Em guindastes, transportadores, guinchos e máquinas de manuseio a granel, o "choque do freio" raramente é apenas um problema de conforto. A frenagem brusca pode criar consequências mensuráveis: impacto de retrocesso do redutor, rasgos de acoplamentos, desgaste de trilhos, deslizamento de correias, vibração estrutural e temperaturas de pico mais altas na interface de fricção. Se você está vendo vitrificação repetida de forros, rodas/discos de freio rachados ou afrouxamento "misterioso" de fixadores, o perfil de parada é frequentemente parte da causa raiz.
Este artigo explica como projetar frenagem amortecida (suave) de uma forma que ainda seja segura e repetível. Vamos nos concentrar em métodos que você pode implementar com freios industriais reais—especialmente freios de tambor eletro-hidráulicos como YWZ13 e freios de disco de segurança como SH—além de medidas em nível de sistema (coordenação de VFD, frenagem em estágios, amortecimento hidráulico e conformidade mecânica).
[Imagem Placeholder] Perfis de parada de exemplo: "frenagem em degrau" vs "frenagem em duas etapas" vs "frenagem em curva S" (desaceleração vs tempo).
1) Primeiro, defina o que "choque" significa em frenagem (desaceleração e retrocesso)
A maioria das reclamações de choque vem de duas coisas:
- Alta desaceleração (parando muito rapidamente para a rigidez do sistema e retrocesso)
- Alto retrocesso (a desaceleração muda muito repentinamente—o torque vai de "zero" a "total" quase instantaneamente)
Duass definições simples ajudam você a quantificar o problema:
a=\frac{\Delta v}{\Delta t} j=\frac{\Delta a}{\Delta t}Onde a é desaceleração e j é retrocesso. Mesmo que sua desaceleração média seja aceitável, um retrocesso muito alto no início da frenagem é o que cria o "bang" sentido em redutores e estruturas.
Verificação rápida da realidade (números que você pode usar em reuniões): Se um carrinho viaja a 0,8 m/s e para em 0,2 s, a desaceleração média é 4 m/s². Se você parar em 1,0 s em vez disso, torna-se 0,8 m/s². Essa mudança é frequentemente a diferença entre impacto mecânico repetido e operação estável.
2) Converter "comportamento de parada" em demanda de torque (por que o tempo de frenagem muda tudo)
Para sistemas rotacionais, o torque de frenagem está ligado à inércia e desaceleração angular:
T \approx J \cdot \alpha = J\cdot\frac{\Delta \omega}{\Delta t}Portanto, se você dobrar o tempo de parada, você reduz aproximadamente pela metade a demanda média de torque—e geralmente reduz o choque de pico também (supondo que o engajamento do freio seja controlado).
Exemplo (típico para transportadores e acionamentos de deslocamento)
Assuma que a inércia equivalente no eixo do freio é J = 80 kg·m². O freio se engaja a 500 rpm (ω ≈ 52.36 rad/s).
Se você parar em 1,0 s:
\alpha \approx \frac{52.36}{1.0}=52.36\ \text{rad/s}^2,\quad T \approx 80\times 52.36 \approx 4189\ \text{N·m}
Se você parar em 4,0 s:
\alpha \approx \frac{52.36}{4.0}=13.09\ \text{rad/s}^2,\quad T \approx 80\times 13.09 \approx 1047\ \text{N·m}
Mesmo sistema. Mesma velocidade. Um tempo de parada 4× reduz a demanda média de torque em cerca de 4×. É por isso que o amortecimento é frequentemente uma escolha de design de sistema, não uma escolha de tamanho de freio.
3) Identifique onde o choque é criado (antes de mudar o hardware)
Na solução de problemas em campo, o choque geralmente vem de um desses padrões:
- O freio aplica em alta velocidade (sem pré-frenagem elétrica; o freio está fazendo toda a desaceleração)
- O torque do freio é "em degrau" (sem rampa de torque, sem estágios, sem controle de engajamento)
- Impacto de retrocesso do redutor (reversão de torque / absorção de folga bem quando o freio se fixa)
- O freio aplica de forma desigual (problemas de alinhamento/folga causando uma sensação de "agarrar")
- O tempo de controle está errado (VFD remove torque muito cedo/tarde em relação ao ajuste do freio)
[Imagem Placeholder] Gráfico de torque vs tempo destacando: (A) atraso do freio, (B) passo de torque, (C) pico de retrocesso, (D) zona de desaceleração estabilizada.
