Dynamische Bremstests an Erdbewegungsmaschinen

Um Risiken zu minimieren und ihre Straßentauglichkeit nachzuweisen, werden Radlader und andere Erdbewegungsmaschinen vor ihrem Einsatz im Bergbau Qualitätstests und Prüfungen unterzogen.

Ein Bremstestsystem von Dewesoft hat der BEML Ltd. dabei geholfen, die Bremsleistungsparameter ihrer Maschinen zu messen und – anhand der in internationalen Standards vorgeschriebenen Test-Akzeptanzkriterien – zu prüfen, um die Anforderungen der indischen Bergbauregulierungsbehörde (DGMS) zu erfüllen.

Die Bergbauindustrie trägt 2,49 % zum indischen BIP bei, und die indische Regierung hat im Ease of Doing Business Index aufgrund der Zulassung ausländischer Direktinvestitionen gut abgeschnitten. Zusätzlich hat der Verband der indischen Industrie- und Handelskammern (FICCI) den Bergbausektor als einen der wichtigsten Treiber für ein zweistelliges Wachstum des indischen BIP in den kommenden Jahren identifiziert.

Die rasche Ausweitung der Bergbauexploration und -förderung führt aber auch zu großer Sorge um die Betriebssicherheit der eingesetzten Maschinen. BEML ist Indiens größter OEM im Bereich Bergbau- und Baumaschinen und entwickelt Erdbewegungsmaschinen wie

• Planierraupen,

• Kipper,

• Bagger und

• Lader.

Erdbewegungsmaschinen – regulatorische Anforderungen

Erdbewegungsmaschinen werden in der Regel Qualitätstests und Prüfungen unterzogen, bevor sie im Bergbau zum Einsatz kommen. Die Generaldirektion für Bergbausicherheit (DGMS) der indischen Regierung hat zahlreiche Normen und Vorschriften erlassen, um die mit dem Betrieb von Ladern in anspruchsvollen Arbeitsumgebungen verbundenen Risiken zu minimieren.

Vor allem für Radlader muss abgesehen von der Einhaltung der in den DGMS-Richtlinien definierten Anforderungen auch ihre Straßentauglichkeit entsprechend den Bestimmungen der von der indischen Regierung notifizierten Zentralen Kraftfahrzeugregeln (Central Motor Vehicle Rules, CMVR) nachgewiesen werden. Die Performance dieser Maschinen im Bremsprüfstand muss verschiedene Normen erfüllen, wie ISO 3450, IS 16479 und die indische Automobilindustrienorm AIS 143.

Der Bremsleistungsprüfplan umfasst üblicherweise die Messung des Anhaltewegs und die Fähigkeit der Maschine, bei angezogener Feststell- und Betriebsbremse in bestimmten Gefällen zu halten.

Testmethodik

Eine Maschine muss für zwei verschiedene Bedingungen getestet werden:

1. Dynamischer Bremstest

2. Halten im Gefälle

Die Bremsbeläge dürfen wie üblich eingeschliffen werden, ein weiteres Anpassen der Bremsbeläge nach Beginn des Tests ist jedoch nicht erlaubt. Für den Test wird die Maschine zunächst 10 Minuten lang mit 30 km/h betrieben, um das System aufzuwärmen, dann wird sie auf die Teststrecke gebracht, die die in Abb. 1 skizzierten Abmessungen aufweist.

Der Fahrbahnbelag der Teststrecke ist hart und sauber, um den bestmöglichen Nachweis der Bremsleistung zu gewährleisten. BEML ist in der Lage, Maschinen bei den verschiedenen Geschwindigkeiten und Steigungen zu testen, die in den ISO-Normen festgelegt sind.

Bei der Teststrecke handelt es sich um eine ca. 1,4 km lange Betonfahrbahn, die in einem Wendekreis mit einem Durchmesser von 32 m zur Messung des Wenderadius der Maschinen endet.

Die Testausgangsgeschwindigkeit ist in ISO 3450 als 80 % der maximalen Maschinengeschwindigkeit oder 32 km/h definiert, je nachdem, welcher Wert größer ist.

