Urządzenia do kontroli skuteczności tłumienia drgań układu zawieszenia (przede wszystkim amortyzatorów) metodą drgań wymuszonych są wytwarzane w dwóch wersjach: stacjonarnej (zespoły wibracyjne wbudowane w posadzkę stanowiska) i mobilnej (z płytami najazdowymi). W poprzedniej części artykułu opisane zostały odmiany stacjonarne tych urządzeń. Tym razem prezentujemy mobilne urządzenia do kontroli zawieszenia metodą drgań wymuszonych oraz przyrządy do badania instalacji hydraulicznych, wykorzystywane między innymi do kontroli stanu technicznego zawieszenia hydropneumatycznego.

Rozwiązania konstrukcyjne w wersji mobilnej umożliwiają umieszczenie urządzeń na posadzce stanowiska kontrolnego bez konieczności wykonywania fundamentów. Do najechania pojazdem na zespoły wibracyjne stosuje się cztery płyty najazdowe. Odmiany mobilne urządzeń są przeznaczone do kontroli skuteczności tłumienia drgań zawieszenia pojazdów o dopuszczalnej masie całkowitej do 3,5 t. Mogą być stosowane w stacjach kontroli pojazdów, stacjach obsługi samochodów oraz w warsztatach samochodowych specjalizujących się w naprawie układów zawieszenia. 

1. Urządzenia mobilne do badania zawieszenia
Dalej opisane zostały wybrane odmiany urządzeń z elektronicznymi układami pomiarowymi do badania skuteczności tłumienia drgań układu zawieszenia pojazdu: Expert Bench mobile firmy Actia/Muller, Shocktester 3000 i 300 AFD firmy Boge/Sachs oraz TUZ-1 mobile wytwarzany przez firmę Unimetal. Są to stanowiska mobilne z płytami najazdowymi.

1.1. Expert Bench mobile firmy Actia/Muller
Mobilne stanowiska do badania układu zawieszenia pojazdu znajdują się w ofercie różnych producentów. Na przykład firma Actia/Muller wytwarza urządzenie Expert Bench w wersji mobilnej (rys. 1), które jest przystosowane do transportu przyczepą samochodową.
W jego skład wchodzą następujące elementy:

• dwa zespoły wibracyjne (prawy i lewy),
• komputer, ekran dotykowy i drukarka,
• przyczepa transportowa z systemem załadunkowym,
• cztery płyty najazdowe o wymiarach 630 × 692 mm.

Zainstalowanie Expert Bench mobile wymaga miejsca pomiarowego o wymiarach: szerokość 3100 mm, długość 600 mm, wysokość 228 mm (bez uwzględnienia wymiarów płyt najazdowych). Przygotowanie do pracy trwa nie dłużej niż 15 minut. Urządzenie jest dostarczane razem z przyczepą transportową i systemem załadunkowym.

1.2. Shocktester 3000 i 300 AFD firmy Boge/Sachs 
Mobilne urządzenia do kontroli stanu technicznego zawieszenia wytwarza także firma Boge/Sachs. Podstawowe dane techniczne mobilnego urządzenia Shocktester 3000 przedstawiono w tabeli 1.
Ogólny widok urządzenia Shocktester 3000 w wersji przystosowanej do montażu na posadzce stanowiska kontrolnego (z płytami najazdowymi) przedstawiono na rys. 2. Wersja mobilna stanowiska firmy Boge składa się z:

• dwóch zespołów wibracyjnych,
• czterech zespołów najazdowych,
• jednostki sterującej (pulpitu sterowniczego).

Tabela 1. Charakterystyka techniczna mobilnego urządzenia Shocktester 3000 firmy Boge

Zespoły wibracyjne należy ustawić na posadzce stanowiska kontrolnego. Do zespołów wibracyjnych mocowane są zespoły (płyty) najazdowe. Zastosowano cztery jednakowe najazdy o wymiarach gabarytowych: długość 2190 mm, szerokość 500 mm, wysokość 276 mm.
Zasada działania urządzenia mobilnego jest taka sama jak jego wersji stacjonarnej. Skuteczność tłumienia drgań w zawieszeniu pojazdu ocenia się na podstawie analizy drgań w funkcji czasu (według testu Boge). Przebieg drgań jest rejestrowany przez czujniki indukcyjne przemieszczenia i po elektronicznym przetworzeniu prezentowany na wyświetlaczach LCD lub na ekranie monitora. Parametrem diagnostycznym jest największe przemieszczenie (podwójna amplituda drgań) płyty najazdowej w strefie rezonansu, które jest porównywane z wartościami granicznymi wprowadzonymi do pamięci mikroprocesora. Ocenie podlega także różnica wartości podwójnych amplitud drgań między stroną lewą i prawą danej osi. Charakterystyki wzorcowe są systematycznie aktualizowane przez producenta i dostarczane (w formie elektronicznej) użytkownikom urządzenia.
Stanowisko jest wyposażone w drukarkę, która umożliwia otrzymanie protokołu z badań. Wyniki pomiarów rejestrowane są oddzielnie dla zawieszenia kół przednich i tylnych pojazdu. Protokół badania składa się z części liczbowej i graficznej. 
Z kolei na rys. 3 i 4 zamieszczono schematy i zasadnicze wymiary urządzenia Shocktester 300 AFD, które jest nowszą odmianą wersji mobilnej stanowiska do badania skuteczności tłumienia drgań zawieszenia firmy Boge/Sachs.

