A ACE Stoßdämpfer GmbH e a Burat & Klein Datentechnik GmbH colaboram há muitos anos no domínio da tecnologia de medição, a fim de poderem testar com precisão a tecnologia de amortecimento industrial na área dos parâmetros dinâmicos para projectos específicos de clientes.

Aqui, eles dão uma visão sobre a sua cooperação bem sucedida.

Em muitos processos de fabrico automatizados são utilizados diferentes tipos de amortecedores. Os amortecedores pequenos e industriais, bem como os amortecedores de segurança, são particularmente adequados como componentes hidráulicos eficientes e sem corrente para a desaceleração ou para a travagem precisa de forças de massa, a fim de aumentar a produtividade e a segurança. A ACE fornece uma vasta gama destes elementos de máquina sob a forma de tipos auto-ajustáveis e ajustáveis para uma grande variedade de aplicações, permitindo aos projectistas cobrir as gamas de força mais comuns com os componentes padrão da empresa. A ACE também oferece componentes feitos de materiais de estado sólido reversíveis e irreversíveis para paragens de emergência, como proteção contra o avanço ou como amortecedores de paragem.

Primeiro simular o comportamento de amortecimento, depois validar em testadores de queda

Os sensores e as simulações desempenham um papel importante quando os engenheiros pretendem testar os produtos antes do lançamento no mercado ou, no caso de aplicações sensíveis, pretendem determinar antecipadamente o comportamento de amortecimento real dos respectivos tipos de amortecedores para a sua aplicação específica. Isto aplica-se em casos especiais de automação, manuseamento ou desaceleração de forças de massa extraordinariamente elevadas em máquinas-ferramentas ou mesas rotativas. Se as curvas de amortecimento especificadas pelo fabricante não forem suficientes para a aplicação e para a equipa de projeto do cliente, os engenheiros consultores da ACE utilizam as instalações de teste internas para verificar e validar as simulações teóricas dos designs com componentes padrão na prática.

Em Langenfeld, a sede alemã da marca especializada ACE, que faz parte do Grupo Stabilus, são utilizados dois aparelhos de teste de queda. O primeiro cobre forças de massa de 130 kg a 500 kg com uma altura máxima de queda de 1500 mm. Os testes de queda efectuados de acordo com as leis da gravidade resultam em velocidades de impacto máximas de 4,8 m/s (v = √2*g*h) e energias cinéticas de aproximadamente 6000 Nm (m*g*h). O segundo aparelho de teste de queda é adequado para massas de 3 kg a 350 kg com uma altura máxima de queda de até 1500 mm, onde são medidas velocidades de impacto de até aprox. 5,5 m/s e energias de até aprox. 5150 Nm. Para além dos amortecedores hidráulicos acima mencionados da divisão de tecnologia de amortecimento da empresa, a ACE também utiliza ambos os aparelhos de teste de queda para testar os produtos de segurança da empresa, que incluem corpos fixos reversíveis, para além dos amortecedores de segurança, que também funcionam hidraulicamente. Para além dos amortecedores de segurança hidráulicos, estes também incluem amortecedores reversíveis de estado sólido, como os das famílias de produtos TUBUS, e amortecedores irreversíveis de estado sólido feitos de alumínio e aço.

Foco na máxima absorção de energia possível

A última geração de amortecedores de segurança da ACE é designada por amortecedores de choque. Concebidos como componentes de paragem de emergência para uma única utilização, os engenheiros em Langenfeld realizam uma série extensa de testes dos respectivos tipos em aparelhos de teste de queda antes do seu lançamento no mercado. Eles examinam os amortecedores, que são feitos de tubos especiais de alumínio ou aço, principalmente no que diz respeito à máxima absorção de energia possível em caso de acidente. Prestam especial atenção ao registo das caraterísticas específicas de amortecimento dos tipos individuais de cada nova série, utilizando testadores de queda. Isto permite-lhes verificar e validar os valores de catálogo e aprovar as respectivas séries de produtos para venda. Por exemplo, os engenheiros examinaram a absorção máxima de energia de quatro novos amortecedores de impacto mais pequenos. Estes têm diâmetros externos de aprox. 20 mm e são lançados no mercado com diferentes cursos. Desde a conclusão bem sucedida das validações, a ACE expandiu a gama de amortecedores de energia na gama inferior de 100 a aprox. 400 Nm e pode também oferecer os amortecedores de colisão para sistemas em formatos mais pequenos como uma solução de paragem de emergência económica e eficaz. Uma vez que a tarefa destes amortecedores de estado sólido num ambiente industrial é semelhante à das zonas de deformação na tecnologia automóvel, foram testados para as cargas mais duras. Afinal, em caso de colisão, os componentes absorvem imediatamente a energia de impacto e são deformados e dobrados de uma forma previamente definida em simulações computorizadas, a fim de converter a energia cinética de impacto em calor e dissipá-la para o ambiente exterior. Desta forma, os amortecedores de utilização única protegem as estruturas em caso de acidente através de uma dissipação de energia elevada e uniforme de 98%. Devido à exigência de que estes elementos de segurança ofereçam uma elevada estabilidade a longo prazo no funcionamento diário e uma proteção máxima em caso de paragem de emergência, os testes e simulações foram realizados em condições tão próximas da realidade quanto possível.

