ACE Stoßdämpfer GmbH i Burat & Klein Datentechnik GmbH od wielu lat współpracują w dziedzinie technologii pomiarowej, aby móc precyzyjnie testować przemysłową technologię tłumienia w zakresie parametrów dynamicznych dla projektów specyficznych dla klienta.

Poniżej przedstawiamy wgląd w ich udaną współpracę.

W wielu zautomatyzowanych procesach produkcyjnych stosowane są różne rodzaje amortyzatorów. Małe i przemysłowe amortyzatory, a także amortyzatory bezpieczeństwa są szczególnie odpowiednie jako wydajne, bezprądowe komponenty hydrauliczne do zwalniania lub precyzyjnego hamowania sił masowych w celu zwiększenia wydajności i bezpieczeństwa. ACE oferuje szeroką gamę tych elementów maszyn w postaci samonastawnych i regulowanych typów do szerokiej gamy zastosowań, umożliwiając projektantom pokrycie najbardziej powszechnych zakresów sił za pomocą standardowych komponentów firmy. ACE oferuje również komponenty wykonane z odwracalnych i nieodwracalnych materiałów półprzewodnikowych do zatrzymań awaryjnych jako zabezpieczenie przed najazdem lub jako amortyzatory zatrzymania.

Najpierw symuluj zachowanie tłumienia, a następnie waliduj na testerach upadku

Czujniki i symulacje odgrywają rolę, gdy inżynierowie chcą przetestować produkty przed wprowadzeniem na rynek lub, w przypadku wrażliwych zastosowań, chcą z wyprzedzeniem określić rzeczywiste zachowanie tłumienia odpowiednich typów amortyzatorów dla ich konkretnego zastosowania. Ma to zastosowanie w szczególnych przypadkach w automatyzacji, obsłudze lub zwalnianiu wyjątkowo dużych sił masowych na obrabiarkach lub stołach obrotowych. Jeśli krzywe tłumienia określone przez producenta nie są wystarczające dla danego zastosowania i dla zespołu projektowego klienta, inżynierowie konsultanci ACE korzystają z wewnętrznych urządzeń testowych, aby sprawdzić teoretyczne symulacje z projektów ze standardowymi komponentami w praktyce i zweryfikować je.

W Langenfeld, niemieckiej siedzibie eksperckiej marki ACE, która jest częścią Grupy Stabilus, wykorzystywane są dwa urządzenia do testowania upadków. Pierwszy obejmuje siły masowe od 130 kg do 500 kg przy maksymalnej wysokości upadku 1500 mm. Testy upadku przeprowadzane zgodnie z prawami grawitacji skutkują maksymalnymi prędkościami uderzenia wynoszącymi 4,8 m/s (v = √2*g*h) i energiami kinetycznymi wynoszącymi około 6000 Nm (m*g*h). Drugi tester upadku jest odpowiedni dla mas od 3 kg do 350 kg przy maksymalnej wysokości upadku do 1500 mm, przy czym mierzone są prędkości uderzenia do ok. 5,5 m/s i energie do ok. 5150 Nm. Oprócz wspomnianych amortyzatorów hydraulicznych z działu technologii tłumienia firmy, ACE wykorzystuje również oba testery upadku do testowania produktów bezpieczeństwa firmy, które obejmują odwracalne stałe korpusy oprócz amortyzatorów bezpieczeństwa, które również działają hydraulicznie.oprócz hydraulicznych amortyzatorów bezpieczeństwa, obejmują one również odwracalne amortyzatory półprzewodnikowe, takie jak te z rodziny produktów TUBUS i nieodwracalne amortyzatory półprzewodnikowe wykonane z aluminium i stali.

Koncentracja na maksymalnym możliwym pochłanianiu energii

Ostatnia generacja amortyzatorów bezpieczeństwa ACE określana jest mianem amortyzatorów zderzeniowych. Zaprojektowane jako komponenty zatrzymania awaryjnego do jednorazowego użytku, inżynierowie z Langenfeld przeprowadzają obszerne serie testów poszczególnych typów na testerach upadku przed ich wprowadzeniem na rynek. Badają amortyzatory, które są wykonane ze specjalnych rur aluminiowych lub stalowych, przede wszystkim pod kątem maksymalnego możliwego pochłaniania energii w razie wypadku. Zwracają szczególną uwagę na rejestrowanie specyficznych charakterystyk tłumienia poszczególnych typów każdej nowej serii za pomocą testerów upadku. Umożliwia im to sprawdzenie i zatwierdzenie wartości katalogowych oraz zatwierdzenie odpowiedniej serii produktów do sprzedaży. Na przykład, inżynierowie zbadali maksymalną absorpcję energii czterech nowych, mniejszych amortyzatorów zderzeniowych. Mają one średnicę zewnętrzną ok. 20 mm i są wprowadzane na rynek z różnymi skokami. Od czasu pomyślnego zakończenia walidacji, ACE rozszerzyło gamę pochłaniaczy energii w dolnym zakresie od 100 do około 400 Nm i może również oferować amortyzatory zderzeniowe do systemów w mniejszych formatach jako niedrogie i skuteczne rozwiązanie zatrzymania awaryjnego. Ponieważ zadanie tych półprzewodnikowych amortyzatorów w środowisku przemysłowym jest podobne do zadania stref zgniotu w technologii samochodowej, zostały one przetestowane pod kątem najtrudniejszych obciążeń. W końcu, w przypadku zderzenia, komponenty natychmiast pochłaniają energię uderzenia i są odkształcane i składane w sposób z góry określony w symulacjach komputerowych w celu przekształcenia energii kinetycznej uderzenia w ciepło i rozproszenia go do środowiska zewnętrznego. W ten sposób amortyzatory jednorazowego użytku chronią konstrukcje w razie wypadku dzięki wysokiemu, równomiernemu rozpraszaniu energii na poziomie 98 procent. Ze względu na wymóg, aby te elementy bezpieczeństwa zapewniały wysoką długoterminową stabilność w codziennej pracy i maksymalną ochronę w przypadku zatrzymania awaryjnego, testy i symulacje zostały przeprowadzone w warunkach jak najbardziej zbliżonych do rzeczywistych.

