Испытания
Лаборатории предприятия оснащены как оборудованием ведущих мировых производителей, так и собственными разработками специалистов «БелМага». Здесь проводятся испытания различных изделий на долговечность и износ в полном соответствии с требованиями, предъявляемыми как отечественными, так и зарубежными автопроизводителями. Такие стендовые испытания позволяют полностью сымитировать условия, в которых работает тот или иной узел автомобиля, вплоть до климатических, будь то жара, холод, влага, дорожная грязь.
Данные методики позволяют максимально сократить дорожные испытания изделий, обеспечивая при этом полную достоверность результатов, полученных в условиях лаборатории.
Перед тем, как изготовить опытные образцы шарниров, которые будут подвергнуты комплексу испытаний, моделируются различные режимы нагружения элементов шарнира с применением метода конечных элементов. Этот метод используется для решения задач механики деформируемого тела. В специальную программную САЕ-среду загружается спроектированная 3d-модель шарнира (так называемая математическая модель объекта), которая подвергается различным видам нагружения, что позволяет оценить ряд параметров, напрямую влияющих на безопасность эксплуатации изделия, и, в случае необходимости, внести требуемые изменения в конструкцию и сформировать комплекс требований к свойствам применяемых в изделии материалов ещё до изготовления первых образцов.
Следующие за математическим моделированием стендовые и натурные испытания позволяют оценить функциональные характеристики, безопасность эксплуатации и ресурс изделий и во многих случаях имитируют реальное нагружение шаровых шарниров подвески и рулевого управления в условиях изменяющейся внешней среды — при различных температурах, в атмосфере агрессивных сред с предварительным высокотемпературным и озоновым старением элементов.
Оценка функциональных параметров шаровых шарниров начинается с измерения моментов качания и вращения шаровых пальцев. Характерные значения моментов (моменты страгивания шаровых пальцев при вращении и качании, моменты при установившемся движении, отсутствие заеданий) обеспечивают комфорт управления автомобилем в восприятии потребителя. Измерение моментов выполняется на различных скоростях и при различном нагружении шарниров на испытательном оборудовании, разработанном (включая программное обеспечение) специалистами отдела испытаний НПО «БелМаг».
Жёсткость шарниров существенным образом влияет на их ресурс — низкое значение жёсткости приводит к преждевременному износу и возникновению стуков в подвеске и рулевом управлении в процессе эксплуатации автомобиля. Измерение жёсткости шарниров выполняется на универсальной разрывной машине, оснащённой оптической системой контроля перемещения и силоизмерительным датчиком. Специальное программное обеспечение позволяет в автоматическом режиме строить кривые осевой и радиальной жёсткости шарниров в условиях действия знакопеременных нагрузок.
Тесты на статическую и усталостную прочности шаровых пальцев позволяют полностью исключить вероятность их разрушения при любых пробегах автомобиля во всём диапазоне установленных заводом-изготовителем условий эксплуатации. Тесты на статическую и усталостную прочности выполняются на сервогидравлическом пульсаторе, оснащённом специальными низко- и высокотемпературными камерами, разработанными специалистами НПО «БелМаг». Конструкция пульсатора позволяет устанавливать различную оснастку, обеспечивая тем самым возможность проведения испытаний различных видов шаровых шарниров. Специальное программное обеспечение позволяет задавать различные скоростно-силовые условия нагружения в диапазоне от нескольких единиц до нескольких миллионов циклов, обеспечивая контролируемое нагружение шарниров, сопоставимое с тем, которое возникает в условиях реальных дорожных испытаний.
Являясь одними из самых продолжительных (некоторые из них выполняются в течение нескольких недель) ресурсные испытания шаровых шарниров позволяют подтвердить правильность заложенных в изделие конструкторских решений и гарантируют потребителю его работоспособность в течение установленного периода эксплуатации. Выполняются ресурсные испытания на специализированных стендах, спроектированных и изготовленных как специалистами НПО «БелМаг», так и ведущими европейскими производителями испытательного оборудования. Изделия подвергаются осевому и радиальному нагружению по определённой программе с одновременными качанием и вращением шаровых пальцев в условиях различных температур окружающего воздуха (от −40°С до +90°С) и в различных средах, имитируя работу подвески или рулевого управления автомобиля в реальных условиях. После завершения испытаний на шарнирах выполняются замеры осевого и радиального зазора под нагрузкой и по их величине (зазоров быть не должно) конструкторы принимают решение о соответствии шарниров установленным требованиям.
Проектируя шаровой шарнир, специалисты НПО «БелМаг» стремятся создать его таким, чтобы он обеспечивал незаметную и комфортную для потребителя работу не только в течение гарантийного периода эксплуатации, но и на протяжении всего срока службы изделия — в течение многих тысяч километров после его окончания. Именно поэтому ресурсным и прочностным испытаниям шарниров уделяется так много внимания.
