Nie ulega wątpliwości, że badania trakcyjne są najbardziej wiarygodnymi badaniami pojazdów samochodowych. Jednak liczne trudności, jak chociażby problemy z zapewnieniem powtarzalnych warunków klimatycznych są istotnymi ograniczeniami takich pomiarów. Stąd też, w ostatnim czasie, coraz częściej można spotkać się z próbami zastępowania badań drogowych badaniami laboratoryjnymi, prowadzonymi na specjalnych stanowiskach.

Okazuje się, że laboratoryjne symulowanie rzeczywistych warunków pracy hamulców, a więc prowadzenie bardzo realistycznych badań, jest możliwe. Niemniej należy dysponować odpowiednimi środkami technicznymi niezbędnymi do ich realizacji, co z kolei wiąże się z koniecznością poniesienia znacznych nakładów finansowych.

W maju tego roku, w Dziale Badań i Rozwoju firmy LUMAG, zostało uruchomione nowe urządzenie badawcze, tj. dynamometryczne stanowisko bezwładnościowe z funkcją badań NVH (Noise, Vibration, Harshness – hałas, drgania, szorstkość). Zainstalowane stanowisko jest pierwszym tej klasy urządzeniem w Polsce, a jego koszt zamknął się w kwocie 0,9 mln EUR. Urządzenie przeznaczone jest do badania układów hamulcowych pojazdów osobowych oraz dostawczych.

Aby w pełni poznać zalety i szereg możliwości tego urządzenia, jak również jego niebagatelny wpływ na rozwój materiałów ciernych, warto zaznajomić się z jego ogólną budową i zasadą działania.

Niewątpliwie, przy realizacji wszelkich badań układów hamulcowych (zwłaszcza badań NVH), najważniejszymi parametrami są takie elementy jak: prędkość, temperatura hamulców, ciśnienie w układzie hamulcowym, ale także masa hamowanego pojazdu (czyli symulacja bezwładności pojazdu) oraz praca całego zawieszenia. Czynniki te są konieczne do zrealizowania założenia, aby hamulec zainstalowany na stanowisku był poddany takim samym warunkom eksploatacji jak rzeczywisty układ hamulcowy zainstalowany w pojeździe. Aby w sposób precyzyjny odtworzyć wszystkie powyższe parametry pracy układu hamulcowego, stanowisko musi być wyposażone w takie elementy jak: silnik elektryczny (służący do napędu) oraz strefę pomiarową, zlokalizowaną w specjalnej dźwiękochłonno–izolacyjnej komorze klimatycznej. Ale przede wszystkim, stanowisko musi posiadać funkcję precyzyjnego odtworzenia bezwładności pojazdu.

Najistotniejszą cechą nowego stanowiska bezwładnościowego zainstalowanego w LUMAG, jak sama nazwa wskazuje, jest właśnie możliwość odtworzenia bezwładności rzeczywistego pojazdu. Elementem odpowiedzialnym za symulację bezwładności pojazdu, a więc za wytworzenie zastępczej energii kinetycznej, jest zespół obrotowych kół masowych, które obracają się z taką samą szybkością kątową jak koła rzeczywistego pojazdu. Wytworzona w ten sposób zastępcza energia kinetyczna jest w trakcie badania rozpraszana przez badany układ hamulcowy. Oczywiście stanowisko zapewnia możliwość regulowania wielkości tej masy wirującej oraz jej szybkości początkowej. Poza tym możliwa jest regulacja siły nacisku klocków hamulcowych na powierzchnie tarczy, temperatury elementów układu hamulcowego, a także kontrola warunków klimatycznych, a więc wszystkich parametrów charakterystycznych dla procesu hamowania rzeczywistego pojazdu.

