Sensori di durata per veicoli e componenti

Accelerometri, celle di carico, sensori di forza e condizionatori di segnale

A causa della crescente pressione competitiva nell'industria automobilistica mondiale, i tempi di sviluppo dei veicoli sono scesi dai 4-5 anni di un decennio fa ai meno di 2 anni di oggi. Ciò ha permesso ai produttori di reagire con maggiore giudizio alle mutevoli richieste dei consumatori, alle condizioni di mercato e ai requisiti legislativi. La sfida per la comunità di sviluppatori di veicoli è quella di rispettare queste tempistiche ridotte senza incidere negativamente sulla qualità e sulle prestazioni, come la garanzia, il risparmio di carburante, la resistenza agli urti, la rumorosità, le vibrazioni e il comfort del conducente. Il nucleo fondamentale di qualsiasi programma di sviluppo è costituito dai test di durata dei veicoli e dei componenti. Il successo di un programma di durata risiede nella sua capacità di riprodurre nel minor tempo possibile la somma di tutti i principali fattori che un veicolo potrebbe incontrare nel suo ambiente operativo. Un programma di durata mal eseguito può costare a un produttore milioni di euro in costi di garanzia, riduzione delle vendite e perdita di fedeltà dei clienti. Per accelerare i test di durata senza sacrificare la dovuta diligenza, molte case automobilistiche hanno adottato metodi di sviluppo virtuale abbinati ai tradizionali test di durata. Queste tecniche virtuali, tuttavia, comportano un maggiore controllo dell'affidabilità, della ripetibilità e dell'accuratezza dei test fisici limitati. La robustezza, la flessibilità, l'affidabilità e la fedeltà dei sensori e della strumentazione sono indispensabili per il successo di un programma di prove di durata. Raramente è possibile ripetere un programma completo di durata, o una parte significativa di esso, a causa di apparecchiature o sensori difettosi. PCB® progetta i sensori tenendo conto di questi requisiti per supportare i tempi di sviluppo del prodotto e per garantire che un veicolo, un sistema e un componente siano misurati con successo e con precisione la prima volta. Un tipico programma di test di durata consiste nei seguenti elementi chiave:

Durabilità del veicolo completo

Le prove di carico su strada misurano gli input transitori e allo stato stazionario di un veicolo mentre opera su una superficie stradale nella regione di mercato prevista o su un profilo di guida replicato su una pista di prova. La prova di carico su strada tiene conto dei parametri del veicolo e della guida, come la massa, l'inerzia, la resistenza all'aria e al rotolamento, le caratteristiche della strada, i carichi del motore e la velocità del veicolo.

I dati raccolti dall'acquisizione dei dati di carico su strada (RLDA) vengono elaborati e analizzati e utilizzati per il controllo di un dinamometro per il gruppo propulsore/telaio nel caso di un programma di durata del gruppo propulsore o di shaker idraulici multiasse per un programma di durata strutturale del veicolo. I programmi di durata simulata sono separati perché diventa quasi impossibile controllare entrambi i profili di carico. La durabilità completa del veicolo può essere eseguita nella sua interezza, con carichi indotti sia dal gruppo propulsore sia dal telaio, su una pista di prova con un profilo di guida che riproduce la superficie stradale e la velocità del veicolo necessarie per la regione geografica prevista. Sebbene le prove di durata del veicolo su una pista di prova offrano i casi di carico più realistici, spesso richiedono più tempo per essere completate e dipendono solo dalle condizioni ambientali attuali, non dalle condizioni specifiche necessarie. La simulazione della durata del gruppo propulsore o della struttura del veicolo, invece, offre risultati di prova più ripetibili e in tempi rapidi.

Durabilità dei componenti

Molti sistemi e componenti del veicolo sono sottoposti a complesse condizioni di carico statico, dinamico e termico durante il funzionamento. I dati raccolti dai risultati di carico su strada o di durata del veicolo vengono utilizzati per simulare queste condizioni di carico in laboratorio, dove è possibile controllare le forze e le temperature ambientali che agiscono sul soggetto in prova. Le camere climatiche sono utilizzate per il controllo specifico delle condizioni ambientali, comprese la temperatura e l'umidità, mentre i sistemi di agitazione multiasse possono controllare fino a tre assi di movimento simultaneamente e in modo indipendente. Per i test di durata controllata dei componenti, dove il controllo degli input e la risposta dell'oggetto in prova sono cruciali, PCB® offre robusti accelerometri al quarzo con elevata sensibilità ed eccellente risoluzione, adatti a questa impegnativa applicazione. Per i test che richiedono uno stretto controllo degli ingressi su ampie variazioni di temperatura, gli accelerometri triassiali ICP® a basso coefficiente di temperatura della serie 339A di PCB® garantiscono una rappresentazione accurata.