Dynamisk bromstestning av jordförflyttningsmaskiner

För att minimera risker och bevisa deras “trafiksäkerhet” genomgår hjullastare för jordförflyttning kvalitetsprovning och tester innan de tas i bruk i gruvmiljöer.

Ett Dewesoft bromstestsystem har hjälpt BEML Ltd. att mäta bromsprestandaparametrar och verifiera dem mot acceptanskriterier enligt internationella standarder samt uppfylla kraven från gruvmyndigheten i Indien (DGMS).

Den industriella gruvsektorn bidrar med 2,49 % av Indiens BNP, och Indiens regering har presterat väl i rankningen “Ease of Doing Business” genom att tillåta utländska direktinvesteringar.

Federation of Indian Chambers of Commerce & Industry (FICCI) har identifierat gruvindustrins bidrag som en av de viktigaste drivkrafterna för att uppnå tvåsiffrig tillväxt i Indiens BNP under de kommande åren.

Den snabba expansionen inom prospektering och utvinning inom gruvindustrin medför också en oroande fråga kring den operativa säkerheten hos gruvmaskiner. BEML är en av Indiens största OEM-tillverkare inom gruv- och anläggningsmaskiner och utvecklar jordförflyttningsmaskiner såsom:

• bandtraktorer,

• dumprar,

• grävmaskiner och

• lastare.

Jordförflyttningsmaskiner, regulatoriska krav

Hjullastare för jordförflyttning genomgår vanligtvis kvalitetsprovning och tester innan de tas i drift i gruvmiljöer. Directorate of General Mines Safety (DGMS) i Indien har fastställt ett flertal normer och regler för att minimera riskerna vid drift av lastare i krävande arbetsmiljöer.

Särskilt hjullastare måste, utöver att uppfylla kraven enligt DGMS riktlinjer, även visa sin “trafiksäkerhet” enligt reglerna i Central Motor Vehicle Rules (CMVR), utfärdade av Indiens regering. Bromstestsystemets prestanda för dessa maskiner måste verifieras enligt standarder som ISO 3450, IS 16479 och Automotive Industry Standards (AIS 143).

Testplanen för bromsprestanda omfattar vanligtvis mätning av bromssträcka samt maskinens förmåga att hålla position på föreskrivna lutningar under påverkan av parkerings- och färdbromsar.

Testmetodik

En maskin måste testas under två olika förhållanden:

• Dynamiskt bromstest och

• Hållning i lutning.

Utrustningen tillåts genomgå bromsinkörning, vilket är ett förberedande arbete för bromsbeläggen, och när testet väl har börjat är ytterligare justering av bromsbeläggen inte tillåten. Inledningsvis körs maskinen i 30 km/h under 10 minuter för att värma upp systemet och tas därefter till testbanan med dimensioner enligt Figur 1.

Testbanan är hård och ren, vilket möjliggör bästa möjliga demonstration av bromsprestanda. BEML har möjlighet att testa maskinen vid olika hastigheter och lutningar enligt ISO-standarder.

Testbanan är uppbyggd av betong och vägens längd är cirka 1,4 km, med en cirkulär sektion i slutet med en diameter på 32 m för att mäta maskinernas svängradie.

Den initiala friströmshastigheten definieras i ISO 3450 som 80 % av maskinens maximala hastighet eller 32 km/h, beroende på vilket som är högst.

Mätuppställning

Testuppställningen består av följande steg:

Förberedelse av maskinen för optimal bromsprestanda genom inkörning av bromsarna.

Kraftpedalsensor, mäter pedalkraften och används även som bromstriggersignal.

DS-VGPS GNSS-positioneringsenhet placerad nära föraren, mäter fordonets dynamiska parametrar.

DS-IMU1 tröghetsmätenhet med antenn monterad ovanpå maskinen, mäter fordonets dynamiska parametrar.

Konfiguration av enheterna i DewesoftX datainsamlingsprogramvara.

Synkronisering av givare med DEWE-43A datainsamlingssystem.

Under mätningen registreras händelser genom kontinuerlig datainsamling för att fånga dynamiska parametrar såsom:

• förflyttning,

• hastighet,

• acceleration,

• kraftvariation från pedalsensorn.

Formeln för bromssträcka för olika jordförflyttningsmaskiner visas i figur 5 och 6. Bromssträckan mäts genom flera testomgångar vid en fri hastighet på 32 km/h, där en tolerans på ±2 km/h tillämpas för varje test.

Stegen som ingår i genomförandet av dynamisk bromsmätning är:

• Uppnå en initial hastighet V enligt testkraven, för den aktuella maskinen är den hastighet som ska uppnås före bromsning 32 km/h.

• Utför full inbromsning (3 testomgångar) när maskinen når den punkt där en signalman är placerad.

• Mät dynamiska parametrar såsom förflyttning, hastighet och acceleration som funktion av tid.

Testbanan är 1400 m lång och ger tillräckligt utrymme för att accelerera fordonet till 32 km/h samt bibehålla en stabil hastighet.

Vid test av hållning i lutning körs maskinen till lutningsområdet, och parkeringsbromsen samt färdbromsen testas för sin förmåga att hålla maskinen stilla på den föreskrivna lutningen. För de förhållanden som anges i standarderna gäller följande:

Färdbromsen måste kunna hålla maskinen på en lutning på 25 % (14 grader) utan någon däckrörelse.

Parkeringsbromsen måste kunna hålla maskinen på en lutning på 20 % (11 grader) utan någon däckrörelse.

Analys av testparametrar

Enligt kraven från DGMS och CMVR måste jordförflyttningsmaskinen uppfylla kraven som anges i figur 5 och 6.

Maximal bromssträcka (s) i meter

Maximal bromssträcka (s) i meter

Dewesofts bromstestsystem användes för att beräkna bromssträckan med hjälp av fordonsdynamiska data som registrerats via DS-IMU1- och DS-VGPS-enheter.

Dewesoft Brake Test är en allt-i-ett-lösning för bromstestning av fordonsbromsar och ABS-system, som även kan konfigureras för att testa bromskomfort och fordon med regenerativa bromssystem. Systemet använder GPS/GLONASS-baserad mätning med 100 Hz eller en tröghetsmätenhet för att uppnå högsta möjliga noggrannhet.

Acceptanskriterier

Utifrån de tekniska specifikationerna för lastarmaskinen listas acceptanskriterierna enligt DGMS- och CMVR-kraven nedan.

Lösning och slutsats

Den bromssträcka som beräknades med DewesoftX-programvaran låg långt under de värden som krävs och beräknas enligt standarderna ISO 3450 och IS 16479.

Dewesofts systemlösning har hjälpt oss att mäta bromsprestandaparametrar och verifiera dem mot acceptanskriterierna för bromstest enligt gällande internationella standarder.

Bromstestsystemet uppfyller kraven från både Directorate of General Mines Safety (DGMS) och CMVR Rule 96-A, vilket är ett obligatoriskt regelverk för att bevisa “trafiksäkerheten” hos våra jordförflyttningsmaskiner.

Efter testet genererades en efterlevnadsrapport baserad på de uppmätta värdena i “Brake performance test”, och den användes som ett av kvalificeringskriterierna för att leverera våra hjullastare till en av våra kunder inom kolgruvindustrin i Indien.