Wszechstronnie wypróbowane i sprawdzone: innowacyjne urządzenia testowe stoją na straży standardów jakości w Mercedes-Benz Trucks

Innowacyjne obiekty testowe dla ciężarówek w Wörth am Rhein. Analiza całych pojazdów i poszczególnych podzespołów na stanowisku wielotłokowym oraz w komorze klimatycznej. Analizy drgań i rezonansów na stanowisku wielotłokowym. Analiza zachowania w komorze klimatycznej w zmiennych warunkach temperatury i wilgotności. Próby w rzeczywistych warunkach w gorących i zimnych strefach klimatycznych.
Wörth am Rhein to nie tylko siedziba największego zakładu produkcyjnego ciężarówek Mercedes-Benz Trucks, ale jednocześnie także centrum rozwoju i testowania firmy (EVZ). EVZ umożliwia skoncentrowanie w jednym miejscu prób z udziałem ciężarówek klasy tonażowej ciężkiej, łącznie z sześcioma innowacyjnymi stanowiskami testowymi w pomieszczeniach i torem docierania w bezpośrednio sąsiadującym obszarze zewnętrznym. W EVZ takie procesy walidacji i oceny są częścią codziennej pracy – niezależnie od rodzaju napędu pojazdów. Działalność koncentruje się jednak coraz bardziej wokół specjalizacji w procedurach testowych akumulatorowo-elektrycznych i wodorowych układów napędowych samochodów – a te z kolei skupiają się obecnie na akumulatorowo-elektrycznym typie eActros 600, który jest przygotowywany skokowo pod kątem uruchomienia jego produkcji seryjnej.
Budynek testowy 220 na terenie EVZ w Wörth mieści stanowisko Multi Piston Bench – nowe, prawdopodobnie unikatowe na świecie rozwiązanie, służące do analizy zachowania pojazdów w zakresie wibracji pod kątem komfortu i bezpieczeństwa kierowcy. Inną instalacją na miejscu jest jedna z najpotężniejszych komór do prób klimatycznych w Europie, w której można przeprowadzać testy w ekstremalnie niskich i wysokich temperaturach. Obydwa obiekty zostały od początku zaprojektowane z myślą o ciężarówkach z alternatywnymi napędami, takimi jak model eActros 600.
Symulacja jezdni i zachowanie pojazdu na stanowisku wielotłokowym
Ławka wielotłokowa wykonuje symulacje drgań powodowanych przez różne nawierzchnie jezdni. W tym celu generowany jest zbiór różnych rodzajów nawierzchni z życia codziennego i symulowany na podstawie wprowadzonych do systemu danych z rzeczywistych badań; Symulacje obejmują trasy autostradowe, drogi wiejskie i dziurawe jezdnie oraz trasy składające się wyłącznie z dróg o złej jakości. Wytwarzanie drgań w pojeździe odbywa się w kierunku pionowym i wzdłużnym za pomocą sygnałów wzbudzających o określonej amplitudzie i częstotliwości.
Najważniejszy priorytet konstruktorów stanowi wykorzystanie stanowiska Multi Piston Bench do uzyskania zweryfikowanych wyników pomiarów oraz powtarzalnych analiz drgań i rezonansów kompletnych pojazdów. Niezależnie od wariantu napędu można zbadać i ocenić zachowanie się poszczególnych elementów i zespołów pojazdu w zakresie wibracji i przyspieszeń. W tym kontekście mierzone i oceniane sa zachowanie podwozia i części nadwozia oraz wpływ na komfort jazdy przy różnych częstotliwościach wzbudzenia. Scenariusze testowe na stanowisku wielotłokowym obejmują nie tylko badanie stabilnego montażu łożysk i amortyzatorów oraz wpływu ich zachowania wibracyjnego na inne elementy auta, ale też identyfikację tych miejsc, w których może wystąpić ścieranie, takich jak kanały kablowe i rurowe. W zależności od zakresu badanie zachowania wibracyjnego i rezonansowego całego pojazdu lub poszczególnych zespołów może trwać od 8 do 14 dni.
