“Torque do travão” parece um único número numa folha de características, mas em máquinas reais comporta-se de forma diferente a velocidade zero versus condições de rotação. É por isso que muitas disputas sobre travões ocorrem após a comissionamento: o travão passa um ensaio de retenção estática, contudo a paragem dinâmica parece fraca (ou brusca), sobreaquece ou mostra repetibilidade inconsistente.
Este artigo explica duas formas práticas de medir torque de travões industriais —ensaio de torque de carga estática e ensaio dinâmico de travagem— e porque os seus resultados frequentemente diferem. Onde são necessários exemplos de produto, fazemos referência às nossas famílias comuns de travões para gruas e indústria pesada tais como YWZ13 travões de tambor eletro-hidráulicos (bloco) e SH travões de disco hidráulicos de segurança (fail-safe).
[Placeholder de Imagem] Foto: bancada de ensaio de torque mostrando travão, eixo, acoplamento, encoder e aquisição de dados.
Que “torque” está a tentar provar?
Antes de escolher um método, defina que torque precisa validar. Em travagem industrial, estes não são intercambiáveis:
- Torque de retenção estático: torque que o travão pode aguentar à velocidade zero sem escorregar (crítico para guinchos, cargas de vento, cabrestantes).
- Torque de arrancamento: torque de ruptura no momento em que o sistema bloqueado começa a mover-se (frequentemente mais alto que o atrito de deslize contínuo).
- Torque dinâmico de travagem: torque durante a rotação enquanto desacelera (o que determina o tempo de paragem e o calor).
- Retenção de torque a quente: torque a temperatura elevada após paragens repetidas (indicador de perda/consistência).
Um ensaio estático é excelente para provar a retenção. Um ensaio dinâmico é necessário para quantificar a paragem e o comportamento térmico. Muitos projectos precisam de ambos.
Ensaio de torque estático (peso morto / braço de alavanca): o que mede bem
Um ensaio de carga estática mede o torque a velocidade zero aplicando um torque externo ao eixo do travão até o travão escorregar (ou até atingir um torque de ensaio especificado). É amplamente utilizado para aceitação de fábrica e verificações de manutenção porque é simples, seguro e repetível — se correctamente montado.
A montagem mais comum usa um braço de alavanca de comprimento conhecido e uma força conhecida (pesos mortos ou uma célula de carga). A relação central é:
T = F \times LOnde:
- T = torque (N·m)
- F = força aplicada (N)
- L = braço de alavanca efectivo (m), medido perpendicularmente à direcção da força
Exemplo numérico (cálculo típico de oficina)
Se o seu braço de alavanca for 0,80 m e a sua célula de carga indicar 1,20 kN (1200 N), então o torque aplicado é 960 N·m.
[Placeholder de Imagem] Diagrama: geometria do braço de alavanca mostrando “comprimento efectivo” (distância perpendicular) e erro do cosseno.
Procedimento de ensaio estático (lista prática)
- Controle a direção: para alguns travões de tambor/bloco, o torque pode diferir com a direcção de rotação devido à geometria. Registe a direcção.
- Defina o critério de escorregamento: por exemplo, “o eixo move ≥ 1°” ou “ocorre rotação contínua.” Sem uma definição clara, os resultados variam conforme o operador.
- Repita 3–5 vezes: registe min/médio/max. Se a repetibilidade for má, investigue o estado do forro, contaminação ou encravamento mecânico.
- Indique a temperatura: o torque estático a frio pode diferir do torque estático a quente após uma sequência de paragens.
- Conformidade do bloqueio: elimine acoplamentos em borracha ou fixações soltas que “arrefecem” e libertam energia de forma súbita.
O que o ensaio estático pode não captar
O ensaio de torque estático não captura completamente os efeitos dinâmicos: o coeficiente de atrito muda com a velocidade, o comportamento de engate é importante, a geração de calor é relevante, e o tempo até ao torque conta. Também pode sobrestimar o desempenho real de paragem se o atrito de quebra for alto mas o atrito deslizante for mais baixo.
Ensaio de torque dinâmico: como o torque de paragem é medido em rotação
Um ensaio dinâmico mede a travagem durante a rotação. Existem duas abordagens práticas:
- Medição directa de torque com um transdutor de torque em linha (melhor se o tiver).
- Método de desaceleração por inércia usando dados tempo-velocidade e inércia conhecida (muito comum em dinamómetros de travões).