3. Schemat wersji mobilnej stanowiska Shocktester 300 AFD do kontroli zawieszenia metodą drgań wymuszonych – urządzenie komputerowe z monitorem (źródło: Boge/Sachs)

4. Schemat wersji mobilnej stanowiska Shocktester 300 AFD do badania układu zawieszenia metodą drgań wymuszonych – urządzenie z pulpitem sterującym, rejestratorem drgań i wyświetlaczem LCD (źródło: Boge/Sachs)

1.3. TUZ-1 mobile firmy Unimetal
Podstawowe dane techniczne mobilnego urządzenia do kontroli skuteczności tłumienia drgań zawieszenia TUZ-1 mobile wytwarzanego przez firmę Unimetal przedstawiono w tabeli 2. 
Zasada działania urządzenia mobilnego jest taka sama jak jego wersji stacjonarnej. Skuteczność tłumienia drgań w zawieszeniu pojazdu ocenia się na podstawie analizy nacisku koła jezdnego na płytę stanowiska (według testu Eusama).
Mobilne urządzenie do kontroli skuteczności tłumienia drgań układu zawieszenia wytwarzane przez tę firmę składa się z:

• dwóch oddzielnych zespołów wibracyjnych,
• czterech zespołów najazdowych,
• dwóch podstaw zespołów najazdowych,
• jednostki sterującej (szafy sterowniczej).

Tabela 2. Charakterystyka techniczna urządzenia TUZ-1 mobile firmy Unimetal 

Zespoły wibracyjne należy ustawić na posadzce stanowiska kontrolnego. Następnie trzeba do nich zamocować podstawy i zespoły najazdowe (rys. 5). Zastosowano cztery płyty najazdowe o wymiarach gabarytowych: długość 1780 mm, szerokość 600 mm, wysokość 260 mm.
TUZ-1 mobile powinno być zainstalowane w pomieszczeniu zamkniętym, ogrzewanym w okresie zimowym i posiadającym wyciąg spalin. Dopuszcza się czasowe usytuowanie (w okresie letnim) na zewnątrz budynku (na utwardzonej powierzchni), po uprzednim zapewnieniu ochrony przed wpływem niekorzystnych warunków atmosferycznych.
Jednostkę sterującą (rys. 6) powinno się umieścić w miejscu zapewniającym dobrą widoczność i niestanowiącym przeszkody dla pojazdów, które będą przejeżdżać przez stanowisko. Zaleca się umieszczenie jednostki sterującej (szafy sterowniczej) po lewej stronie zespołów wibracyjnych. Odległość szafy sterowniczej od zespołów wibracyjnych w kierunku najazdu powinna wynosić około 3500 mm, natomiast w kierunku prostopadłym maksymalnie 1200 mm. Wyniki pomiaru wskaźnika Eusama i jego różnicy prezentowane są na ekranie monitora zarówno w formie liczbowej, jak i graficznej (rys. 7). Drukarka zapewnia otrzymanie protokołu z badań.

5. Zespoły wibracyjne z zespołami (płytami) najazdowymi mobilnego urządzenia do badania zawieszenia TUZ-1 mobile (źródło: Unimetal)

6. Jednostka sterująca Quantum Galaxy testera zawieszenia TUZ-1 mobile (taka sama jak centralna jednostka sterująca linii diagnostycznej Uniline Quantum) – źródło: Unimetal

7. Przykładowy ekran z wynikami pomiaru tłumienia drgań układu zawieszenia na urządzeniu TUZ-1 mobile (program Uniline Quantum 3) – źródło: Unimetal

Firma Unimetal oferuje tester zawieszenia TUZ-1 mobile w dwóch wersjach: jako samodzielne urządzenie (z własnym sterowaniem) lub jako element składowy naposadzkowej linii diagnostycznej Smart Mobile (przystosowanej do instalacji na płaskiej utwardzonej nawierzchni). Linia mobilna może być wyposażona w następujące moduły (rys. 8): 

• płyta do wstępnej oceny ustawienia kół jezdnych,
• urządzenie rolkowe do badania hamulców,
• tester układu zawieszenia,
• detektor luzów (urządzenie szarpiące).