Messanordnung

Die Testvorbereitung umfasst die folgenden Schritte:

• Vorbereitung der Maschine für optimale Bremsleistung durch Einschleifen der Bremsen

• Pedalkraftsensor – zur Messung der Pedalkraft und als Bremsauslösesignal

• GNSS-Ortungseinheit DS-VGPS neben dem Fahrer – zur Messung fahrdynamischer Parameter

• Inertiale Messeinheit DS-IMU1 mit Antenne auf dem Maschinendach – zur Messung fahrdynamischer Parameter

• Konfiguration der Messinstrumente mit der Datenerfassungssoftware DewesoftX

• Synchronisation der Sensoren mit dem Datenerfassungssystem DEWE-43A 

Während der Messung werden die Ereignisdaten kontinuierlich aufgezeichnet, um dynamische Parameter wie Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung zusammen mit den Kraftänderungsdaten des Pedalsensors zu erfassen.

Die Anhaltewegformeln für verschiedene Erdbewegungsmaschinen sind in den Abb. 5 und 6 dargestellt. Der Anhalteweg wird über mehrere Versuche mit einer Testausgangsgeschwindigkeit von 32 km/h und einer Toleranz von ±2 km/h gemessen.

Die dynamische Bremsmessung umfasst die folgenden Schritte:

1. Erreichen einer Ausgangsgeschwindigkeit v gemäß den Testanforderungen; für die hier getestete Maschine beträgt die vor der Bremsung zu erreichende Anfangsgeschwindigkeit 32 km/h

2. Vollbremsung (3 Versuche), wenn die Maschine eine Signalmannposition erreicht

3. Zeitabhängige Messung der dynamischen Parameter wie Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung

Die Teststrecke ist 1400 m lang und reicht aus, um das Fahrzeug auf 32 km/h zu beschleunigen und diese Geschwindigkeit zu halten.

Beim Haltebremstest im Gefälle wird die Maschine in den Gefällebereich gebracht, wo die Fähigkeit der Feststell- und Betriebsbremsen getestet wird, die Maschine im vorgeschriebenen Gefálle zu halten. In den Normen sind dafür die folgenden Bedingungen festgelegt:

• Die Betriebsbremse muss die Maschine in einem Gefälle von 25 % (14 Grad) halten, ohne dass sich die Reifen bewegen.

•  Die Feststellbremse muss die Maschine in einem Gefälle von 20 % (11 Grad) halten, ohne dass sich die Reifen bewegen.

Analyse der Testparameter

Gemäß den DGMS- und CMVR-Vorschriften müssen die Erdbewegungsmaschinen die in den Abb. 5 und 6 dargestellten Anforderungen erfüllen.

Maximaler Anhalteweg (s) in Metern

Maximum stopping distance (s) in meters

Die Dewesoft-Bremstestlösung wurde zur Berechnung des Anhaltewegs unter Nutzung der mithilfe von DS-IMU1, DS-VGPS-Einheiten erfassten Fahrdynamikdaten verwendet.

Der Dewesoft-Bremstest ist eine Komplettlösung für die Prüfung von Fahrzeug- und ABS-Bremsen, die auch für Bremskomforttests und Tests von Fahrzeugen mit Bremsenergierückgewinnung konfiguriert werden kann. Der Test verwendet ein 100-Hz-GPS/GLONASS oder ein inertiales Messsystem, um die größtmögliche Genauigkeit zu gewährleisten.

Akzeptanzkriterien

Auszug aus den technischen Spezifikationen des Radladers, bezogen auf die Akzeptanzkriterien gemäß den DGMS- und CMVR-Vorschriften:

Lösung und Fazit

Der mit der DewesoftX-Software ermittelte Anhalteweg lag deutlich unter den geforderten und anhand der Normen ISO 3450 und IS 16479 berechneten Werten.

Mit Hilfe des Dewesoft-Systems konnten wir die Bremsleistungsparameter messen und sie bezüglich der Bremstest-Akzeptanzkriterien gemäß den geltenden internationalen Normen überprüfen.

Mit den Anforderungen der indischen Generaldirektion für Bergbausicherheit (DGMS) und den Vorgaben der CMVR Rule 96-A erfüllt das Bremstestsystem die verbindlichen Vorschriften für den Nachweis der Straßentauglichkeit unserer Erdbewegungsmaschine.

Zur Erfüllung eines der Qualifizierungskriterien für den Einsatz unserer Erdbewegungslader bei einem Kunden aus der Kohlebergbauindustrie in Indien wurde nach dem Test ein Konformitätsbericht auf Grundlage der Messergebnisse des Bremsleistungstests erstellt.