Método A: Transdutor de torque (directo)
Esta abordagem regista uma curva de torque durante a paragem. É ideal quando pretende avaliar a suavidade do engate, o pico de torque e o tempo de controlo (especialmente em gruas com VFD). As taxas de amostragem típicas são 200–1000 Hz para curvas limpas.
Canais recomendados para registar (mínimo): torque, velocidade (encoder), sinal de comando do travão, confirmação de travão-aberto (se disponível) e temperatura perto da interface de atrito. Sem estes, conclusões “bom/mau” são difíceis de defender.
Método B: Desaceleração por inércia (tempo-velocidade)
Se souber a inércia equivalente total J no eixo do travão e medir a desaceleração angular α, pode estimar o torque médio de travagem:
T \approx J \times \alphaE a desaceleração angular pode ser calculada a partir da mudança de velocidade ao longo do tempo:
\alpha = \frac{\Delta \omega}{\Delta t}Exemplo numérico (realista para bancadas industriais)
Assuma uma inércia de ensaio de J = 25 kg·m². O travão é aplicado a 600 rpm (ω ≈ 62,83 rad/s) e pára em 3,0 s. Então α ≈ 62,83 / 3,0 ≈ 20,94 rad/s², pelo que o torque médio de travagem é cerca de 523 N·m.
Se também quiser estimar a energia que o travão converte em calor por paragem (útil para ligar ensaios de torque à subida de temperatura), pode calcular:
E_{stop}=\frac{1}{2}J\omega^2Com os números acima, Estop ≈ 0,5 × 25 × 62,83² ≈ 49 kJ por paragem.
[Placeholder de Imagem] Gráfico: velocidade vs tempo para uma paragem, com destaque para “atraso do travão” e “janela efectiva de desaceleração.”
Importante: a desaceleração por inércia dá-lhe o “torque do sistema” requerido para a desaceleração. Se existirem perdas significativas em rolamentos, caixas de velocidades ou torques de carga aerodinâmica, deve quantificá-las (por um teste de coast-down sem travagem) e corrigir o resultado se precisar de alta precisão.
Porque é que os resultados de torque estático e dinâmico diferem (e porque isto é normal)
Se o seu resultado de torque estático não corresponder ao seu resultado dinâmico, isso não é automaticamente um erro de ensaio. Três efeitos reais explicam a diferença:
1) Atrito de arrancamento vs atrito de deslize
À velocidade zero, o atrito costuma mostrar um valor de “arranque” mais alto antes de iniciar o movimento. Durante a rotação, o coeficiente de atrito costuma ser diferente (frequentemente mais baixo). Por isso, os ensaios estáticos podem parecer “fortes”, enquanto a paragem dinâmica se sente mais fraca. É por isso que o ensaio dinâmico é essencial para verificação do tempo de paragem.
2) Temperatura e perda de eficiência durante a sequência de paragem
Os ensaios dinâmicos geram calor. À medida que a temperatura sobe, os materiais de fricção podem mudar de comportamento. Um travão pode passar torque a frio e ainda perder 10–20% de torque a temperaturas elevadas dependendo do material de forro, ciclo de serviço e fluxo de ar. Se a sua aplicação for de alta frequência (deslocação de grua, inching de guincho), a retenção de torque a quente importa.
3) Efeitos geométricos (especialmente em travões de tambor/bloco)
Algumas geometrias de tambor/bloco podem mostrar comportamento dependente da direcção (tendências de auto-energização). Isso significa que o torque pode diferir dependendo de qual o sentido em que a roda tenta girar. Um ensaio bem concebido deve especificar a direcção de torque e, quando relevante, validar ambas as direcções — isto é particularmente prático para deslocação de grua e certos acionamentos de correia transportadora.
