Nos travões de disco de segurança fail-safe, “torque” não é criado por um motor ou uma válvula—começa com uma coisa muito mecânica: pré-carga da mola. Se a pré-carga for inconsistente, verá isso a jusante como creep de retenção, desgaste irregular das pastilhas, arrasto após libertação, ou dispersão de torque entre unidades.
Isto é mais importante para travões de segurança fail-safe (mola aplicada, energia libertada), incluindo travões de disco hidráulicos de segurança e travões eletromagnéticos de segurança. No nosso catálogo de produtos, exemplos incluem Travões de disco hidráulicos de segurança da série SH e Travões de segurança eletromagnética da série SE. Muitos travões de tambor eletro-hidráulicos também dependem de molas para a força de aplicação; a mesma lógica de pré-carga aplica-se à estabilidade e ao comportamento de desgaste.
[Imagem de espaço reservado] Corte de um travão de disco com mola: pacote de molas → placa de pressão → pastilhas → disco.
1) Porque a pré-carga da mola controla diretamente o torque de travagem
Para um travão de mola, a força de aperto vem da compressão da mola. Uma relação simplificada é:
F_{total}=\sum_{i=1}^{n} k_i \, x_iE o torque de travagem (simplificado) é:
T \approx \mu \cdot F_{total} \cdot R_{eff}Onde k é a taxa da mola (N/mm), x é a compressão (mm), μ é o coeficiente de fricção, e Reff é o raio efetivo. Quando a pré-carga varia, Ftotal varia, e o torque também varia mesmo que tudo o resto seja perfeito.
Exemplo concreto (mostra quão sensível pode ser a pré-carga)
Suponha que um travão usa 12 molas, cada uma com k = 30 N/mm, e a montagem comprime cada mola por x = 20 mm.
F_{spring}=k x = 30 \times 20 = 600\ \text{N} F_{total}=12 \times 600=7200\ \text{N}Se a variação na montagem faz com que a compressão mude apenas ±1 mm, a força muda por ±30 N por mola, ou um total de ±360 N (±5%). Isso traduz-se quase diretamente em variação de torque (antes de considerar a variação μ).
2) Duas fontes de inconsistência na pré-carga (variação das molas vs variação na montagem)
A) Variação de mola para mola (peças de entrada)
Mesmo com o mesmo desenho, as molas variam devido à tolerância do diâmetro do fio, tratamento térmico e geometria da bobina. Muitas molas de “uso geral” são fornecidas com tolerâncias de carga relativamente amplas. Se construir um travão usando molas não correspondentes, pode acabar com:
- Distribuição não uniforme da força de aperto → desgaste irregular das pastilhas
- torque diferente dependendo de quais molas suportam mais carga
- redução da margem de libertação (algumas molas são efetivamente “mais fortes” do que o atuador espera)
B) Variação induzida pela montagem (controlo de processo)
Mesmo com molas perfeitamente combinadas, a pré-carga pode variar se o processo de montagem não for controlado. Causas comuns incluem:
- altura de compressão não controlada (sem espaciadores / ajuste inconsistente)
- placa de pressão não paralela (inclinação causa compressão maior em algumas molas do que em outras)
- torque do fixador usado como proxy para pré-carga (fricção na rosca pode criar grande dispersão)
- configuração incorreta do curso ou da libertação levando a libertação parcial e acumulação de calor
[Imagem de espaço reservado] Ilustração de inclinação irregular da placa: a mesma “porca gira”, compressão do molas diferente.
3) Inspeção de entrada: a forma mais rápida de reduzir a dispersão do torque
Se deseja torque de travagem consistente entre lotes de produção, meça as molas por carga a um comprimento especificado (não apenas comprimento livre). A ferramenta prática é um testador de molas com leitura digital.
Medidas de entrada recomendadas (registáveis, auditáveis):
- Comprimento livre L0
- Comprimento de teste Lteste (definido no desenho/processo)
- Força F em Lteste (N)
- Defeitos visuais: corrosão, fissuras, danos na superfície
Regra prática de classificação (simples, eficaz): agrupar molas em conjuntos onde a força medida em Lteste está fortemente agrupada. Muitas fábricas visam uma dispersão “dentro do conjunto” como max–min ≤ 3–5% para travões críticos de segurança (os limites reais devem seguir a sua especificação de engenharia).
[Imagem de espaço reservado] Estação de teste de molas: mola comprimida até Lteste com força exibida; foto de caixas de classificação rotuladas por faixa de força.
4) Ponto de controlo de montagem nº 1: controlar a altura de compressão (não “torque da porca”)
Se apenas controlar o torque de aperto nas porcas de ajuste, a dispersão de pré-carga pode ser grande devido à fricção nas roscas e superfícies de apoio variar (óleo, galvanização, condição da superfície). Para consistência na pré-carga, a melhor abordagem é controlar altura de compressão ou comprimento da mola sob pré-carga.
Três métodos práticos usados na indústria:
- Espaciadores/arruelas fixas: definir a posição da placa mecanicamente; muito repetível.
- Comprimento da mola medido: comprimir até ao comprimento de referência (go/no-go ou medidor de profundidade).