Wyposażenie i parametry techniczne linii Smart Mobile są dostosowywane do potrzeb odbiorcy. Moduły łączy się w prosty sposób. Sterowanie linią odbywa się za pomocą centralnej jednostki sterującej wyposażonej w komputer lub laptopa z programem Quantum i aplikacją Quantum Terminal (na smartfon).

8. Naposadzkowa linia diagnostyczna Smart Mobile firmy Unimetal wyposażona w płytę do wstępnej oceny ustawienia kół, urządzenie rolkowe do kontroli hamulców, tester układu zawieszenia i urządzenie szarpiące (źródło: Unimetal)

2. Przyrządy do kontroli instalacji hydraulicznych
W przypadku pojazdu z układem zawieszenia hydropneumatycznego do badania stanu technicznego jego instalacji stosuje się następujące metody:

• diagnozowanie wstępne (ocena organoleptyczna),
• badanie stanu oleju hydraulicznego,
• pomiar parametrów diagnostycznych.

Diagnozowanie wstępne instalacji hydraulicznych najczęściej obejmuje: zewnętrzne sprawdzenie elementów i zespołów układu hydraulicznego, ocenę szczelności oraz próbę działania. W samochodach z zawieszeniem hydropneumatycznym czynności diagnostyczne wykonywane metodami bezprzyrządowymi należy przeprowadzić wzrokowo i słuchowo (silnik powinien być uruchomiony). Ocena stanu zawieszenia realizowana za pomocą oględzin elementów składowych umożliwia wykrycie:

• uszkodzeń mechanicznych (zgięcia i pęknięcia przewodów, przecięcia elementów gumowych itp.),
• nieszczelności instalacji hydraulicznej (wycieków płynu hydraulicznego),
• luzów występujących w miejscach połączeń elementów składowych (np. mocowania siłowników hydraulicznych).

W ramach kontroli wstępnej instalacji hydraulicznej (urządzeń hydraulicznych) zawieszenia najczęściej wykonuje się następujące czynności:

• oględziny zewnętrzne w celu ustalenia, czy elementy instalacji odpowiadają tym wymaganiom technicznym, których spełnienie może być stwierdzone bez użycia przyrządów kontrolnych,
• sprawdzenie szczelności zewnętrznej,
• sprawdzenie zastosowanych materiałów i pokryć ochronnych (powinny być zgodne z wymaganiami dokumentacji technicznej badanego zespołu).

Przed wykonaniem próby szczelności zewnętrznej należy starannie oczyścić zewnętrzne ścianki badanego zespołu i odpowietrzyć całą instalację. Szczelność najczęściej sprawdza się, doprowadzając do wnętrza obudowy zespołu ciecz roboczą o ciśnieniu minimalnym oraz o ciśnieniu przekraczającym o około 50% maksymalne ciśnienie robocze. Wymienione wartości ciśnień należy utrzymać przez czas (nie krótszy niż 60 s) określony w dokumentacji technicznej [1]. W czasie tej próby nie powinny wystąpić przecieki cieczy roboczej przez uszczelnienia, ścianki i miejsca połączeń. 
W części końcowej oględzin zewnętrznych należy obserwować zachowanie pojazdu po wyłączeniu silnika. Jeżeli wystąpi szybkie zmniejszanie się prześwitu samochodu (przy braku wycieków płynu hydraulicznego), świadczy to o dużej nieszczelności wewnętrznej regulatorów prześwitu lub o dużym zużyciu uszczelnień w cylindrach elementów resorujących.

