Bharat Earth Movers Ltd. (BEML), India
Di Jagannathan.V, Senior Manager, Sharath babu HS, Manager
Gadi Giridhar Kumar, Assistant General Manager, BEML Ltd, Karnataka, India.

BEML Earth Mover and LoaderRuspa BEML

Per ridurre al minimo i rischi e dimostrare la loro "idoneità alla circolazione su strada", le macchine movimento terra vengono sottoposte a test di qualità (es. brake test) prima di essere utilizzate nei terreni minerari.

Un sistema di test dei freni Dewesoft ha aiutato la BEML Ltd. a misurare i parametri relativi alle prestazioni dei freni. Il sistema Dewesoft è stato utilizzato anche per verificare i freni rispetto ai criteri di accettazione dei test prescritti dagli standard internazionali e soddisfare, quindi, i requisiti della Mines Regulating Authority in India (DGMS).

BEML logo

Il settore minerario industriale contribuisce al 2,49% del PIL indiano ed il fatto che il governo indiano abbia ottenuto un ottimo piazzamento nella speciale classifica "Facilità di fare affari", ha fatto aumentare considerevolmente gli investimenti esteri diretti. La Federation of Indian Chambers of Commerce & Industry (FICCI) ha identificato il contributo dell'industria mineraria come uno dei fattori chiave per raggiungere una crescita a due cifre del PIL indiano nei prossimi anni.

La rapida espansione nell'esplorazione e nell'estrazione mineraria introduce anche una preoccupazione allarmante per la sicurezza operativa delle macchine minerarie. BEML è il più grande OEM indiano nel settore delle macchine minerarie ed edili e sviluppa macchine che movimentano il terreno come:

  • dozer, 
  • dumper, 
  • escavatore 
  • pala caricatrice.

BEML heavy machineryBEML è il produttore di tutti i tipi di macchine movimento terra e di altri macchinari edili pesanti

Macchine Movimento del Terra - Requisiti Normativi

Le macchine movimento terra vengono generalmente sottoposte a test e prove di qualità prima di essere messe in servizio sui terreni minerari. La Direzione Generale della Sicurezza delle Miniere (DGMS) del governo indiano ha stabilito numerose norme e regolamenti per ridurre al minimo il rischio associato alle operazioni dei macchinari in ambienti di lavoro impegnativi.

Soprattutto le pale degli escavatori, pur mantenendo i requisiti di conformità definiti dalle linee guida DGMS, dovrebbero anche rispettare le norme notificate dal governo indiano sui veicoli a motore centrale (CMVR). Le prestazioni di queste macchine devono essere testate per vari standard come ISO 3450IS 16479 e gli standard dell'industria automobilistica (AIS 143).

Il test per verificare le prestazioni dei freni comprende tipicamente la misura della distanza di arresto e la capacità della macchina di mantenersi sulla carreggiata in condizioni di pendenza prestabilite sotto l'influenza dei freni di stazionamento e di servizio.

Metodologia di test

Una macchina deve essere testata per due diverse condizioni:

  1. Prova di frenata dinamica 
  2. Tenuta in pendenza.

Per il test viene consentita la lucidatura dei freni, lavoro preparatorio per le guarnizioni dei freni e una volta iniziata la prova, non è permessa un'ulteriore regolazione delle guarnizioni dei freni. Inizialmente, la macchina viene utilizzata a 30 km/h per 10 minuti per riscaldare il sistema e viene quindi portata in una pista di prova con le dimensioni delineate nella Figura 1.

Figura 1. Pista di prova con segnalatore di posizione.

La pista di prova è il luogo che consente di valutare al meglio le prestazioni dei freni. BEML ha la possibilità di testare la macchina alle varie velocità e pendenze stabilite dagli standard ISO.

La pista di prova è in cemento e la lunghezza della strada è di circa 1,4 km con una sezione circolare finale di 32 m di diametro per misurare il raggio di sterzata delle macchine.

La velocità iniziale è definita nella  ISO 3450. Questa può corrispondere o all'80% della velocità massima della macchina oppure  essere pari a 32 km/h, a seconda di quale sia maggiore.

Setup di Misura

La configurazione del test è costituita dai seguenti passaggi:

Figura 2. Configurazione della strumentazione per il test freni.

Figura 3. Prova freno - Configurazione dell'attrezzatura.

Durante la misura, i dati vengono registrati in continuo per acquisire parametri dinamici come spostamento, velocità ed accelerazione insieme alla variazione di forza dal sensore del pedale.

La formula della distanza di arresto per diverse macchine movimento terra è riportata in tabella 1 e 2. La distanza di arresto è misurata in più prove per una velocità di prova della macchina a flusso libero di 32 km/h, come applicabile, entro una tolleranza di ± 2 km/h per ciascuna prova.

DEWE-43A data acquisition systemSistema di acquisizione dati DEWE-43A

I passaggi coinvolti nell'operazione per la misura dinamica del freno sono:

  1. Raggiungere una velocità iniziale come da requisiti di prova. Per la macchina in esame la velocità iniziale da raggiungere prima dell'azionamento del freno è di 32 km/h.
  2. Una volta che la macchina ha raggiunto il punto in cui è posizionato un segnalatore, effettuare la frenata completa (3 prove).
  3. Misura dei parametri dinamici come spostamento, velocità e accelerazione rispetto al tempo.