- Verificação de força direta (verificação pontual): dispositivo de célula de carga para verificar a força de aperto numa amostra.
Porque apenas torque é arriscado: a relação comum de porca
T_b \\approx K \, F \, d
mostra que o “fator da porca” K muda significativamente com lubrificação e condição da superfície. Isso significa que o mesmo torque de aperto não garante a mesma pré-carga.
5) Ponto de controlo de montagem nº 2: manter a placa da mola paralela (evitar desequilíbrio oculto de força)
Em travões de múltiplas molas, a consistência da pré-carga não é apenas “força média”—é também distribuição de força. Se a placa da mola inclinar, algumas molas comprimem mais, outras menos. Pode ainda atingir “compressão total” no papel, mas criar pressão desigual nas pastilhas e desgaste acelerado.
Controles práticos:
- usar um padrão de aperto cruzado (como porcas de roda) ao definir a pré-carga
- medir a distância entre a placa e a caixa em 3–4 posições ao redor da circunferência
- definir um requisito de paralelismo (exemplo de prática: manter a variação de posição dentro de uma pequena faixa; os limites finais devem seguir o seu projeto)
[Imagem de espaço reservado] Pontos de medição de paralelismo da placa com um medidor de profundidade.
6) Ponto de controlo de montagem nº 3: verificar a margem de libertação (a consistência da pré-carga é inútil se o travão arrasta)
Nos travões de segurança fail-safe, as molas aplicam torque; a energia liberta o travão. Se o curso do atuador ou a pressão de libertação forem insuficientes em relação à pré-carga da mola, pode ocorrer libertação parcial. Isso cria arrastamento → calor → deriva de fricção → perda de torque—frequentemente mal diagnosticada como “pastilhas ruins.”
O que verificar no final da linha (EOL):
- gap de ar / folga da pastilha na libertação total (registar valor)
- pressão de libertação (hidráulica) ou voltagem da bobina (electromagnética) nos terminais do travão
- estabilidade do ciclo: a folga após 20–50 ciclos não deve variar anormalmente
Por exemplo, nos nossos Travões de disco de segurança hidráulicos SH, a pré-carga correta da mola deve ser combinada com o comportamento de libertação hidráulica correto. Se a pressão atingir o valor do medidor mas as pastilhas ainda arrastam, a causa raiz é frequentemente mecânica: alinhamento, fricção do suporte da pastilha, ou ajuste incorreto—não “mais pressão.”
7) Verificação EOL: os testes mínimos que comprovam a consistência da pré-carga de forma defensável
A consistência da pré-carga deve manifestar-se como torque estável e comportamento de libertação estável. Um pacote de verificação EOL prático parece-se com:
| Verificar | Método | O que detecta | Registo |
|---|---|---|---|
| Torque de retenção estático | Braçadeira ou dispositivo de torque | Força da mola demasiado baixa / aperto desigual | Valor de torque direção critério de escorregamento |
| Verificação de libertação | Medir o gap de ar / folga | Pré-carga demasiado alta para o atuador / bloqueio mecânico | Valores de folga nos pontos (L/R) |
| Repetibilidade do ciclo | 20–50 ciclos de aplicação/libertação | Assentamento, inclinação da placa, ajuste instável | Folga antes/depois do ciclo |
| Triagem de tendência de calor (opcional) | Ciclo curto varredura IR | Arrastamento / bandas quentes locais | Notas sobre temperatura de superfície |
[Espaço reservado para link interno] Download: Ficha de registo de pré-carga da mola e verificação EOL (Excel/PDF).
8) Sintomas de campo que indicam problemas de pré-carga (diagnóstico rápido)
- Creep de retenção aumenta com o tempo → fadiga da mola, configuração incorreta da pré-carga, pastilhas contaminadas ou problemas na superfície do disco.
- Desgaste irregular das pastilhas (um lado muito mais rápido) → inclinação da placa, distribuição desigual de molas, desalinhamento.
- Travão aquece mesmo quando “liberado” → problema de margem de libertação (pré-carga demasiado alta para o curso/pressão) ou travamento mecânico.
- Dispersão do torque entre unidades idênticas → molas não correspondentes ou controlo de altura de compressão inconsistente.
Ao substituir molas em travões de segurança fail-safe, trate o pacote de molas como um conjunto compatível. Misturar molas antigas e novas muitas vezes aumenta o desequilíbrio—even if “it fits.”
[Espaço reservado para link interno] Peças de substituição: conjuntos de molas OEM e conjuntos de pastilhas para travões de segurança fail-safe.
Necessita de um plano de controlo de pré-carga para o seu modelo de travão?
Se partilhar o seu modelo de travão (por exemplo, SH / SE ou o seu tipo de travão de tambor), torque de retenção necessário, tamanho do disco/roda, e ciclo de trabalho, podemos recomendar: (1) pontos de medição da mola (Lteste/Fteste), (2) um método prático de controlo de montagem (espaciadores/medidores de altura), e (3) um pacote de verificação EOL que torna a estabilidade do torque repetível.
[Espaço reservado para link interno] Contacte a nossa equipa de engenharia para suporte na consistência da pré-carga da mola.