9. Przykład przepływomierza turbinowego USDH-3A produkcji krajowej

10. Schemat układu pomiarowego przepływomierza USDH-3A [2]: 1 – zawór bezpieczeństwa, 2 i 8 – manometry o zakresie 0-25 MPa, 3 – manometr o zakresie 0-4 MPa, 4 – zawór ciśnieniowy, 5 – zawór dławiący (sterowany pokrętłem), 6 – przepływomierz, 7 – zawór odcinający (sterowany dźwignią), 9 – akumulator hydrauliczny, 10 – złącze dolotowe, 11 – złącze zlewowe, 12 – złącze wylotowe, 13 – zespół wskaźników elektrycznych, 14 – czujnik temperatury oleju

Stan oleju może być badany metodami uproszczonymi w pobliżu obiektu za pomocą przenośnych zestawów diagnostycznych, które z reguły umożliwiają sprawdzenie lepkości kinematycznej, czystości, kwasowości i zawartości wody w oleju. 
Z kolei metodami przyrządowymi mierzy się parametry diagnostyczne określające stan techniczny układów hydraulicznych. Najczęściej dokonuje się pomiaru: ciśnienia, szczelności, wydatku, temperatury, prędkości obrotowej, przecieków wewnętrznych i parametrów geometrycznych. Podczas badania zespołów hydraulicznych na ogół wykonuje się równoczesny pomiar kilku parametrów diagnostycznych. Podczas pomiaru parametrów diagnostycznych układu hydraulicznego niezbędna jest dobra znajomość jego budowy i działania. Umożliwia to prawidłowy wybór punktów diagnostycznych, ustalenie wartości mierzonych parametrów w wybranym punkcie oraz interpretację otrzymanych wyników.
Przyrządy do oceny stanu technicznego układu hydraulicznego można podzielić na dwie grupy:

• manometry (z wyposażeniem pomocniczym), umożliwiające pomiar chwilowej wartości ciśnienia cieczy w wybranym punkcie układu oraz ocenę szczelności (przez pomiar spadku ciśnienia w określonym czasie);
• przenośne przyrządy, umożliwiające całościowe badanie instalacji hydraulicznych.

Stosowanie manometrów do diagnozowania instalacji hydraulicznych jest celowe, zwłaszcza w przypadku wykonywania prostych pomiarów w układach hydrauliczno-mechanicznych. Najczęściej używa się manometrów o zakresie pomiarowym 0 ÷ 16 MPa z wyposażeniem pomocniczym (trójnik, przewód elastyczny ze złączami gwintowymi, komplet złączy redukcyjnych).
Do pomiaru objętościowego natężenia przepływu (wydatku) oleju w instalacjach hydraulicznych używa się różnego typu przepływomierzy, na przykład turbinowych i suwakowych. Mogą to być przyrządy produkcji krajowej USDH-3A (turbinowy) oraz HT-3SM (suwakowy) przeznaczone do diagnozowania instalacji hydraulicznych. Po odpowiednim podłączeniu mogą być używane do oceny stanu technicznego zespołów układów hydraulicznych pojazdu samochodowego (np. zawieszenia hydropneumatycznego, hydraulicznego mechanizmu wspomagającego układ kierowniczy). Podstawowe dane techniczne wymienionych przepływomierzy przedstawiono w tabeli 3. 
Przepływomierz turbinowy USDH-3A (rys. 9) umożliwia pomiar wydatku pompy, ciśnienia roboczego, temperatury oleju, prędkości obrotowej pompy (wału korbowego silnika), spadku ciśnienia w określonym czasie (pośrednia ocena szczelności). Na rys. 10 zaprezentowano schemat układu pomiarowego tego przyrządu.
Wewnątrz urządzenia możliwe są dwa obiegi oleju: 

• I obieg – olej od pompy hydraulicznej doprowadzany jest do złącza dolotowego (10), dalej przez przepływomierz (6) do zaworu dławiącego (5) i złącza zlewowego (11), które łączy się ze zbiornikiem; obieg ten jest stosowany podczas pomiaru wydatku oleju;
• II obieg – po otwarciu zaworu odcinającego (7) włącza się drugi obwód, ciśnieniowe złącze wylotowe (12) łączy się z zespołem, w którym dokonuje się pomiaru ciśnienia (np. ciśnienia otwarcia zaworu bezpieczeństwa) lub badania nieszczelności wewnętrznych (np. w siłowniku).

Tabela 3. Charakterystyka techniczna przepływomierzy: turbinowego USDH-3A i suwakowego HT-3SM

