Spoločnosti ACE Stoßdämpfer GmbH a Burat & Klein Datentechnik GmbH už mnoho rokov spolupracujú v oblasti meracej techniky, aby mohli precízne testovať priemyselnú tlmiacu techniku v oblasti dynamických parametrov pre projekty podľa požiadaviek zákazníkov.
V tomto dokumente poskytujú náhľad na svoju úspešnú spoluprácu.
Rôzne typy tlmičov sa používajú v mnohých automatizovaných výrobných procesoch. Malé a priemyselné tlmiče, ako aj bezpečnostné tlmiče sú obzvlášť vhodné ako účinné bezprúdové hydraulické komponenty na spomaľovanie alebo na presné brzdenie hmotnostných síl s cieľom zvýšiť produktivitu a bezpečnosť. Spoločnosť ACE poskytuje širokú škálu týchto strojových prvkov vo forme samonastaviteľných a nastaviteľných typov pre najrôznejšie aplikácie, čo konštruktérom umožňuje pokryť najbežnejšie rozsahy síl štandardnými komponentmi spoločnosti. Spoločnosť ACE ponúka aj komponenty z reverzibilných a ireverzibilných polovodičových materiálov na núdzové zastavenie ako ochranu proti predbehnutiu alebo ako tlmiče zastavenia.
Najskôr simulujte správanie tlmičov, potom overte na pádových testeroch
Senzory a simulácie zohrávajú úlohu, keď chcú inžinieri otestovať výrobky pred uvedením na trh alebo v prípade citlivých aplikácií chcú vopred určiť skutočné tlmiace správanie príslušných typov tlmičov pre ich konkrétne použitie. To platí v špeciálnych prípadoch v automatizácii, manipulácii alebo pri spomaľovaní mimoriadne veľkých hmotnostných síl na obrábacích strojoch alebo otočných stoloch. Ak krivky tlmenia určené výrobcom nie sú pre danú aplikáciu a pre projektový tím zákazníka dostatočné, poradenskí inžinieri spoločnosti ACE využívajú vlastné testovacie zariadenia na overenie teoretických simulácií z návrhov so štandardnými komponentmi v praxi a ich validáciu.
V Langenfelde, nemeckom sídle odbornej značky ACE, ktorá je súčasťou skupiny Stabilus Group, sa používajú dva pádové testery. Prvý z nich pokrýva hmotnostné sily od 130 kg do 500 kg s maximálnou výškou pádu 1 500 mm. Výsledkom pádových skúšok vykonávaných podľa gravitačných zákonov sú maximálne nárazové rýchlosti 4,8 m/s (v = √2*g*h) a kinetické energie približne 6 000 Nm (m*g*h). Druhý pádový tester je vhodný pre hmotnosti od 3 kg do 350 kg s maximálnou výškou pádu do 1500 mm, pričom sa merajú nárazové rýchlosti do približne 5,5 m/s a energie do približne 5150 Nm. Okrem spomínaných hydraulických tlmičov z divízie tlmiacich technológií spoločnosti ACE sa oba pádové testery používajú aj na testovanie bezpečnostných produktov spoločnosti, ktoré okrem bezpečnostných tlmičov zahŕňajú aj reverzibilné pevné telesá, ktoré tiež fungujú hydraulicky. okrem hydraulických bezpečnostných tlmičov medzi ne patria aj reverzibilné pevnolátkové tlmiče, ako sú tlmiče z produktových radov TUBUS, a ireverzibilné pevnolátkové tlmiče z hliníka a ocele.
Zameranie na maximálnu možnú absorpciu energie
Posledná generácia bezpečnostných tlmičov od spoločnosti ACE sa označuje ako crash tlmiče. Konštruktéri v Langenfelde, navrhnutí ako komponenty na núdzové zastavenie na jednorazové použitie, vykonávajú pred ich uvedením na trh rozsiahle série testov príslušných typov na pádových testeroch. Tlmiče, ktoré sú vyrobené zo špeciálnych hliníkových alebo oceľových rúrok, skúmajú predovšetkým z hľadiska maximálnej možnej absorpcie energie v prípade nehody. Osobitnú pozornosť venujú zaznamenávaniu špecifických tlmiacich vlastností jednotlivých typov každej novej série pomocou pádových testerov. To im umožňuje kontrolovať a overovať katalógové hodnoty a schvaľovať príslušné série výrobkov na predaj. Tamojší inžinieri napríklad skúmali maximálnu absorpciu energie štyroch nových, menších tlmičov nárazu. Tie majú vonkajší priemer približne 20 mm a na trh sa uvádzajú s rôznymi zdvihmi. Od úspešného ukončenia validácie spoločnosť ACE rozšírila ponuku tlmičov energie v nižšom rozsahu od 100 do približne 400 Nm a môže ponúkať aj tlmiče nárazov pre systémy menších formátov ako lacné a účinné riešenie núdzového zastavenia. Keďže úloha týchto polovodičových tlmičov v priemyselnom prostredí je podobná úlohe deformačných zón v automobilovej technike, boli testované na najťažšie zaťaženia. Koniec koncov, v prípade nárazu komponenty okamžite absorbujú energiu nárazu a deformujú sa a skladajú spôsobom vopred definovaným v počítačových simuláciách s cieľom premeniť kinetickú energiu nárazu na teplo a odviesť ju do vonkajšieho prostredia. Týmto spôsobom chránia jednorazové tlmiče konštrukcie v prípade nehody prostredníctvom vysokého a rovnomerného rozptylu energie na úrovni 98 percent. Vzhľadom na požiadavku, aby tieto bezpečnostné prvky poskytovali vysokú dlhodobú stabilitu v každodennej prevádzke a maximálnu ochranu v prípade núdzového zastavenia, sa testy a simulácie vykonávali v podmienkach, ktoré sa čo najviac približovali realite.