Budowa i funkcja ławki wielotłokowej w Wörth
Dzięki swoim wymiarom i niezrównanym możliwościom testowania, ławka wielotłokowa jest wyjątkowa pod względem wysokiej wydajności. Tworzy kombinację dziesięciu cylindrów hydraulicznych zainstalowanych wzdłużnie i dziesięciu pionowo na innowacyjnym fundamencie wibracyjnym, który powoduje, że pojazd zamocowany w odpowiednim położeniu wibruje w ukierunkowany sposób. Na każde koło, a w przypadku opon bliźniaczych, na każdą parę kół, zamontowano po jednym cylindrze działającym pionowo i wzdłużnie.
Podstawa wibracyjna opiera się na fundamencie betonowym i przed każdą próbą wibracyjną jest podnoszona za pomocą sprężystych elementów pneumatycznych i oddzielana od otoczenia. Zapobiega to przenoszeniu wibracji i oscylacji powstałych podczas procedury testowej na budynek stanowiska badawczego. Ławkę wielotłokową napędzana centralny zespół hydrauliczny, składający się z ośmiu pomp o ciśnieniu oleju 280 barów. Każdy cylinder ma dopuszczalne obciążenie wynoszące osiem ton. Przy tym cylindry mogą być sterowane indywidualnie. Oznacza to, że za pomocą stanowiska Multi Piston Bench da się mierzyć, badać i analizować zachowanie się wibracji całych pojazdów o maksymalnie pięciu osiach i maksymalnej długości całkowitej wynoszącej 20 metrów. Szerokość rozstawu kół jest zmienna – można ją ustawić na dowolną wartość w zakresie od 1,77 m do 2,06 m. Na obiekcie tym istnieje możliwość badania pojazdów z naczepami lub przyczepami o szerokości do 2,50 m i maksymalnej wysokości 5,30 m.. Maksymalne obciążenie kół równa się osiem ton, a maksymalna łączna masa może dochodzić do 60 ton.
Ciepło i zimno: wysokowydajna komora do testów klimatycznych
Wysoce wydajna komora do testów klimatycznych w EVZ w Wörth została od początku zaprojektowana do użytku również do prób pojazdów napędzanych energią elektryczną i wodorem. Korzyść: w przeciwieństwie do rzeczywistych testów na miejscu, na przykład w Finlandii czy Hiszpanii, komora do testów klimatycznych przez cały rok umożliwia elastyczne odtwarzanie symulowanych warunków klimatycznych w porównywalnych warunkach środowiskowych.
Komora klimatyczna pracuje w zakresie temperatur od -40°C do +70°C. Oprócz temperatury ma kontrolę wilgotności, umożliwiającą ustawienie różnych poziomów wilgotności do 100 procent, zgodnie z wymaganiami, w granicach praw fizyki. Współczynnik zmiany temperatury dla ustawień temperatury i określenia wilgotności wynosi 1,0 kelwina lub jeden stopień Celsjusza na minutę; żądane wartości można określić z dużą precyzją. Oznacza to, że innowacje techniczne oraz funkcje mechaniczne, elektryczne i zapewniające komfort, takie jak klimatyzacja, zarówno w przypadku napędów konwencjonalnych, jak i alternatywnych, da się testować w warunkach klimatycznych od arktycznego po subtropikalny.
W Komorze Badań Klimatycznych jest miejsce dla dwóch ciągników siodłowych. W tej komorze są przeprowadzane szeroko zakrojone testy zachowania różnych systemów w zmieniających się warunkach temperaturowych i wilgotnościowych. Optymalizacja zachowania zimnego rozruchu pojazdów spalinowych i elektrycznych to ważny element w tym zakresie. W przypadku e-ciężarówek najważniejszymi aspektami testowania są zarządzanie akumulatorem i jego ładowanie (SoC).