Pequenos amortecedores examinados em ensaios lineares horizontais

Para além destas opções de teste baseadas na gravidade, que examinam os amortecedores e o seu desempenho de desaceleração no final do curso de eixos lineares verticais, por exemplo, outro banco de ensaios da ACE também permite testes lineares horizontais. Aqui, o acionamento acelera forças de massa de 20 kg a 100 kg num eixo horizontal a velocidades de até aprox. 3,5 m/s.

Num exemplo prático em que eixos de alta precisão e sem fricção são instalados num sistema de manuseamento que é fixado nas posições finais em três eixos (X, Y, pólo central) por pequenos amortecedores, os engenheiros da ACE começam por selecionar os tipos de amortecedores adequados para o respetivo eixo a partir da gama padrão. Uma vez que os eixos altamente sensíveis só podem ser carregados com forças máximas definidas em caso de colisão, a ACE efectua, no segundo passo, desenhos teóricos específicos para cada um dos pequenos amortecedores selecionados, utilizando software de simulação. Cada padrão de orifício individual, ou seja, o número e o tamanho dos orifícios de estrangulamento no interior do amortecedor, é simulado no computador de forma a otimizar a progressão da força, ou seja, a curva força-deslocamento. Os engenheiros podem então validar as simulações teóricas efectuando medições no eixo linear, utilizando amostras de teste devidamente preparadas nos testes lineares no banco de ensaios. Numa aplicação de teste deste tipo, a massa em movimento pode ser ajustada até alguns gramas e a velocidade de impacto pode ser igualada quase de forma homogénea, com uma tolerância de 0,02 m/s para cada caso específico. Se os provetes passarem nos testes, os resultados da medição são utilizados para a produção das pequenas séries necessárias.

A tecnologia de medição valida a simulação e os resultados dos testes

Quer os componentes ACE sejam testados em eixos lineares verticais ou horizontais, o curso de amortecimento é determinado utilizando um sistema de medição de deslocamento a laser e a força de apoio real utilizando sensores de força em todas as bancadas de teste. A empresa colabora com a Burat & Klein Datentechnik GmbH, com sede em Meckenbeuren, na região do Lago Constança. Enquanto os sensores e transdutores de deslocamento são ligados a um sistema de medição denominado MultiMessBOX, que é adaptado com precisão ao respetivo ponto de ensaio, os dados determinados em cada ensaio podem ser avaliados através do software MessMax® programado pela Burat & Klein. Tal como descrito no caso do pequeno amortecedor, o MessMax® permite sobrepor a curva medida no ensaio real com a curva teórica determinada no computador e, assim, validar a teoria na prática. Jörg Küchmann, engenheiro do departamento de investigação e desenvolvimento da ACE, comenta: "Na aplicação citada, a Burat & Klein pôde oferecer-nos um software de avaliação especial, com o qual podemos comparar três parâmetros e exportar automaticamente os resultados para o Excel, conforme necessário. Neste caso, a força máxima de apoio, a distância máxima de amortecimento e também a energia, ou seja, a área sob a curva força-deslocamento, são avaliadas e verificadas."

Nos últimos anos, a ACE adquiriu uma vasta experiência neste domínio da tecnologia de medição e da avaliação dos resultados obtidos graças ao número crescente de validações solicitadas pelos clientes. É notável que as simulações mostrem apenas desvios percentuais muito pequenos em comparação com os resultados reais da medição na prática. Por conseguinte, as simulações da ACE são também muito exactas graças à tecnologia de medição da Burat & Klein.