Macchina di prova per guarnizioni e superfici di steli
Banco di prova per guarnizioni Ratio-Drive®
Per determinare i valori caratteristici di una guarnizione, sono adatti i banchi di prova delle guarnizioni con i quali è possibile simulare una varietà di condizioni operative. L'attenzione si concentra spesso sulla forza di attrito delle guarnizioni, sulla tenuta su steli e alberi, sul comportamento della temperatura e sull'usura.
“Tutto è iniziato con l'esigenza di testare le guarnizioni per i propri cilindri idraulici in modo efficiente e pratico”, riferisce l'ingegnere Klaus Wagner della Herbert Hänchen GmbH. Nel frattempo, Hänchen progetta e produce nella costruzione di macchine speciali banchi di prova servoidraulici per indagini sulle guarnizioni nella ricerca e nell'industria. I singoli banchi di prova vengono implementati elettricamente o idraulicamente a seconda delle esigenze del produttore di guarnizioni. Su richiesta, Hänchen sviluppa e produce macchine speciali personalizzate per l'industria e la tecnologia di prova nella costruzione di macchine speciali.
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Ecco perché i clienti scelgono le macchine di prova Hänchen:
- Esperienza interna nel collaudo di guarnizioni
- Consulenza completa
- Concetto individuale in base alle esigenze del cliente
- L'implementazione solo delle funzioni necessarie consente di risparmiare sui costi
- Molti decenni di know-how nel settore dell'idraulica
- Costruzione del banco di prova incluso CE
Immagine 1 Recinzione di protezione come misura di protezione tecnica
Immagine 2 Test individuale delle guarnizioni fino alla sequenza di test delle combinazioni di guarnizioni presso Hänchen con una percorrenza di 300 km in 24 ore di funzionamento.
Immagine 3 Quattro assi di prova ad azionamento idraulico, ciascuno dei quali testa due camere di prova con combinazioni di guarnizioni definite.
Tecnologia dei banchi di prova
Requisiti macchina di prova
- Macchina di prova completa secondo MRL
- 4 assi con 2 steli di prova ciascuno, movimentabili indipendentemente l'uno dall'altro
- Test di durata 24 ore su 24, 7 giorni su 7 per oltre 300 km
- Misurazione dell'usura delle superfici degli steli e delle guarnizioni
- Determinazione della forza di attrito in conformità alla norma VDMA 24577
- Prova di tenuta di singole guarnizioni e cascate di guarnizioni
- Verifica del comportamento stick-slip
Implementazione tecnica del banco di prova per guarnizioni
- 8 camere di pressione, pressione regolabile fino a 600 bar
- Raffreddamento ad acqua per una temperatura costante nelle camere di prova
- Dispositivo di protezione separatore
- 4 cilindri sincroni, serie 300, Servocop®, 50 / 40 / 650
- Trasduttore di forza sugli steli di prova per la determinazione della forza di attrito
- Software personalizzato individualmente
- Controllo sicuro del banco di prova su sistema Beckhoff
Parametri di prova del banco di prova per guarnizioni
“Vogliamo offrire ai clienti combinazioni di guarnizioni ottimali attraverso test sistematici”, riferisce Klaus Wagner. “In questo modo combiniamo prodotti di diversi produttori di guarnizioni con i nostri. In qualità di sviluppatori e produttori di cilindri idraulici, collaboriamo da tempo anche con istituti di ricerca universitari. Poiché offriamo ai nostri clienti anche la progettazione e la realizzazione di costruzioni speciali ibride Ratio-Drive® e sottosistemi, è stato naturale sviluppare noi stessi il banco di prova per guarnizioni. Siamo quindi utenti interni.”