Данные испытания производятся на многочисленных стендах собственного производства НПО «БелМаг». Помимо программируемых нагрузок, которым подвергаются шарниры, процесс испытаний сопровождается также имитированием климатических условий, максимально приближенным к реальным условиям работы шарниров. Для этого используется раствор специального реагента — так называемой «турецкой грязи», которая максимально точно повторяет негативное воздействие окружающей среды на шарнир, работающий в автомобиле.
Оценка герметичности шарнира (а герметичность шарнира критически влияет на его эксплуатационный ресурс) включает испытания, выполняемые по нескольким методикам, в различных средах, с качанием и вращением шаровых пальцев (вода, соляные растворы, «турецкая грязь» при имитации воздействия окружающей среды на систему уплотнения шарнира в процессе эксплуатации), при различных температурах (от −40°С до +80°С), с простым поливом или же подачей воды под высоким давлением (до 120 атмосфер) и с высокой температурой (до +80°С) под разными углами (имитация мойки автомобиля струёй высокого давления). Самое длительное испытание — имитация воздействия окружающей среды — выполняется на специализированном стенде непрерывно в течение 6 недель с последующим контролем содержания воды в смазке шарнира, причём оценка отсутствия воды во внутренних полостях шарнира и в смазке определяется с применением специального оборудования и высокоточных методов химического анализа.
В 2017 году НПО «БелМаг» приобрело уникальный для России стенд, который позволяет проводить климатические испытания шаровых шарниров в условиях воздействия на них окружающей среды. Данная установка управляется посредством специально разработанного совместно со специалистами НПО «БелМаг» программного обеспечения и, помимо прочего, предоставляет ряд уникальных возможностей для проведения испытаний:
- возможность выбрать вид процедуры, в условиях которой будет происходить климатической испытание;
- выбор реагента, который будет использоваться при проведении испытания шарового шарнира (раствор NaCl, «турецкая грязь» с определенным составом, раствор этиленгликоля или простая вода) и вида его воздействия на шарнир (полное погружение или периодический полив во время испытания);
- изменение условий испытания шаровых шарниров (изменение температуры от −40°С до +80°С и влажности от 30% до 80%);
- произвести моделирование работы шарового шарнира (приложить к изделию моменты вращения/качания шарового пальца).
Одновременно на стенд устанавливаются шесть шарниров, которые подвергаются в течение определённого времени воздействию температуры −40°С до +80°С и влажности от 30% до 80%. Вместе с этим в камеру производится подача солевого тумана и «турецкой грязи». Одновременно с этим происходит моделирование работы шарового шарнира в дорожных условиях.
По окончании регламентируемого цикла испытаний с помощью титрования специалисты НПО «БелМаг» выявляют, появилось ли в смазке шарнира количество воды, превышающее допустимый уровень. Оценка этой характеристики позволяет судить о том, справился ли спроектированный шаровой шарнир с климатическим испытанием.
Для более точной оценки полученных в ходе испытаний шаровых шарниров результатов лаборатории НПО «БелМаг» оснащены различным вспомогательным оборудованием. Например, комплекс испытательного оборудования предприятия располагает собственной камерой озонового старения, в которую помещаются чехлы шарниров для того, чтобы понять, в каком состоянии они будут находиться по прошествии установленного времени воздействия окружающей среды.
Для проверки шарниров на соответствие регламентируемым параметрам специалисты НПО «БелМаг» используют специальную климатическую камеру, которая позволяет воспроизвести погодные условия практически любой точки земного шара (от −70°С до +180°С).
Помимо этого, лаборатории НПО «БелМаг» оснащены высокоточным измерительным оборудованием, предназначенным для измерения физических параметров комплектующих шаровых шарниров. Особое внимание мы уделяем шероховатости сферической поверхности шарового пальца. Зачем это делать? Шаровой шарнир, по своей сути, является узлом трения со своими трибологическими свойствами. Процесс его естественного износа происходит в результате трения поверхностей металлического шарового пальца и пластикового вкладыша. Со временем вкладыш истирается. Это, естественно, приводит к выходу шарнира из строя. Чтобы ресурс шарнира был максимально возможным, необходимо, чтобы пара трения «палец-вкладыш» работала как можно дольше. Исходя из того, что так называемым «агрессором» в этом тандеме является металлический палец, необходимо сделать так, чтобы шероховатость его сферы была оптимальной. Если шероховатость будет минимальной, то смазка не будет задерживаться на поверхности сферы шарового пальца, а это значит, что не будут обеспечены регламентируемые смазочные свойства. Если шероховатость будет максимальной, то пластиковый вкладыш очень быстро выйдет из строя. Исходя из этого, с помощью данного оборудования специалисты НПО «БелМаг» добиваются того, чтобы шероховатость была оптимальной.
Все, сказанное выше, преследует главную цель — обратить ваше внимание на то, что перед тем, как готовое изделие производства НПО «БелМаг» окажется на автомобиле, сходящем с конвейера автосборочного предприятия, или на полке магазина автозапчастей, оно подвергается целому комплексу испытаний. Мы в компании «БелМаг» уверены, что именно такой подход к проектированию и производству автокомпонентов обеспечивает возможность предоставлять потребителю по-настоящему качественный и долговечный продукт.