Małe amortyzatory badane w poziomych testach liniowych

Oprócz tych opcji testowych opartych na grawitacji, które badają amortyzatory i ich wydajność hamowania na końcu ruchu pionowych osi liniowych, na przykład, inne stanowisko testowe ACE umożliwia również poziome testy liniowe. W tym przypadku napęd przyspiesza siły masowe od 20 kg do 100 kg na osi poziomej do prędkości ok. 3,5 m/s.

W praktycznym przykładzie, w którym wysoce precyzyjne, beztarciowe osie są instalowane w systemie przenoszenia, który jest zabezpieczony w pozycjach końcowych w trzech osiach (X, Y, biegun środkowy) za pomocą małych amortyzatorów, inżynierowie ACE najpierw wybierają odpowiednie typy amortyzatorów dla danej osi ze standardowego zakresu. Ponieważ bardzo wrażliwe osie mogą być obciążane tylko określonymi maksymalnymi siłami w przypadku zderzenia, ACE przeprowadza w drugim kroku konkretne teoretyczne projekty dla każdego z wybranych małych amortyzatorów za pomocą oprogramowania symulacyjnego. Każdy indywidualny wzór otworów, tj. liczba i rozmiar otworów dławiących wewnątrz amortyzatora, jest symulowany na komputerze w celu optymalizacji progresji siły, tj. krzywej siła-przemieszczenie. Inżynierowie mogą następnie zweryfikować symulacje teoretyczne, wykonując pomiary na osi liniowej przy użyciu odpowiednio przygotowanych próbek testowych w testach liniowych na stanowisku testowym. W takiej aplikacji testowej masa ruchoma może być regulowana do kilku gramów, a prędkość uderzenia może być dopasowana prawie jeden do jednego z tolerancją 0,02 m/s dla każdego konkretnego przypadku. Jeśli próbki testowe przejdą pomyślnie testy, wyniki pomiarów są wykorzystywane do produkcji wymaganych małych serii.

Technologia pomiarowa weryfikuje wyniki symulacji i testów

Niezależnie od tego, czy komponenty ACE są testowane w pionowych czy poziomych osiach liniowych, skok tłumienia jest określany za pomocą laserowego systemu pomiaru przemieszczenia, a rzeczywista siła podparcia za pomocą czujników siły na wszystkich stanowiskach testowych. Firma współpracuje z Burat & Klein Datentechnik GmbH z siedzibą w Meckenbeuren w regionie Jeziora Bodeńskiego. Podczas gdy czujniki i przetworniki przemieszczenia są podłączone do systemu pomiarowego o nazwie MultiMessBOX, który jest precyzyjnie dostosowany do danego punktu testowego, dane określone w każdym przebiegu testowym można ocenić za pomocą oprogramowania MessMax® zaprogramowanego przez Burat & Klein. Jak opisano w przypadku małego amortyzatora, MessMax® umożliwia nałożenie krzywej zmierzonej w rzeczywistym teście na krzywą teoretyczną wyznaczoną na komputerze, a tym samym weryfikację teorii w praktyce. Jörg Küchmann, inżynier z działu badań i rozwoju ACE, komentuje: "W przytoczonej aplikacji firma Burat & Klein była w stanie zaoferować nam specjalne oprogramowanie ewaluacyjne, za pomocą którego możemy porównać trzy parametry i automatycznie wyeksportować wyniki do programu Excel zgodnie z wymaganiami. W tym przypadku maksymalna siła podporowa, maksymalna odległość tłumienia, a także energia, tj. pole pod krzywą siła-przemieszczenie, są oceniane i sprawdzane"

W ciągu ostatnich kilku lat ACE zdobyło duże doświadczenie w tej dziedzinie technologii pomiarowej i oceny uzyskanych wyników dzięki rosnącej liczbie walidacji wymaganych przez klientów. Godne uwagi jest to, że symulacje wykazują jedynie bardzo małe odchylenia procentowe w porównaniu z rzeczywistymi wynikami pomiarów w praktyce. Symulacje ACE są zatem również bardzo dokładne dzięki technologii pomiarowej Burat & Klein.