Requisiti per l'impianto di prova – molteplicità di parametri
La guarnizione, in combinazione con la superficie dello stelo pistone, è un elemento decisivo per la qualità di un cilindro idraulico e di altri prodotti oleodinamici. Diversi parametri, anche molto differenti tra loro, si incontrano in questo punto. "La tenuta e la riduzione al minimo dell'attrito sono in realtà parametri opposti", afferma Matthias Breisch, responsabile dei test presso Hänchen. "Per questo motivo, in passato, nel settore idraulico si diceva 'o tenuta o scorrevolezza'." Oggi, nei prodotti di qualità, la tenuta è un presupposto fondamentale. Tuttavia, anche l'attrito, l'usura, la precisione di posizionamento e ripetibilità, la velocità massima e minima, il comportamento stick-slip, la pressione minima e massima, l'idoneità a determinati fluidi, tra cui ad esempio Skydrol® o fluidi a base acquosa, nonché i valori limite per le impurità del fluido, sono altri parametri importanti. A questi si aggiungono i diversi sistemi di guarnizione: le guarnizioni classiche con anelli di guarnizione e raschiatori e le guarnizioni senza contatto con guida dello stelo pistone idrostatica o con guarnizione a fessura anulare, tra l'altro un brevetto di Hänchen. Nelle guarnizioni classiche, diversi materiali di guarnizione giocano un ruolo importante, così come la geometria, in particolare quella del bordo di tenuta. Decisiva è anche la qualità della superficie di scorrimento opposta, ad esempio dello stelo pistone, nonché le proprietà di attrito e lubrificazione dei diversi fluidi. Tra questi, l'acciaio cromato o i metalli leggeri, ma anche i materiali moderni con speciale rivestimento in plastica come l'H-CFK®, il materiale composito in carbonio di Hänchen. Anche i processi di lavorazione della superficie, come la levigatura o la rettifica di questi materiali, influiscono sull'effetto di tenuta.
Processo di prova della guarnizione
Acquisizione ed elaborazione dati – Misurazione, controllo, regolazione
Lo speciale software Hänchen controlla il processo e la sequenza di prova, così come la valutazione delle grandezze misurate. Grazie alla programmazione individuale su sistemi Beckhoff, l'utente può controllare i singoli assi di prova e impostare diversi profili di movimento. Per le misurazioni e la regolazione ad alta precisione, i cilindri di prova sono dotati di trasduttori di forza e trasduttori di posizione. Sul banco di prova viene determinata la forza di attrito dei sistemi di guarnizione, in funzione dei parametri misurati online: pressione nella camera di prova, temperatura nella camera di prova e sullo stelo pistone, nonché la posizione o il profilo di movimento, ad esempio la velocità. Per ottenere risultati il più uniformi possibile, le guarnizioni da testare possono essere raffreddate. Per test particolarmente delicati, è possibile raffreddare anche lo stelo tramite un foro passante. I dati vengono acquisiti dal software Ratio-Drive® su un PC industriale, in modo da consentire una documentazione precisa e una valutazione ottimale dei test. L'utente ha la possibilità di valutare le grandezze misurate acquisite nel banco di prova con gli strumenti di valutazione integrati oppure di visualizzarle con un qualsiasi software di valutazione, come ad esempio Diadem.
I dispositivi manuali servono a misurare la tenuta della guarnizione primaria e dell'intero sistema di guarnizione verso l'esterno. Anche l'analisi delle superfici di scorrimento sugli steli e il controllo dei singoli elementi del sistema di guarnizione in relazione all'usura fanno parte della valutazione.
Implementazione meccanica – Banco di prova multiplo
L'impianto, presentato al pubblico specializzato alla fine del 2015, ha ora completato la sua fase di prova. L'elemento centrale sono quattro assi di prova ad azionamento idraulico, che testano ciascuno due camere di prova con combinazioni di guarnizioni definite. Tutti e quattro gli assi possono essere azionati con diversi tipi di provini e parametri. La corsa dell'impianto può essere selezionata a piacere in base allo stelo. Sono possibili velocità fino a 4 m/s. Durante il funzionamento parallelo autonomo di tutti e 4 gli steli, è possibile raggiungere velocità fino a 1 m/s, la frequenza può raggiungere i 5 Hz.
Sul banco di prova delle guarnizioni sono possibili anche test secondo VDMA 24577 per la determinazione della forza di attrito. La pressione nella camera di prova può raggiungere i 600 bar ed è regolabile durante il movimento, in modo da poter rappresentare condizioni realistiche. Il profilo di movimento è progettato per velocità sinusoidali o costanti. Anche la fase di accelerazione è parametrizzabile. Come provini, è possibile montare steli arbitrari con combinazioni di guarnizioni arbitrarie e testarli con una varietà di fluidi.