Uma matriz de ensaio prática (o que muitas fábricas e projectos realmente precisam)
Se quiser dados de torque úteis para engenharia e para clientes, teste em condições frias e quentes e combine verificações estáticas dinâmicas.
| Ponto de ensaio | Método | Objectivo típico | O que registar |
|---|---|---|---|
| Torque de retenção a frio | Carga estática | Verificação de estacionamento/retenção, base de aceitação | T, direcção, critério de escorregamento, ambiente |
| Desempenho de paragem a frio | Dinâmico | Tempo de paragem / linha de base de torque médio | tempo-velocidade, torque (se disponível), atraso do travão |
| Condicionamento térmico | Paragens dinâmicas repetidas | Saturação térmica até temperatura operacional representativa | temperaturas, número de paragens, fluxo de ar |
| Retenção de torque a quente | Dinâmico | Perda de eficiência/consistência sob estado térmico realista | T_hot/T_cold, deriva do tempo de paragem |
| Verificação de retenção a quente | Carga estática | Confirmar ausência de fluxo (creep) após aquecimento (crítico para guinchos) | tempo de retenção, escorregamento, temperatura |
[Placeholder de Link Interno] Descarregar: Folha de Ensaio de Torque (estático & dinâmico) lista de verificação de registo de dados.
Notas focadas no produto: como estes ensaios se aplicam a tipos comuns de travões
YWZ13 tambor eletro-hidráulico (bloco) travões
Para travões de tambor eletro-hidráulicos estilo YWZ13, um ensaio estático é útil para confirmar o torque de retenção e detectar problemas mecânicos (folga mal ajustada, pivôs encravados, contacto desigual das sapatas). Mas para o comportamento real de paragem — especialmente em mecanismos de deslocação de gruas — os ensaios dinâmicos mostram o que o estático não revela: suavidade de engate, repetibilidade do tempo de paragem e deriva térmica.
Recomendação prática: inclua duas direcções de torque no seu plano de ensaio estático e registe a folga das sapatas antes/depois do ciclo de aquecimento. Se o torque mudar dramaticamente após aquecimento, investigue arrasto ou geometria da transmissão em vez de assumir primeiro “qualidade do forro”.
[Link Interno] Freio de Tambor Eletro-Hidráulico da Série YWZ13
SH travões de disco hidráulicos de segurança (fail-safe)
Os travões de disco de segurança (fail-safe) são frequentemente seleccionados para retenção crítica de segurança (guinchos, vento, cabrestantes). Aqui, o torque estático é inegociável — mas os ensaios dinâmicos continuam a ser importantes se o travão for esperado para realizar paragens de emergência. Um bom plano combinado é: retenção estática a frio → condicionamento térmico com paragens → retenção estática a quente (verificação de creep) → verificação de paragem de emergência (se a aplicação exigir e o travão for classificado para tal).
Registe também a pressão hidráulica e o comportamento de libertação. Um travão pode passar o ensaio de torque mas falhar em operação real se a libertação for incompleta (arrasto), gerando calor que reduz o torque ao longo do tempo.
[Link Interno] Freios de Disco Hidráulicos de Falha Segura da Série SH
Travões eletromagnéticos (travões de motor / unidades compactas)
Os travões eletromagnéticos podem mostrar forte sensibilidade à tensão da bobine, folga de ar e temperatura. Verificações estáticas de retenção são úteis, mas os ensaios dinâmicos são frequentemente onde os problemas aparecem primeiro: libertação atrasada, engate retardado ou instabilidade de torque sob ciclos repetidos. Para resultados significativos, registe a tensão na bobine nos terminais do travão (não apenas no quadro) e confirme que a folga de ar está dentro da especificação.
Erros comuns em ensaios de torque (e como evitar conclusões erradas)
- “Erro do cosseno” do braço de alavanca: se a força não for perpendicular, o seu torque calculado está errado. Meça a distância perpendicular.
- Definição de não escorregamento: “Mexeu um pouco” não é um critério. Defina um limite mensurável de escorregamento.
- Ignorar o tempo de atraso do travão: nos ensaios dinâmicos, o torque não é imediato. Separe o atraso de comando da janela efectiva de desaceleração.
- Inércia errada: se J for estimada de forma imprecisa, o torque calculado não tem significado. Meça a inércia ou valide com um coast-down.
- Sem contexto de temperatura: os valores de torque só a frio raramente predizem o comportamento em serviço intensivo.
Se quiser, podemos ajudá-lo a escolher o método de ensaio correcto para o seu modelo de travão e aplicação
Se nos disser o modelo do seu travão (por exemplo, YWZ13 / SH), localização de montagem (guincho, carro, ponte de deslocação), velocidade alvo, inércia estimada e ciclo de serviço, podemos sugerir um plano de ensaio prático de torque (estático dinâmico) e a instrumentação necessária para produzir resultados defendáveis.
[Placeholder de Link Interno] Contacte a nossa equipa de engenharia para uma recomendação de ensaio de torque baseada na aplicação.