Malé tlmiče nárazov skúmané v horizontálnych lineárnych testoch
Okrem týchto možností gravitačných skúšok, pri ktorých sa skúmajú tlmiče a ich spomaľovacie vlastnosti napríklad na konci dráhy vertikálnych lineárnych osí, umožňuje ďalšia skúšobná stolica od spoločnosti ACE aj horizontálne lineárne skúšky. V tomto prípade pohon urýchľuje sily s hmotnosťou 20 kg až 100 kg na horizontálnej osi na rýchlosť až do približne 3,5 m/s.
V praktickom príklade, v ktorom sú v manipulačnom systéme nainštalované vysoko presné nápravy bez trenia, ktoré sú v koncových polohách v troch osiach (X, Y, stredový pól) zabezpečené malými tlmičmi, inžinieri spoločnosti ACE najprv vyberú zo štandardného sortimentu vhodné typy tlmičov pre príslušnú nápravu. Keďže vysoko citlivé nápravy môžu byť v prípade havárie zaťažené len definovanými maximálnymi silami, spoločnosť ACE v druhom kroku vykoná špecifické teoretické návrhy pre každý z vybraných malých tlmičov pomocou simulačného softvéru. Každý jednotlivý vzor otvorov, t. j. počet a veľkosť škrtiacich otvorov vo vnútri tlmiča, sa simuluje na počítači s cieľom optimalizovať priebeh sily, t. j. krivku sily a posunutia. Inžinieri potom môžu overiť teoretické simulácie meraniami na lineárnej osi pomocou vhodne pripravených skúšobných vzoriek pri lineárnych skúškach na skúšobnej stolici. V takejto skúšobnej aplikácii možno pohyblivú hmotnosť nastaviť až na niekoľko gramov a nárazovú rýchlosť možno prispôsobiť takmer jedna k jednej s toleranciou 0,02 m/s pre každý konkrétny prípad. Ak skúšobné vzorky pri skúškach vyhovujú, výsledky meraní sa použijú na výrobu požadovaných malých sérií.
Meracia technológia overuje výsledky simulácie a skúšok
Bez ohľadu na to, či sa komponenty ACE testujú vo vertikálnych alebo horizontálnych lineárnych osiach, tlmiaca dráha sa určuje pomocou laserového systému na meranie posunov a skutočná podporná sila pomocou snímačov sily na všetkých skúšobných stoloch. Spoločnosť spolupracuje so spoločnosťou Burat & Klein Datentechnik GmbH so sídlom v Meckenbeurene v okrese Bodamské jazero. Zatiaľ čo snímače a snímače posunutia sú pripojené k meraciemu systému MultiMessBOX, ktorý je presne prispôsobený príslušnému skúšobnému miestu, údaje zistené v každej skúšobnej sérii možno vyhodnotiť pomocou softvéru MessMax® naprogramovaného spoločnosťou Burat & Klein. Ako bolo popísané v prípade malého tlmiča, MessMax® umožňuje superponovať krivku nameranú pri reálnom teste s teoretickou krivkou určenou na počítači, a tak overiť teóriu v praxi. Jörg Küchmann, inžinier z oddelenia výskumu a vývoja spoločnosti ACE, k tomu povedal: "V citovanej aplikácii nám spoločnosť Burat & Klein dokázala ponúknuť špeciálny vyhodnocovací softvér, pomocou ktorého môžeme porovnávať tri parametre a podľa potreby automaticky exportovať výsledky do programu Excel. V tomto prípade sa vyhodnocuje a kontroluje maximálna podporná sila, maximálna tlmiaca vzdialenosť a tiež energia, t. j. plocha pod krivkou sila - posun."
Za posledných niekoľko rokov získala spoločnosť ACE rozsiahle skúsenosti v tejto oblasti meracej techniky a vyhodnocovania získaných výsledkov vďaka rastúcemu počtu validácií požadovaných zákazníkmi. Je pozoruhodné, že simulácie vykazujú len veľmi malé percentuálne odchýlky v porovnaní so skutočnými výsledkami meraní v praxi. Simulácie spoločnosti ACE sú preto veľmi presné aj vďaka meracej technológii spoločnosti Burat & Klein.