Esecuzione costruzione banco di prova
Procedura di prova standard per sistemi di guarnizione
Il ciclo di test standard interno di Hänchen per un sistema di guarnizione composto da stelo e combinazione di guarnizioni comprende normalmente una percorrenza di 300 km in funzionamento continuo per 24 ore. Gli approfonditi test degli ultimi anni hanno confermato l'importanza delle guarnizioni in PTFE con riempimento in bronzo come guarnizione primaria in combinazione con una guarnizione secondaria e un raschiatore. La combinazione collaudata come sistema di guarnizione Servocop®, composta da guarnizione compatta, anello scanalato e raschiatore, implementa questo concetto nei cilindri idraulici di Hänchen. “Nella composizione di tali combinazioni, si è riscontrato che prodotti di diversi produttori, pur utilizzando gli stessi materiali, fornivano risultati molto diversi.” Matthias Breisch descrive un risultato particolare: “La combinazione di elementi di diversi produttori fornisce risultati di test diversi fino al 50%. Questo non significa che una singola guarnizione sia migliore o peggiore, ma che la coordinazione degli elementi di guarnizione tra loro e sulla superficie di scorrimento opposta è determinante.”
Si è potuta confermare anche l'importanza della levigatura come lavorazione di precisione delle superfici degli steli per un basso attrito in combinazione con un'ottima distribuzione dei lubrificanti. In questo contesto, si è visto che la levigatura a corsa breve ottimizza ulteriormente la superficie, mentre le superfici rettificate hanno un effetto piuttosto negativo sulle prestazioni e sulla vita utile delle guarnizioni. Anche sul materiale H-CFK® è possibile creare una superficie altrettanto performante mediante levigatura.
Banco di prova per guarnizioni personalizzato
Hänchen Pfrüfstandsbau realizza macchine di prova comparabili per clienti come l'Università di Stoccarda e ha già molti anni di esperienza come produttore di sistemi di azionamento. Nell'ambito di un progetto Ratio-Drive®, si offre la possibilità di produrre banchi di prova per guarnizioni specificamente in base alle esigenze del cliente. Grazie alla costruzione modulare e all'utilizzo del software già collaudato, è possibile risparmiare sui costi e ridurre al minimo i rischi di prototipazione. Il cliente riceve tutti i componenti meccanici da un unico fornitore, dall'azionamento ai sistemi di misurazione della posizione e della pressione integrati fino alla struttura. Insieme al cliente, Hänchen crea il concetto di sicurezza della gamma Ratio-Drive® in conformità ai requisiti della Direttiva Macchine 2006/42/CE. In questo contesto, vengono presi in considerazione i requisiti per i controlli delle macchine secondo la norma ISO EN 12100 e, in particolare, la valutazione del rischio da parte della macchina secondo la norma ISO EN 13849-1, a seconda dei requisiti fino al Performance Level PLe.
L'applicazione interna, dall'ideazione alla macchina di collaudo completa, e l'uso quotidiano offrono sicurezza ai diversi gruppi di clienti.
Jörg Beyer, mediaword
© Hänchen 2017
© Hänchen 2017
Perché scegliere Hänchen come produttore di macchine di collaudo servoidrauliche?
Approfittate della pluriennale esperienza nella tecnologia dei banchi di prova.
Il pluriennale sviluppo interno dei prodotti, la ricerca e sviluppo di banchi di prova, campi di prova e macchine di collaudo complesse hanno posto la prima pietra per la moderna costruzione di banchi di prova Hänchen. Il nostro elevato standard di qualità, ben noto per tutti i prodotti Hänchen, ha dato un forte impulso a questo sviluppo. Oggi Hänchen è diventato un partner affidabile per banchi di prova e macchine di collaudo personalizzati. Ogni banco di prova EoL è realizzato su misura su commissione del cliente. I banchi di prova Hänchen sono macchine speciali sviluppate individualmente con un concetto coerente. Per ogni progetto di banco di prova, in qualità di cliente, avrete un unico referente centrale. In questo modo, campi di prova individuali ed efficienti dal punto di vista energetico e macchine di collaudo complesse possono essere integrati perfettamente nei propri sistemi tramite interfacce definite dal cliente.
La nostra competenza come produttori di banchi e macchine di prova
- Più di mezzo secolo di competenza nel settore dell'idraulica e delle guarnizioni
- Vasta esperienza nella costruzione di macchine speciali di macchine speciali idrauliche ed elettriche
- Esperienza nella progettazione e realizzazione sistematica e personalizzata di progetti per i clienti
- Tecnologia di misurazione, controllo e regolazione, regolazione in tempo reale, acquisizione dei valori misurati, sensori, connessione bus di campo e valutazione
- Sviluppo di software modulare proprietario, inclusa l'interfaccia grafica per il controllo e la regolazione, nonché la comunicazione a livello di processo
- Ampi concetti di sicurezza fino a PLe in conformità alla Direttiva Macchine, conformità CE, software di sicurezza
- Innumerevoli progettazioni nel settore della costruzione di banchi di prova e dello sviluppo di macchine di collaudo complesse.