Niezwykle istotnym wyposażeniem stanowiska bezwładnościowego z funkcją badań NVH jest specjalna komora dźwiękochłonno–izolacyjna. Zadaniem tej komory jest przede wszystkim zapewnienie właściwego środowiska akustycznego wewnątrz komory, a więc odwzorowanie własności akustycznych pojazdu w trakcie jego normalnej eksploatacji. Opisując środowisko akustyczne, w którym porusza się rzeczywisty pojazd, przyjmuje się, że najbardziej zbliżone warunki można uzyskać w polu częściowo swobodnym. Realizację tych założeń, doskonale spełnia specjalna obudowa składająca się z dźwiękochłonnych ścian i sufitu oraz z odbijającej podłogi. Ta specjalna komora ma też jeszcze jedno zadanie, mianowicie spełnia funkcję komory klimatycznej, a więc umożliwia prowadzenie badań przy zmiennych warunkach termicznych oraz zmiennej wilgotności. Kontrolowanie temperatury i wilgotności umożliwia realizację badań dla skrajnie różnych, ale jednocześnie precyzyjnie powtarzalnych warunków klimatycznych. Najnowsze międzynarodowe procedury testowe wymagają odtwarzania tego typu warunków, stąd stanowiska badawcze z komorami klimatycznymi stają się niezbędnym elementem w procesie badania układów hamulcowych. W tym miejscu warto wspomnieć, że poziom ciśnienia akustycznego tła wewnątrz komory nowego dynamometru LUMAG nie przekracza 60 dB (A). Oczywiście strefa pomiarowa wewnątrz komory jest wyposażona w odpowiednie oprzyrządowanie, niezbędne do realizacji pomiarów wibroakustycznych, a więc w mikrofony oraz przetworniki drgań.

Dla zrealizowania jak najwierniejszego odwzorowania rzeczywistej zabudowy układu hamulcowego w pojeździe, stanowisko bezwładnościowe zainstalowane w LUMAG, umożliwia zamontowanie całego zawieszenia jednego koła pojazdu, a więc kompletnego układu hamulcowego, piasty, kolumny Mcpherson’a wraz z wahaczami i gumowymi elementami sprężystymi. Taki montaż układu hamulcowego jest niezbędny, gdyż umożliwia idealne odwzorowanie warunków pracy układu hamulcowego w rzeczywistym pojeździe. Jest to szczególnie istotne w przypadku pomiaru procesów wibroakustycznych towarzyszących pracy hamulców.

Warto podkreślić, że stanowisko bezwładnościowe z funkcją badań NVH jest najczęściej stosowanym urządzeniem do laboratoryjnych pomiarów procesów wibroakustycznych pochodzących od układu hamulcowego. Cyfrowy system sterowania przebiegiem badania z możliwością odwzorowywania dowolnej charakterystyki oporów ruchu pojazdu, a także automatyczna kontrola przebiegu testu, umożliwiają najbardziej ekonomiczny i wydajny sposób wykonywania takich pomiarów. Z kolei, idealne odwzorowanie zabudowy hamulca, jak również specjalna komora klimatyczna, w połączeniu z precyzyjną symulacją bezwładności pojazdu, zapewniają bardzo realistyczne i powtarzalne warunki przeprowadzania badań. Nowe stanowisko, poza oczywistym obniżeniem kosztów badań i skróceniem procedury badawczej, pozwala skupić się na jednym szczególnym aspekcie działania hamulców, na przykład: na ich skuteczności, czy na pomiarze procesów wibroakustycznych pochodzących od układu hamulcowego.

Posiadanie go przyspieszy zakończenie prac nad nowym projektem poszerzenia oferty o klocki hamulcowe BRECK dedykowane wymagającym pojazdom klasy premium.

Na koniec, dla zwolenników parametrów technicznych, przedstawiamy kilka najważniejszych parametrów charakteryzujących nowe urządzenie LUMAG:

            – moc:                                                                             258 kW

            – prędkość obrotowa:                                                  2800 obr/min

            – moment obrotowy:                                                    1900 Nm

            – symulowana temp. w strefie pomiarowej:           -20 ÷ +50°C

            – symulowana wilgotność w strefie pomiarowej:  10% ÷ 90%

            – poziom ciśnienia akustycznego tła:                       60 dB (A)