Andrzej Barszcz, Mirosław Chłosta – Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
Marek Szlęzak – MELEX Sp. z o.o.

Streszczenie: Polityka ekologiczna nakłada na poszczególne państwa członkowskie UE wymagania dotyczące bezemisyjnego transportu. W tym zakresie podjęto działania związane z opracowaniem nowego pojazdu dostawczego o dmc do 3,5 t. Pomysł został zrealizowany z wykorzystaniem środków NCBiR – projekt nr POIR.01.02.00-00-0194/16 – w ramach programu sektorowego INNOMOTO. Realizacja projektu wymagała zaprojektowania od podstaw nowego pojazdu firmy MELEX. W niniejszym artykule przedstawiono wybrane zagadnienia związane z nową konstrukcją.

Wstęp

W przedsiębiorstwie MELEX podjęto przedsięwzięcie opracowania dostawczego samochodu BEV. Istotne znaczenie ma tu duże doświadczenie przedsiębiorstwa MELEX w konstrukcji pojazdów elektrycznych rekreacyjnych oraz pojazdów UTV. Założono więc, że w przypadku nowej konstrukcji samochodu elektrycznego o dmc do 3,5 t będzie miał on konstrukcję bazującą na nowoczesnym podejściu do ustrojów nośnych ramowych i ochronnych oraz modułowej budowy pojazdu. Z uwagi na zasadnicze przeznaczenie pojazdu – jako samochodu dostawczego – wysoko zaakcentowano konieczność opracowania rozwiązań o poziomie bezpieczeństwa biernego zwiększonym w stosunku do konstrukcji dotychczas produkowanych.

Zarys techniczny oraz metodologia konstrukcji pojazdu

Głównym założeniem projektu było opracowanie pojazdów spełniających wymagania homologacji w kategorii N1. Stąd przyjęto konieczność szeregu zmian gabarytowych, warunkujących zarówno własności użytkowe, jak i ergonomiczne. Na drodze kolejnych modyfikacji założeń przyjęto projekt pojazdu przedstawiony na rysunku 2.

Nowy pojazd oparto o modułową budowę zespołów głównych (konstrukcja nośna, konstrukcja kabiny, zawieszenie), która umożliwia dostosowanie do oczekiwań Klienta. Założono przy tym eksploatację w ruchu drogowym, jak również w przemyśle, co wymagało zróżnicowanego podejścia do odmiennych zagadnień bezpieczeństwa. W ramach projektu nawiązano współpracę pomiędzy firmą MELEX, Politechniką Warszawską oraz Siecią Badawczą Łukasiewicz – Instytutem Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego. Przyjęto metodologię polegającą na powiązaniu symulacji komputerowych (modelowanie 3D) w zakresie zespołów głównych z badaniami modeli rzeczywistych. Umożliwiło to wprowadzanie kluczowych zmian na etapie modeli komputerowych, a więc ograniczenie kosztów prac konstrukcyjnych.

Konstrukcja pochłaniająca energię

Uzyskane doświadczenia Łukasiewicz – IMBiGS w zakresie konstrukcji chroniących operatorów wykorzystano podczas opracowania stref energochłonnych dla pojazdu N.Truck. Opracowano konstrukcję ochronną obejmującą zderzak ze specjalnymi absorberami energii. Wzorem były rozwiązania stosowane w samochodach pick-up. W odróżnieniu od klasycznych zespołów ochronnych (jednorazowe) głównym zadaniem było zapewnienie wielokrotnego działania w zakresie małych obciążeń. Cel osiągnięto poprzez zastosowanie przekładek elastomerowych współpracujących z ruchomym względem elementu zewnętrznego rdzeniem o specjalnym ukształtowaniu.

Opracowana konstrukcja została poddana symulacjom komputerowym, a następnie badaniom udarowym z energią oszacowaną z uwzględnieniem masy i prędkości pojazdu dla określonych scenariuszy zdarzeń. Badania potwierdziły spełnienie założeń oraz zgodność z wynikami symulacji komputerowych. W pierwszej fazie (obciążenia małe) występowało odkształcanie elastomerów. W drugiej fazie następował proces deformacji zespołów metalowych przy niszczeniu elastomerów. Na rysunku poniżej przedstawiono porównanie wyników symulacji komputerowych oraz badań modelu testowego.

W wyniku analiz stwierdzono poprawną pracę belki zderzaka oraz zbyt wysoką wytrzymałość absorberów. Przeprowadzono zmiany konstrukcyjne zespołów metalowych. Po wykonaniu modyfikacji absorberów zostały ponownie przeprowadzone badania udarowe.

Modyfikacja rdzenia pozwoliła na kontrolowaną osiową deformację. Całkowita deformacja po uderzeniu wyniosła 68 mm. W wyniku modyfikacji elementu zewnętrznego uzyskano deformację zbliżoną do odkształceń typowych dla absorberów stosowanych w „automotive”. Kilkukrotne badania pozwoliły na wyciągnięcie wniosku, że deformacje mają charakter kontrolowany i powtarzalny.