4) Método de amortecimento #1 (mais eficaz): coordenar desaceleração do VFD ajuste do freio a velocidade quase zero
Se seu mecanismo tiver um VFD, a estratégia de "frenagem suave" mais limpa geralmente é: deixe o acionamento lidar com a maior parte da desaceleração, depois ajuste o freio mecânico apenas quando a velocidade estiver muito baixa (ou zero). Isso minimiza o calor no freio e reduz o choque porque o freio não está tentando absorver toda a energia cinética.
Parâmetros práticos de comissionamento a definir:
- Tempo de rampa de desaceleração (segundos)
- Limite de velocidade do freio (por exemplo, < 3–10% da velocidade nominal, dependendo da aplicação)
- Atraso na aplicação do freio (ms) e confirmação (interruptor de freio-aberto/freio-fechado, se disponível)
- Prova de torque: mantenha um pequeno torque de retenção até que o fechamento do freio seja confirmado (comum para guinchos)
Para freios de segurança como freios de disco hidráulicos de segurança SH, essa abordagem mantém o freio em seu "melhor papel": segurança de retenção e parada de emergência, enquanto a desaceleração rotineira acontece eletricamente.
[Placeholder de Link Interno] Link para seu artigo sobre freios de segurança ou notas de aplicação do produto SH.
5) Método de amortecimento #2: torque de frenagem em duas etapas (dois estágios)
A frenagem em duas etapas aplica torque em fases: um torque inicial mais baixo para remover a velocidade suavemente, depois um torque mais alto para segurar/manter. Isso reduz o choque e limita o "bang" do retrocesso. É amplamente utilizado em manuseio a granel e algumas funções de deslocamento de guindastes.
Existem duas maneiras práticas de implementá-lo:
- Design de freio dedicado de duas etapas (estágios mecânicos/hidráulicos embutidos no freio).
- Atuação sequencial de dois freios (aplique o Freio A primeiro, depois o Freio B após um atraso definido).
Em nosso catálogo, um conceito de exemplo é o freio de tambor eletro-hidráulico de dois estágios YW-E, frequentemente selecionado onde uma "parada suave" é necessária para proteger correias, redutores e estruturas.
[Placeholder de Link Interno] YW-E Freio de Tambor Eletro-Hidráulico de Dois Estágios (página do produto)
Configurações iniciais (ajustáveis em campo, não universais):
- Torque do Estágio 1: ~30–60% do torque total do freio
- Duração do Estágio 1: ~0,3–2,0 s (mais longo para deslocamentos/transportadores de maior inércia)
- Estágio 2: torque total para parar/manter
Os valores corretos dependem da inércia, velocidade e distância de parada permitida. Valide com dados de velocidade-tempo e verificações de temperatura (uma "parada suave" que arrasta por muito tempo pode aumentar o calor).
6) Método de amortecimento #3: amortecimento hidráulico (usar com cuidado em sistemas de segurança)
O amortecimento hidráulico pode suavizar o movimento das ligações do freio ou cilindros de liberação, mas você deve respeitar uma regra crítica: não comprometa o desempenho de aplicação de emergência. Para freios de segurança, desacelerar o evento de aplicação demais pode reduzir a segurança.
Quando o amortecimento hidráulico é usado com segurança, geralmente é configurado como controle unidirecional usando uma válvula de controle de fluxo com um bypass de válvula de verificação:
- Restringir o fluxo na direção que você deseja desacelerar (geralmente "liberar/abrir" para reduzir o choque no início)
- Permitir fluxo livre na direção oposta ("aplicar/fechar") para manter a resposta de segurança rápida
Se você restringir o caminho de descarga (óleo retornando durante a aplicação), pode criar pressão de retorno e desacelerar a aplicação do freio—este é um erro comum na tubulação de freio hidráulico.