W Komorze Klimatycznej są badane klimatyzacja kabiny kierowcy oraz stan i skuteczność izolacji przed zimnem i ciepłem stosowanych w pojazdach. Ponadto testy funkcjonalne elementów mechanicznych i elektrycznych, takich jak układ kierowniczy czy siłowniki wywrotu i przedniej maski, są przeprowadzane w różnych warunkach klimatycznych. Podobnie opcjonalne wyposażenie ciężarówek przeznaczone specjalnie do użytku w krajach skandynawskich poddaje się procedurom sprawdzającym prawidłowe działanie w arktycznym mrozie.
Ochrona i bezpieczeństwo podczas ekstremalnych upałów i mrozów
Na potrzeby prób komorę do testów klimatycznych wyposażono w urządzenia zabezpieczające, w tym system wentylacji spalin i system ostrzegania o gazie w przypadku ulatniania się tlenku węgla, wodoru lub metanu. W sytuacji bezpośredniego zagrożenia trzystopniowe optyczne i akustyczne systemy ostrzegawcze wzywają osoby do natychmiastowego opuszczenia komory klimatycznej. Co więcej, system ostrzegania ma bezpośrednie połączenie z zakładową strażą pożarną. Środki bezpieczeństwa obejmują również wymóg, aby centrum kontroli było obsadzone podczas trwającej procedury badawczej, dopóki w komorze znajdują się osoby. Obowiązują rygorystyczne wymagania dotyczące dostępu, a wnętrze Komory Testów Klimatycznych jest stale monitorowane przez kamery: pracownikom nie wolno wchodzić do komory ani przebywać w niej samodzielnie lub bez odzieży ochronnej. Zawsze są obecne dwie osoby z personelu, a każda osoba wchodząca do komory przy temperaturach poniżej -25°C musi przedstawić zaświadczenie lekarskie. Powyżej +50°C żaden członek personelu nie może zaś przebywać w komorze do testów klimatycznych.
Dodatkowe procedury testowe: sprawdzanie w rzeczywistych warunkach
Wyniki prób uzyskiwane w warunkach laboratoryjnych w placówkach badawczych są na bieżąco porównywane z wynikami uzyskanymi podczas jazd testowych, często kilkutygodniowych, na zewnętrznych drogach testowych w całej Europie, zazwyczaj w ekstremalnych warunkach rzeczywistych, a następnie poddawane sprawdzeniu na miejscu pod kątem powtarzalności. W grę wchodzi wpływ takich czynników, jak zamarznięte lub zmiękczone pod wpływem ciepła jezdnie, wpływ promieniowania słonecznego oraz warunki świetlne i wiatrowe, gdyż nie można ich odtworzyć w stacjonarnych warunkach testowych. Testy te obejmują na przykład drogi testowe w regionach takich jak Rovaniemi na kole podbiegunowym w Finlandii, gdzie zimą jest bardzo zimno (próby zimowe) lub w Sierra Nevada w Andaluzji na południu Hiszpanii, gdzie latem robi się niezwykle gorąco (próby letnie). Umożliwia to kompleksowe testowanie, zabezpieczanie i optymalizację funkcji każdego indywidualnego systemu operacyjnego oraz akumulatorowego.
Już latem ubiegłego roku Mercedes-Benz Trucks zakończył letnie testy akumulatorowo-elektrycznego eActrosa 600 do transportu dalekobieżnego. Inżynierowie testowi spędzili około pięciu tygodni na próbach e-ciężarówki tworzącej zestaw o masie całkowitej 44 tony i ładowności około 22 ton. Powyższe odbywało się w bardzo wysokich temperaturach do +44°C w południowej Hiszpanii. Zakres badań obejmował prawidłowe działanie układu klimatyzacji przy dużych upałach, wydajność układu napędowego elektrycznego i zarządzanie temperaturą akumulatora, aż po pomiary podczas ładowania na stacjach szybkiego ładowania. Po zakończeniu prób prototypowi udało się poza tym o własnych siłach pokonać dystans ponad 2000 km.

     Tekst :Jarosław Brach

     Zdjęcia: Producent