Laboratorní pevnostní a životnostní zkoušky Dynamická zkušebna Škoda-auto a.s.

Transkript

1 Laboratorní pevnostní a životnostní zkoušky Dynamická zkušebna Škoda-auto a.s

2 - 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: T (Technický vývoj) TZ (Vývoj celého vozu) TZD (Dlouhodobé zkoušky) TZD-2 (Dynamická zkušebna)

3 Hlavní úkol dynamické zkušebny: - provádění laboratorních pevnostních a životnostních zkoušek materiálových vzorků, komponent a celých vozů včetně jejich vyhodnocení Další nezbytné související činnosti: - měření provozního namáhání, měření tuhostí, deformací, zrychlení, mechanického napětí. - provádění odpovídajících analýz Vše možno shrnout termínem Mechanické vlastnosti materiálů a struktur Ing. Květoslav Zdražil, ŠKODA-AUTO AUTO A.S., odd. TZD

4 Podmínky pro bezchybné fungování dynamické zkušebny 1. Spolehlivá zařízení pro provádění zkoušek (hardware i software), průběžně modernizovaná a obměňovaná 2. Odborný, vyškolený a neustále se zdokonalující personál na všech úrovních (příslušné vzdělání, 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 počítačová síť, 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 a vibracím, opatření proti úniku hydraulického oleje, odpadní teplo.) 6. Systém řízení jakosti (ISO 9001, 14001)

5 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 četnost Nezanedbatelný podíl práce (neustále se zvyšující) tvoří úkoly pro odd. TKV (technické výpočty) Většina zkoušek se neopakuje stále nové úkoly!

6 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 odpovídat realitě)

7 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, zpracování dat, konstruování, technické výpočty ) - jazykové znalosti - ochota trvale se vzdělávat a zdokonalovat

8 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

9 Elektrohydraulické zatěžovací stavy jednoosé Základem je servohydraulický válec napojený na rozvod hydraulického oleje, vybavený vhodným servoventilem, snímačem zdvihu, snímačem síly (dráhová nebo silová zpětná vazba) a řízený spolehlivým měřícím a regulačním systémem Způsob zatěžování harmonický 1 úroveň zatěžovací amplitudy (rychlé porovnávací testy) - blokové schema (více bloků s různou amplitudou a střední hodnotou) - zatěžování náhodným procesem (uměle vytvořeným) - simulace reálných provozních podmínek (nutné měření provozních dat většinou dráha EVP polygonu EHRA)

10 Blokové schema přípravy jednoduché zkoušky simulující reálné zatěžovací podmínky

11 Elektrohydraulické zatěžovací stavy jednoosé příklady I. Čep zadní nápravy Škoda Fabia, zatěžování bočními silami

12 Elektrohydraulické zatěžovací stavy jednoosé příklady II. Zkouška torza zadní části vozu Škoda Octavia

13 Elektrohydraulické zatěžovací stavy jednoosé příklady III. Zk. transportních háků Fabia Sedan Zk. bodových svarů (kalíšky)

14 Elektrohydraulické zatěžovací stavy víceosé 2 a více elektrohydraulických válců zatěžujících komponentu nebo podsestavu většinou reálnými zatěžujícími podmínkami (nutné měření provozních dat) 2 kanálová zkouška stabilizátoru PN vozu Škoda Fabia

15 Multiaxiální simulátory vozovky - dodávány specializovanými firmami - propracované systémy po stránce mechanické, elektronické i po stránce software - náročné na přípravu zkoušky, na monitoring běhu testu i na údržbu - vysoké náklady V dynamické zkušebně instalována tato multiaxiální zařízení: 4 kanálový vertikální simulátor vozovky MTS zatěžováno syntetickým signálem podle metodiky VW nebo reálným zatížením ze zkušební trati 14 kanálový simulátor vozovky SCHENCK, po modernizaci kompletně řízen elektronikou 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 nebo jednotlivé nápravy, testováno reálným zatížením

16 Multiaxiální simulátory vozovky Škoda Fabia Combi - test zadní nápravy 329 Road Simulator

17 Multiaxiální simulátory vozovky Škoda Fabia Combi - test přední nápravy 329 Road Simulator

18 Multiaxiální simulátory vozovky Škoda Octavia Combi - torzní test karoserie 329 Road Simulator

19 Multiaxiální simulátory vozovky Škoda Octavia Combi - simulace reálného zatížení 329 Road Simulator Další příklady budou na videozáznamech

20 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 reálného provozního 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 při proměnlivé teplotě a vlhkosti

21 Elektrodynamické budiče příklady I. - Světlomet Škoda Octavia na kluzném stole shakeru LDS

22 Elektrodynamické budiče příklady II. Zpětná zrcátka Škoda Roomster na shakeru RMS

23 Elektrodynamické budiče příklady III. Sloupek řízení a volant Škoda Fabia na shakeru LDS

24 Vysokofrekvenční pulsátor Dynamická zkušebna Škoda auto a.s. - pracuje v rezonanční frekvenci velká efektivita zkoušek - bezobslužný provoz, velmi nízká spotřeba energie - vyžaduje relativně tuhé vzorky (materiálové vzorky, šrouby, komponenty bez pružných členů) - velká hlučnost

25 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.)

26 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

27 Výsledky příklady I. 100 Dynamická zkušebna Škoda auto a.s N /cykl/ S-N křivky materiálových vzorků 2 druhů lepidel

28 Výsledky příklady II. Dynamická zkušebna Škoda auto a.s. M /Nm/ N /cykl/ Ozubené kolo vyvažovacího hřídele motoru Škoda 1,2 l S-N křivka při torzním namáhání

29 Výsledky příklady III. Dynamická zkušebna Škoda auto a.s. Lomová plocha stabilizátoru přední nápravy Porušení nastalo za stavu 5 x převyšujícím požadovanou životnost

30 Výsledky příklady IV. Dynamická zkušebna Škoda auto a.s. Rozložení deformací na materiálovém vzorku při tahové zkoušce těsně před porušením (optický systém Aramis)

31 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 ( Specializovaný veletrh zkušebních technologií TESTING EXPO každý rok, STUTTGART, příště v květnu 2008

32 Děkuji za pozornost Zvláštní poděkování panu Ing. Z. Šecovi za kvalitní a pečlivé zpracování obrazových materiálů