Elektrohydraulické zkušební stroje INOVA zdokonalují funkce významných strojírenských výrobků

Před více než 50 lety byla přijata filosofie optimálního dimenzování strojů vycházející z koincidence (shody) výpočtových metod a experimentů. Německá firma Carl Schenck a americký Material Testing Systems (MTS) vyvinuly první vícekanálové elektrohydraulické systémy pro letecký a automobilový průmysl. Uspořádání předvýrobních činností při výzkumu a vývoji složitějších strojů dynamicky namáhaných v provozu se ustálilo v technicky nejvyspělejších státech počátkem 70. let. Pro zatěžování vzorků konstrukčních materiálů a jednoduchých součástek se používají systémy jednokanálové pro zatěžování v jednom směru a až 6kanálové pro kombinované zatěžování v tahu a tlaku a v torzi ve více směrech současně. Pro zatěžování v tahu a tlaku se používají lineární hydromotory a pro zatěžování torzi torzní hydromotory. Konstrukce automobilů, letadel, kolejových vozidel a dalších strojírenských výrobků, případně jejich částí jsou zatěžovány vícekanálovými systémy. Automobily jsou zatěžovány čtyř až 26kanálovými systémy. Pro rozsáhlé konstrukce dopravních letadel slouží až 100kanálové systémy, jejichž jednotlivé kanály mají nastavený průběh i definovaný vztah zatěžovacích sil. Součástí rozsáhlých elektrohydraulických systémů jsou měřicí ústředny pro senzory mechanických veličin umístěných v kritických místech zatěžovaných objektů, jejichž měřicí signály z kovových tenzometrů nebo senzorů parametrů mechanického kmitání (nejčastěji dráhy nebo zrychlení) charakterizují vhodnost konstrukčního řešení s ohledem na mechanickou pevnost a spolehlivost. Ve více případech tato měření umožňují zamezit lokálnímu rezonančnímu kmitání konstrukce. Při optimálním navrhování strojů dynamicky zatěžovaných v provozu je hlavním problémem při co nejmenší hmotnosti a volbě konstrukčních materiálů docílit odstranění kritických míst, která mohou v provozu ohrozit z pevnostních důvodů spolehlivost konstrukčního řešení. Při těchto řešeních je třeba znát provozní namáhání mechanické konstrukce i možnost jejího přetížení v provozu. V České republice funguje přibližně 40 zkušeben využívajících zkušební stroje pro experimenty s materiálovými vzorky a součástkami strojů. V 10 zkušebnách jsou k dispozici elektrohydraulické systémy s více kanály ke zkouškám celých konstrukcí. Dosud v této technice zaostáváme za průmyslově nejvyspělejšími státy. Proto byly do provozu uvedeny na technických vysokých školách v Praze a v Brně zkušebny vybavené moderními elektrohydraulickymi systémy vyrobenými českou firmou INOVA. PODLE POŽADAVKŮ ZAKAZNIKA Pozoruhodnou zvláštností nabídek INOVY je, že na rozdíl od konkurenčních firem vyrábějících klasické elektrohydraulické stroje a systémy dodává klasické i unikátní typy optimálně vyhovující žádanému účelu. To je sílící trend v této oblasti zkušební techniky z technických i ekonomických důvodů. Příkladem klasického zkušebního stroje je univerzální zkušební stroj FU 160 pro statické a dynamické zkoušky materiálových vzorků nebo komponent strojů. Zkušební stroj je vybaven hydraulickými upínači, které umožňují rychlé a přesné upnutí zkušebních vzorků. Horní příčník rámu zkušebního stroje má úplné hydraulické ovládání. Přestavení příčníku do nové polohy při změně délky zkušebního vzorku nastane po pouhém stisku ovládacího tlačítka – následuje automatický cyklus hydraulického uvolnění příčníku, přestavení polohy příčníku a jeho opětovného zpevnění. Stroj na zkoušení ložisek vzdušných elektráren je příkladem vysoce specializovaného stroje určeného pro zkoušení jednoho typu vzorku. Umožňuje zkoušet ložiska o průměru do 3 m silami přesahujícími 500 tun, a to za současné rotace zkušebního ložiska. Kromě měření deformací ložiska lze měřit s vysokou přesností při tak velkém osovém a příčném zatížení i krouticí moment potřebný pro rotaci ložiska. Zkušební stroj lze využít jak pro měřicí účely, tak pro zjišťování životnosti ložisek při provozu pod programovatelným zatížením. Jedním z nejdůležitějších úkolů zkušebnictví je zkoušení osobních automobilů a jejich komponent, umožňující věrnou simulaci namáhání nápravy automobilů. Stroj namáhá nápravu 12 hydromotory, to je 6 hydromotory každou poloosu. Šest hydromotorů umožňuje současné řízené namáhání se 6 stupni volnosti – to je v šesti nezávislých směrech. Jedná se o tři přímočará zatížení – svislá, podélná a příčná síla a o tři torzní zatížení – brzdný moment, řídicí moment a příčný klopný moment kola. Vhodným výběrem charakteristických zatěžovacích signálů je možno ověřit provozní životnost nápravy ve velmi krátké době. Dynamické zkoušky se rozšiřují od osobních automobilů i na vozidla s podstatně větší hmotností, u nichž nebylo dynamické zkoušení v minulosti běžné. Příkladem je zkušební stroj pro zkoušky traktorů. S ohledem na hmotnost zkušebního vzorku je zkušební stroj vybaven výkonnými hydromotory a je proto i podstatně energeticky náročnější než zkušební stroje na osobní automobily. I při této vyšší energetické náročnosti je však zkušební stroj ekonomicky výhodný, protože umožní zkrátit dobu zkoušek a optimalizovat konstrukci traktoru. Vlastní přínos zkoušek je pak zejména minimalizace hmotnosti, snížení poruchovosti a prodloužení životnosti výrobku – v tomto případě traktoru Důležitou komponentou osobních automobilů je řízení. Z původního mechanického řízení se postupem času vyvinul složitý výrobek obvykle s elektrickým posilovačem s možností programování pracovních režimů řídicí jednotkou v automobilu na základě rychlosti jízdy a dalších nastavených parametrů. Zkušební zařízení na umožňuje komplexní zkoušení vlastností řízení s elektrickým posilovačem v různých pracovních režimech a dále ověřování životnosti a spolehlivosti těchto řízení. Zkoušky jsou prováděny při různých teplotách a stavech napájecího elektrického systému automobilu. Jsou simulovány typické pracovní režimy, jako studený ranní start, dálniční provoz, městský provoz a další. Specializovaným strojem je i stroj určen ke zkoušení svařenců kombinovaným zatížením v tahu/tlaku a krutu. Kombinace těchto zatížení umožňuje vytvořit zatížení, ke kterému dochází u řady konstrukcí. Zařízení umožňuje řídit a měřit velmi přesně obě zatížení – lineární a torzní, kterými je zkušební vzorek namáhán. Současná ekonomická krize značně zvýšila konkurenci na světovém trhu. Výrobci automobilů, kolejových vozidel i dalších strojírenských výrobků z různých oborů zvyšují často technickou úroveň výrobků experimentálním výzkumem a vývojem. Využívání elekrohydraulických strojů a systémů INOVA v různých průmyslových oborech je univerzální a vykazuje pozitivní výsledky. Ing. Jiří Černohorský, DrSc.