La pista di prova è lunga 1400m ed offre ampio spazio per l'accelerazione del veicolo fino a 32 km/h e per mantenere una velocità costante.

Slope holding testFigura 4. Prova di tenuta in pendenza.

Nella prova di tenuta in pendenza, la macchina viene portata nell'area in pendenza e i freni di stazionamento e di servizio sono testati secondo la capacità di tenuta di strada della macchina sulla pendenza prescritta. Le condizioni prescritte nella normativa sono:

  • Il freno di servizio deve mantenere la macchina con una pendenza del 25% (14 gradi) senza alcun movimento dei pneumatici.
  • Il freno di stazionamento deve mantenere la macchina in una pendenza del 20% (11 gradi) senza alcun movimento dei pneumatici.

Analisi dei parametri di prova

Secondo i requisiti DGMS e CMVR, la macchina movimentazione di terreno deve soddisfare i requisiti indicati nelle tabelle 1 e 2.

  Distanza (s) di arresto massima in metri 
Tipi di macchina Freno di servizio Freno secondario
Ruspe, dumper a telaio rigido e dumper a telaio articolato con massa di prova macchina <32000 kg e dumper semirimorchi di qualsiasi massa v2/ 44 + 0.1 (32- v) v2/ 30 + 0.1 (32- v)
Ruspe, dumper a telaio rigido e dumper a telaio articolato con massa di prova macchina> 32000 kg e dumper semirimorchi di qualsiasi massa v2 / (48- 2.6 alpha) v2 / (34- 2.6 alpha)
Compattatori 0. 2 (v+5) + v2/150 0. 4 (v+5) + v2/75
Tutte le altre macchine per movimentazione di terreno, compresi i rimorchi trainati con carichi utili 0. 2 (v+5) + v2/160 0. 2 (v+5) + v2/80
v - velocità iniziale in km/h    
alpha - pendenza del test, percentuale compresa tra l'8% e il 10%    

Tabella 1. Distanza di arresto secondo ISO 3450.

  Distanza (s) di arresto massima in metri
Tipi di macchina Freno di servizio
  Freno secondario
Ruspe, dumper a telaio rigido e dumper a telaio articolato con massa di prova macchina <32000 kg e dumper semirimorchi di qualsiasi massa v2/ 44 + 0.1 (32- v) v2/ 30 + 0.1 (32- v)
Ruspe, dumper a telaio rigido e dumper a telaio articolato con massa di prova macchina> 32000 kg e dumper semirimorchi di qualsiasi massa v2 / (46- 2.6 alpha) v2 / (34- 2.6 alpha)
Compattatori 0. 2 (v+5) + v2/150 0. 4 (v+5) + v2/75
Tutte le altre macchine per movimentazione di terreno, compresi i rimorchi trainati con carichi utili 0.15 v + v2/13 0. 4 (v+5) + v2/80
v - velocità iniziale in km/h    
alpha - pendenza del test, percentuale compresa tra l'8% e il 10%    

Tabella 2. Distanza di arresto secondo IS 16479.

La soluzione test di frenata Dewesoft è stata utilizzata per calcolare la distanza di arresto utilizzando i dati di dinamica del veicolo registrati tramite unità DS-IMU1, DS-VGPS.

Il test di frenata Dewesoft è una soluzione di test dei freni all-in-one per testare i freni dei veicoli e i freni ABS che può essere anche configurata per testare il comfort di frenata e veicoli con sistemi di frenata rigenerativa. Utilizza un sistema di misura inerziale o GPS/GLONASS a 100 Hz per ottenere la massima precisione possibile.

Criteri di accettazione

Dalle specifiche tecniche della pala caricatrice, i criteri di accettazione, per i requisiti DGMS e CMVR, sono elencati di seguito.

Acceptance criteria as per DGMS & CMVR requirementsFigura 5. Criteri di accettazione secondo i requisiti DGMS e CMVR.

Soluzione e Conclusione

La distanza di arresto rilevata utilizzando il software Dewesoft X è risultata molto al di sotto dei valori richiesti dagli standard ISO 3450 e IS 16479.      

Il sistema Dewesoft ci ha aiutato a misurare i parametri delle prestazioni dei freni e a verificarli rispetto ai criteri di accettazione del test dei freni, secondo gli standard internazionali prescritti.

Il sistema di prova dei freni soddisfa i requisiti sia della Direzione Generale per la Sicurezza nelle Miniere (DGMS) sia della Legge 96-A del regolamento CMVR, che è un regolamento vincolante per dimostrare il "controllo tecnico" della nostra macchina.

Dopo il test, è stato generato il report di conformità basato sui valori misurati nel "Test delle prestazioni dei freni" e utilizzato come uno dei criteri di qualificazione, per poter utilizzare gli escavatori BEML per l'estrazione del carbone in India.