Bench Durability Test of Shock Absorber Using the Intermittent Operation Function within the Specified Temperature Range of the Specimen [JASO C602]

Význam tématu

Testování životnosti a dynamických vlastností tlumičů je klíčové pro zajištění bezpečnosti, jízdního komfortu a kvality automobilových podvozků. Standard JASO C602 definuje metodu bench durability testů pro teleskopické tlumiče a ověřuje, zda komponenty udrží požadované tlumení při provozním zatížení a v definovaném teplotním režimu. Praktickou výzvou je řízení teploty vzorku během dlouhodobého zatěžování, protože tepelné změny ovlivňují viskozitu oleje a tím i tlumicí sílu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem reportu bylo provést bench durability test komerčního zadního tlumiče čtyřkolového vozidla podle JASO C602 za použití elektromagnetického stroje Shimadzu EMT-1kNV-50 a softwaru Windows Software for 4830. Hlavním záměrem bylo udržet teplotu tělesa tlumiče v rozsahu 80 ± 10 °C během 1 000 000 cyklů pomocí funkce přerušovaného provozu (intermittent operation) a ověřit změny tlumicí síly před a po zatěžovacím testu.

Použitá metodika a instrumentace

Testovací postup zahrnoval dvě fáze: měření charakteristik tlumicí síly před a po trvanlivostním testu a samotný bench durability test s řízením teploty. Při měření charakteristik byla použita kombinace různých rychlostí excitace, u trvanlivostního testu bylo zvoleno kontinuální sinusové řízení polohy s rychlostí 0,45 m/s a amplitudou ±25 mm. Vzhledem k tomu, že kinetická energie excitace se přeměňuje na teplo v oleji tlumiče, bylo nasazeno nucené chlazení stlačeným vzduchem a monitorování teploty povrchu válce termočlánkem (typ K).

Krátké shrnutí testovacích parametrů:

• Damping force test: sínusové posuny, rychlosti 0,05; 0,1; 0,3; 0,45 m/s, amplituda ±50 mm, opakování 10–90 cyklů.
• Bench durability test: sínus, 0,45 m/s, amplituda ±25 mm, 1 000 000 cyklů, cílová teplota vzorku 80 ± 10 °C.
• Řízení přerušovaným provozem: test se pozastavuje při dosažení 90 °C a obnovuje při poklesu na 70 °C, podle nastavení softwaru (odpovídá normě 80 ± 10 °C).

Použitá instrumentace

• Elektromagnetický stroj: Shimadzu EMT-1kNV-50 (elektromagnetický aktuátor s vysokou frekvenční odezvou).
• Řídicí jednotka: 4830 controller se softwarem Windows Software for 4830 (včetně funkce intermittent operation, verze ≥4.15 nebo upgrade).
• Snímač síly: snímač do 1 kN.
• Upínací přípravky: speciální příruba/taper-upínání pro pin tlumiče, zajišťující pevné uchycení bez vůlí při tahu i tlaku.
• Měření teploty: termočlánek typu K připojený jako analogový vstup do 4830 controlleru.
• Chlazení: externí zdroj stlačeného vzduchu pro nucené chlazení povrchu válce tlumiče.

Hlavní výsledky a diskuse

Během 1 000 000 cyklů bench durability testu se podařilo udržet teplotu povrchu válce v rozmezí 70–90 °C použitím režimu přerušovaného provozu; systém spouštěl pauzu při 90 °C a restartoval při poklesu na 70 °C. Graf průběhu ukázal stabilní teplotní cykly bez trvalého překročení limitů.

Analýza tlumicích charakteristik před a po testu ukázala minimální změny. Konkrétně při rychlosti 0,3 m/s byly naměřeny hodnoty tlumicí síly:

• Protažení: před testem 768,6 N → po testu 752,0 N.
• Sražení: před testem 563,8 N → po testu 578,0 N.

Tato data spadala do tolerance definované normou JASO C602 (pro 0,3 m/s: rozmezí tolerance prodloužení ±(13 % + 20 N), stlačení ±(16 % + 20 N)). Lissajousovy obrazce síla vs. zdvih a křivky síla vs. rychlost ukázaly žádoucí konzistenci bez signifikantního posunu hysteréze. Výsledky tedy indikují, že dlouhodobé dynamické namáhání za kontrolovaných teplotních podmínek nevedlo k degradaci tlumicích parametrů pro testovaný vzorek.

Přínosy a praktické využití metody

• Funkce přerušovaného provozu umožňuje splnění normových požadavků na teplotní rozsah bez potřeby komplexních systémů kontinuálního chlazení, což snižuje nároky na vybavení a náklady.
• Elektromagnetický pohon s vysokou odezvou zajišťuje možnost testování při relativně vysokých rychlostech excitace (až ~0,45 m/s v tomto případě) s přesnou kontrolou polohy a síly.
• Metoda je prakticky použitelná pro ověřování kvality a trvanlivosti tlumičů v konstrukční a výrobní fázi, pro porovnání výrobních sérií a při vývoji nových konstrukcí nebo olejových směsí.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace sofistikovanějších chladicích řešení (např. řízené kapalinové chlazení nebo lokální tepelná výměna) pro eliminaci přerušení testu a dosažení konstantní teploty bez pauz.
• Rozšíření kapacity testovacích strojů (vyšší síla, rychlost, zdvih) pro možnost testování agresivnějších konstrukcí tlumičů a SUV/užitkových vozidel.
• Automatizace sběru dat a nasazení algoritmů pro detekci abnormit pomocí strojového učení (anomaly detection) během dlouhodobých testů.
• Standardizace a digitalizace protokolů zkoušek pro snazší srovnání mezi výrobci a rychlejší schvalování komponent.

Závěr

Testování tlumiče podle JASO C602 s použitím elektromagnetického stroje Shimadzu EMT-1kNV-50 a softwarové funkce přerušovaného provozu pro řízení teploty prokázalo, že je možné udržet požadovaný teplotní rozsah během 1 000 000 cyklů a současně zachovat stabilní tlumicí charakteristiky. Metoda nabízí efektivní kompromis mezi nutností řídit teplotu a praktickými omezeními testovacích zařízení, přičemž elektromagnetický pohon umožňuje přesné a rychlé dynamické zatěžování.

Reference

1. JASO C602: 2001 Telescopic Shock Absorbers for Suspension Systems.
2. Application News No. 01-01017-EN: Damping Force Characteristic Test of Suspension Struts (JASO C611).