochrana proti hluku avibracím, opatření proti úniku hydraulického oleje , odpadní teplo ….)

6. Systém řízení jakosti (ISO 9001, 14001)



Zadavatelé zkoušek pro dynamickou zkušebnu

- TKS - Vývoj svařené karoserie

- TKO - Vývoj okované karoserie

- TKI - Vývoj interieru

- TM - Vývoj elektriky a elektroniky

- TP - Vývoj podvozku a agregátu

- GQ - Kvalita sériové výroby

- externí zadavatelé z koncernu VW i mimo koncern

Nezanedbatelný podíl práce (neustále se zvyšující) tvoří úkoly pro odd. TKV(technické výpočty)

Většina zkoušek se neopakuje – stále nové úkoly!

četnost



Experimentální podpora technických výpočtů (spolupráce s odd. TKV)

Podpora výpočtů - tuhosti

- životnosti

- vibrací

- crash

Podíl na stavbě virtuální modelu vozu - materiálová data

- deformační charakteristiky

- frekvenční charakteristiky

- verifikace modelů

Nutný vzájemný respekt a výměna informací mezi výpočtáři a laboratoří

Nejhorší varianta:

Výpočtář se bojí zkušebny (odhalí, že jeho analýza není správná)

a zkušební technik ignoruje výsledky výpočtů (nikdy nemohou odpovídatrealitě)



Současná skladba personálu v dynamické zkušebně (včetně měřící skupiny)

- střední odborné vzdělání: 5 pracovníků

- střední odborné vzdělání s maturitou: 4 pracovníci

- vysokoškolské vzdělání: 8 pracovníků kmenových + 1 externí

Nároky na personál: - odpovídající vzdělání

- všeobecný technický přehled

- odborné znalosti (mechanika, pružnost a pevnost,hydraulika, elektronika, zpracovánídat, konstruování, technické výpočty…)

- jazykové znalosti

- ochota trvale se vzdělávat a zdokonalovat



Používaná zkušební zařízení

1. elektrohydraulické zatěžovací stavy - jednoosé

- víceosé

- víceosé simulátory vozovky

2. elektrodynamická zkušební zařízení (shakery) - za normálních klimatických podm.

- za ztížených klimatických podm.

3. elektromechanická zkušební zařízení (trhací stroj)

4. magnetorezonanční zkušební zařízení (vysokofrekvenční pulsátor)

5. zařízení pro měření a záznam provozního namáhání - měřící ústředny

- optická zařízení


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrohydraulické zatěžovací stavy – jednoosé

Základem je servohydraulický válec napojený na rozvod hydraulického oleje,vybavený vhodným servoventilem, snímačem zdvihu, snímačem síly (dráhová nebosilová zpětná vazba) a řízený spolehlivým měřícím a regulačním systémem

Způsob zatěžování – harmonický – 1 úroveň zatěžovací amplitudy (rychléporovnávací testy)

- blokové schema (více bloků s různouamplitudou a střední hodnotou)

- zatěžování náhodným procesem (uměle vytvořeným)

- simulace reálných provozních podmínek(nutné měření provozních dat – většinou dráhaEVP polygonu EHRA)


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Blokové schema přípravy jednoduché zkoušky simulující reálné zatěžovací podmínky


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrohydraulické zatěžovací stavy – jednoosé – příklady I.

Čep zadní nápravy Škoda Fabia, zatěžování bočními silami


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrohydraulické zatěžovací stavy – jednoosé – příklady II.

Zkouška torza zadní části vozu Škoda Octavia


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrohydraulické zatěžovací stavy – jednoosé – příklady III.

Zk. transportních háků Fabia Sedan Zk. bodových svarů (kalíšky)


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrohydraulické zatěžovací stavy – víceosé

2 a více elektrohydraulických válců zatěžujících komponentu nebo podsestavu –většinou reálnými zatěžujícími podmínkami (nutné měření provozních dat)

2 kanálová zkouškastabilizátoru PN vozuŠkoda Fabia


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Multiaxiální simulátory vozovky - dodávány specializovanými firmami

- propracované systémy po stránce mechanické,elektronické i po stránce software

- náročné na přípravu zkoušky, na monitoringběhu testu i na údržbu

- vysoké náklady

V dynamické zkušebně instalována tato multiaxiální zařízení:

4 kanálový vertikální simulátor vozovky MTS zatěžováno syntetickým signálem podlemetodiky VW nebo reálným zatížením ze zkušební trati

14 kanálový simulátor vozovky SCHENCK, po modernizaci kompletně řízenelektronikou a software MTS. Možno zkoušet celý vůz nebo jednotlivé nápravy,testováno reálným zatížením