[Placeholder de Link Interno] Link para seu artigo sobre layout de tubulação hidráulica (fluxo de retorno/pressão de retorno/estrangulamento).
7) Método de amortecimento #4: conformidade mecânica (acoplamentos, elementos torsionais) para gerenciar o impacto de retrocesso
Às vezes, o choque não é principalmente sobre o torque do freio—é sobre a rigidez do trem de força e retrocesso. Quando o torque reverte ou o freio se fixa, a folga nas engrenagens e acoplamentos "fecha" repentinamente, criando um pico de impacto. Adicionar conformidade controlada pode absorver parte desse impacto.
Um componente prático usado em trens de força industriais é um acoplamento de mandíbula elástica (por exemplo, nosso acoplamento de mandíbula elástica LMZ-I), que introduz elasticidade torsional e reduz o impacto de pico. Isso pode ser especialmente útil em aplicações de deslocamento e transportadores onde paradas repetidas criam choque cíclico.
[Placeholder de Link Interno] Acoplamento de Mandíbula Elástica LMZ-I (página do produto)
Cuidado importante: a conformidade pode melhorar o comportamento de choque, mas também pode aumentar o deslocamento angular antes que o torque se acumule. Para posicionamento de precisão ou retenção de segurança, verifique se a elasticidade adicionada não cria deriva, superação ou instabilidade de controle.
8) Método de amortecimento #5: emparelhamento de fricção e condição da superfície (frequentemente ignorado, mas muito real)
Dois freios com o mesmo torque nominal podem ter comportamentos de choque muito diferentes porque as características de fricção são diferentes. Fatores práticos incluem:
- Grau do material de fricção (orgânico vs semi-metálico vs sinterizado) e como μ muda com a temperatura
- Acabamento da superfície do disco/tambor (muito áspero pode "agarrar"; muito suave pode vitrificar e então morder de repente)
- Alinhamento/folga (contato desigual cria um "pulso" durante o engajamento)
Se você está buscando redução de choque, confirme primeiro os fundamentos mecânicos: folga/clearance de ar correta, acabamento de superfície correto e sem arrasto. O amortecimento não pode corrigir um freio que está desalinhado ou contaminado.
9) Como verificar se você realmente reduziu o choque (meça, não adivinhe)
A frenagem suave deve ser verificada com dados. Um pacote de medição simples em campo é:
- Velocidade vs tempo (feedback de encoder ou VFD): confirme a forma da desaceleração
- Tempos de comando do freio vs velocidade: confirme que o freio não está se fixando em alta velocidade inesperadamente
- Aceleração (opcional) usando um pequeno acelerômetro na carcaça do redutor ou estrutura: pico g é um indicador útil de choque
- Tendência de temperatura após paradas repetidas: verifique se você não trocou choque por calor
Linguagem prática de aceitação que muitas equipes usam internamente: "Sem impacto audível, sem retrocesso visível do acoplamento, aceleração de pico reduzida em comparação com a linha de base, e a temperatura estabilizada do freio não aumenta." Traduza isso em seus próprios limites mensuráveis durante o comissionamento.
[Imagem Placeholder] Exemplo de dados: curva de parada base vs melhorada (velocidade-tempo) comparação correspondente de aumento de temperatura.
Precisa de um plano de amortecimento para seu sistema de freio de guindaste ou transportador?
Se você compartilhar sua aplicação (guindaste, deslocamento, transportador), velocidade de operação, inércia estimada, paradas por hora e seu modelo de freio (por exemplo, YWZ13 ou SH), podemos recomendar uma abordagem prática: temporização do VFD, se a frenagem em duas etapas é justificada, como configurar a estrangulação hidráulica com segurança e quais medições registrar para provar a melhoria.
[Placeholder de Link Interno] Entre em contato com nossa equipe de engenharia para suporte na redução de choque de frenagem e ajuste de sistema.