Możliwości pomiarowe przepływomierza USDH-3A pozwalają na ocenę stanu technicznego układów hydraulicznych zarówno w pojazdach samochodowych, jak i w maszynach roboczych. Z praktyki diagnostycznej wynika, że przepływomierze turbinowe są wrażliwe na zanieczyszczenia oleju i na wstrząsy. W związku z tym występuje konieczność częstego demontażu, kontroli i ewentualnego czyszczenia wirnika i jego łożysk. Zanieczyszczenia można ograniczyć, stosując na wlocie do przepływomierza dodatkowy filtr o dokładności filtrowania co najmniej 16 μm. Podczas diagnozowania układów hydraulicznych zakłada się, że przepływomierz powinien mieć klasę dokładności nie większą niż 2,5. Dokładność pomiaru przepływomierzy turbinowych w dolnej części zakresu pomiarowego jest niewielka, a w pozostałej części w dużym stopniu zależy od lepkości kinematycznej oleju. Aby uniknąć błędów wynikających z zakłóceń pola magnetycznego, przepływomierze turbinowe powinny być umieszczone w pewnej odległości od pracujących maszyn elektrycznych (silników, prądnic, alternatorów).
Znanym wytwórcą przyrządów do badania instalacji hydraulicznych jest firma Hydac. Na rys. 11 przedstawiono przyrząd HMG 2020 tej firmy (z wyposażeniem), który przeznaczony jest do wykonywania bieżących pomiarów diagnostycznych w układach hydraulicznych. Jest to urządzenie uniwersalne, którym można wykonywać równoczesne pomiary kilku wielkości fizycznych. Można przeprowadzać zarówno pomiar ciągły parametrów diagnostycznych, jak i wartości szczytowych i różnic wskazań.

11. Elementy uniwersalnego przyrządu HMG 2020 (z wyposażeniem) firmy Hydac do badania układów hydraulicznych (źródło: Hydac)

HMG 2020 przeznaczony jest do pomiaru wartości: ciśnienia, temperatury, natężenia przepływu, prędkości obrotowej i innych parametrów diagnostycznych. Do współpracy z nim służą następujące przetworniki:

• ciśnienia o klasach dokładności: 0,3%, 0,5% i 1% oraz zakresie ciśnienia do 60 MPa,
• temperatury (ETS 4000) o zakresie pomiarowym od -25°C do +100°C,
• przepływu (turbinowe) o następujących zakresach pomiarowych: 6-60 dm³/min, 15 ÷ 300 dm³/min i 40 ÷ 600 dm³/min,
• sonda HDS 1000 do pomiaru prędkości obrotowej (np. wału silnika napędzającego pompę hydrauliczną),
• kryza do pomiaru natężenia przepływu o następujących zakresach: 5 ÷ 20 dm³/min, 20 ÷ 80 dm³/min i 80 ÷ 350 dm³/min. 

Dane pomiarowe mogą być zapamiętane i wydrukowane w postaci graficznej lub liczbowej w protokole z badań. Wydruk można wykonać na standardowych drukarkach dostępnych na rynku. Z urządzeniem współpracują oprzyrządowanie dodatkowe i pakiet oprogramowania HMGDESK przeznaczony do pracy z komputerem osobistym, rozszerzający jego możliwości pomiarowe.
Osprzęt do przyrządu HMG 2020 oferowany przez firmę Hydac obejmuje między innymi: oprogramowanie do komputera osobistego (PC), przetworniki ciśnienia, temperatury i wydatku, sondę do pomiaru prędkości obrotowej, drukarkę atramentową, przewody przyłączeniowe i złącza adaptacyjne.

Podsumowanie 
Zawieszenie samochodu jest tym układem, od poprawnego działania którego zależą: bezpieczeństwo jazdy, kierowalność pojazdu, trwałość i niezawodność innych zespołów, komfort jazdy pasażerów oraz stan przewożonych towarów. Wykorzystywanie samochodu z niezdatnym zawieszeniem znacznie skraca okres jego eksploatacji. 
Niezależnie od zastosowanej metody, badanie amortyzatorów na stanowisku jest w istocie określeniem łącznych właściwości tłumiących zawieszenia, a więc takich elementów, jak: ogumienie kół jezdnych, elementy sprężyste i elementy mocujące zawieszenie do nadwozia i amortyzatory.
Każda metoda pomiarowa skuteczności tłumienia drgań zawieszenia ma swoje wady i zalety. Istotne jest zachowanie warunków pomiaru. W trakcie badania pojazd nie powinien być obciążony (z wyjątkiem małych samochodów), należy wyregulować ciśnienie w ogumieniu do nominalnego oraz sprawdzić luzy w układach zawieszenia i kierowniczym.

dr inż. Kazimierz Sitek

Literatura
1.  Kaparuk J.: Zawieszenia hydropneumatyczne. „Auto Moto Serwis” nr 11/2009.
2.  Praca zbiorowa (red. Niziński S.): Diagnostyka samochodów osobowych i ciężarowych. Dom Wydawniczy Bellona, Warszawa 1999. 
3.  Praca zbiorowa (red. Żółtowski B., Cempel C.): Inżynieria diagnostyki maszyn. Instytut Technologii Eksploatacji PIB, Radom 2004.