16 kanálový simulátor vozovky serie 329 MTS (4 DOF). Možno zkoušet celý vůz nebojednotlivé nápravy, testováno reálným zatížením


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Multiaxiální simulátory vozovky

Škoda Fabia Combi

- test zadní nápravy

329 Road Simulator



Škoda Fabia Combi

- test přední nápravy

329 Road Simulator



Škoda Octavia Combi

- torzní test karoserie

329 Road Simulator



Škoda Octavia Combi

- simulace reálného zatížení

329 Road Simulator

Další příklady budou na videozáznamech


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrodynamické budiče (shakery)

- určeny pro provádění vibračních životnostních testů

Zatěžování - sinusovým průběhem - s konstantní frekvencí (většinou rezonanční)

- s proměnlivou frekvencí podle DIN, VW norem

- průběhem s náhodným rozdělením (simulace průběhu PSD) podle DIN,VW norem

- průběhem s náhodným rozdělením na základě měření reálnéhoprovozního zatížení

- zatěžování šokovým zatížením (halfsinus) – zkoušky el. komponent dveří

Možno provádět další testy – frekvenční analýzy, provozní tvary kmitů

Po spojení s kluzným stolem možno testovat i ve vodorovné rovině

Po spojení s klimakomorou možno provádět kombinované testy vibrační připroměnlivé teplotě a vlhkosti


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrodynamické budiče – příklady I.

-

SvětlometŠkoda Octaviana kluzném stoleshakeru LDS


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrodynamické budiče – příklady II.

Zpětná zrcátkaŠkoda Roomsterna shakeru RMS


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Elektrodynamické budiče – příklady III.

Sloupek řízení avolant Škoda Fabiana shakeru LDS


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Vysokofrekvenční pulsátor

- pracuje v rezonanční frekvenci – velká efektivita zkoušek

- bezobslužný provoz, velmi nízká spotřeba energie

- vyžaduje relativně tuhé vzorky (materiálové vzorky, šrouby, komponenty bezpružných členů)

- velká hlučnost


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Zařízení pro měření základních mechanických vlastností materiálů

- trhací stroj (Re, Rm, A, deformační charakteristiky reálných komponent)

- optický systém pro měření lokálních deformací Aramis (true Stress-true Strain ….)


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Jakou formou je zadáván úkol pro dynamickou zkušebnu ze strany zadavatele?

Plán zkoušek prototypů – platný pro vývoj Škoda - auto

Zkušební list – oficiální dokument, který kromě jiného obsahuje zadání úlohy

Jakou formu mají výsledky z dynamické zkušebny?

- zkušební protokol - oficiální dokument, který obsahuje:

- zadání úlohy

- seznam zkušebního a měřícího zařízení

- popis metodiky

- výsledky zkoušky (hodnoty mechanických vlastností, počty absolvovaných cyklů,fotografie poruch, tabulky, S-N křivky a další diagramy …..)

- závěry a doporučení


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Výsledky – příklady I.

-

-

1

10

100

10000 100000 1000000 10000000 100000000N /cykl/

S-N křivky materiálových vzorků 2 druhů lepidel


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Výsledky – příklady II.

Ozubené kolo vyvažovacího hřídele motoru Škoda 1,2 l

S-N křivka při torzním namáhání

1 0

1 0 0

10 0 0

10000 100000 1000000 10000000

N /cykl/

M /N

m/


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Výsledky – příklady III.

Lomová plocha stabilizátoru přední nápravy

Porušení nastalo za stavu 5 x převyšujícím požadovanou životnost


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Výsledky – příklady IV.

Rozložení deformací na materiálovém vzorku při tahové zkoušce

těsně před porušením (optický systém Aramis)


Dynamická zkušebna Škoda – auto a.s.Několik informací, které mohou být užitečné ….

Obdobné zkušebny v ČR: Škoda-Výzkum Plzeň

Tatra Kopřivnice

ČD – VÚKV Cerhenice

TU Liberec

SVUM Praha

Časopis o zkušebních technologiích v automobilovém průmyslu:

Testing Technology International (www.ukintpress.com/recard/temcard.html)

Specializovaný veletrh zkušebních technologií TESTING EXPO

– každý rok, STUTTGART, příště v květnu 2008



Děkuji za pozornost

Zvláštní poděkování panu Ing. Z. Šecoviza kvalitní a pečlivé zpracování obrazových materiálů

Documents

Laboratorní pevnostní a životnostní zkoušky Dynamická zkušebna …oprlz.lss.fd.cvut.cz/dokumenty/080314DynamickaZkusebna.pdf · 2008. 3. 31. · Multiaxiální simulátory