تتعاون شركتا ACE Stoßdämpfer GmbH وBurat & Klein Datentechnik GmbH منذ سنوات عديدة في مجال تكنولوجيا القياس من أجل التمكن من اختبار تكنولوجيا التخميد الصناعي بدقة في مجال المعلمات الديناميكية للمشاريع الخاصة بالعملاء.
وهنا يقدمان نظرة ثاقبة على تعاونهما الناجح.
تُستخدم أنواع مختلفة من المخمدات في العديد من عمليات التصنيع المؤتمتة. تعد ممتصات الصدمات الصغيرة والصناعية وكذلك ممتصات صدمات السلامة مناسبة بشكل خاص كمكونات هيدروليكية فعالة وغير حالية للتباطؤ أو للكبح الدقيق لقوى الكتلة من أجل زيادة الإنتاجية والسلامة. توفر شركة ACE مجموعة واسعة من عناصر الماكينات هذه في شكل أنواع ذاتية الضبط وقابلة للتعديل لمجموعة واسعة من التطبيقات، مما يتيح للمصممين تغطية نطاقات القوة الأكثر شيوعًا بمكونات الشركة القياسية. كما تقدم إيس أيضًا مكونات مصنوعة من مواد صلبة قابلة للانعكاس وغير قابلة للانعكاس للتوقف في حالات الطوارئ كحماية من التجاوز أو كمخمدات توقف.
قم بمحاكاة سلوك التخميد أولاً، ثم تحقق من صحة ذلك على أجهزة اختبار السقوط
تلعب أجهزة الاستشعار والمحاكاة دورًا عندما يرغب المهندسون في اختبار المنتجات قبل طرحها في السوق أو، في حالة التطبيقات الحساسة، يرغبون في تحديد سلوك التخميد الفعلي لأنواع المخمدات المعنية لتطبيقها المحدد مسبقًا. وينطبق هذا في حالات خاصة في الأتمتة أو المناولة أو تباطؤ قوى الكتلة العالية بشكل غير عادي على أدوات الماكينات أو الطاولات الدوارة. إذا كانت منحنيات التخميد المحددة من قبل الشركة المصنعة غير كافية للتطبيق ولفريق مشروع العميل، يستخدم مهندسو ACE الاستشاريون مرافق الاختبار الداخلية للتحقق من المحاكاة النظرية من التصميمات مع المكونات القياسية في الممارسة العملية والتحقق من صحتها.
يتم استخدام جهازي اختبار السقوط في لانغنفيلد، المقر الرئيسي الألماني للعلامة التجارية الخبيرة ACE، وهي جزء من مجموعة Stabilus Group. يغطي الأول قوى الكتلة من 130 كجم إلى 500 كجم مع أقصى ارتفاع للسقوط يبلغ 1500 مم. وتؤدي اختبارات السقوط التي يتم إجراؤها وفقًا لقوانين الجاذبية إلى سرعات قصوى للصدمات تبلغ 4.8 م/ث (v = √2*g*h) وطاقات حركية تبلغ حوالي 6000 نيوتن متر (m*g*h). أما جهاز اختبار السقوط الثاني فهو مناسب للكتل من 3 كجم إلى 350 كجم مع أقصى ارتفاع للسقوط يصل إلى 1500 مم، حيث يتم قياس سرعات تصادم تصل إلى 5.5 م/ث تقريبًا وطاقات تصل إلى 5150 نيوتن متر تقريبًا. بالإضافة إلى المخمِّدات الهيدروليكية المذكورة أعلاه من قسم تكنولوجيا التخميد بالشركة، تستخدم ACE أيضًا كلا من أجهزة اختبار السقوط لاختبار منتجات السلامة الخاصة بالشركة، والتي تشمل أجسامًا ثابتة قابلة للعكس بالإضافة إلى ممتصات صدمات السلامة التي تعمل أيضًا هيدروليكيًا، بالإضافة إلى ممتصات صدمات السلامة الهيدروليكية، وتشمل أيضًا ممتصات صدمات الحالة الصلبة القابلة للعكس مثل تلك الموجودة في مجموعات منتجات TUBUS وممتصات صدمات الحالة الصلبة غير القابلة للعكس المصنوعة من الألومنيوم والصلب.
التركيز على أقصى قدر ممكن من امتصاص الطاقة
يُشار إلى الجيل الأخير من مخمدات الأمان من ACE باسم مخمدات الصدمات. تم تصميمها كمكونات إيقاف طارئ للاستخدام الفردي، ويقوم المهندسون في لانجنفيلد بإجراء سلسلة واسعة من الاختبارات على الأنواع المعنية على أجهزة اختبار السقوط قبل طرحها في السوق. ويقومون بفحص المخمدات المصنوعة من أنابيب خاصة من الألومنيوم أو الفولاذ، وذلك في المقام الأول فيما يتعلق بأقصى امتصاص ممكن للطاقة في حالة وقوع حادث. ويولون اهتماماً خاصاً لتسجيل خصائص التخميد المحددة للأنواع الفردية لكل سلسلة جديدة باستخدام أجهزة اختبار السقوط. وهذا يمكّنهم من التحقق من قيم الكتالوج والتحقق من صحتها واعتماد سلسلة المنتجات المعنية للبيع. على سبيل المثال، قام المهندسون هناك بفحص الحد الأقصى لامتصاص الطاقة لأربعة مخمدات اصطدام جديدة أصغر حجمًا. وتبلغ أقطارها الخارجية حوالي 20 مم، وتم طرحها في السوق بضربات مختلفة. ومنذ اكتمال عمليات التحقق بنجاح، قامت ACE بتوسيع نطاق مخمدات امتصاص الطاقة في النطاق الأدنى من 100 إلى 400 نيوتن متر تقريبًا، ويمكنها أيضًا تقديم مخمدات التصادم للأنظمة ذات الأشكال الأصغر كحل غير مكلف وفعال لإيقاف الطوارئ. ولأن مهمة هذه المخمدات ذات الحالة الصلبة في البيئة الصناعية مشابهة لمهمة مناطق الانهيار في تكنولوجيا المركبات، فقد تم اختبارها لتحمّل أصعب الأحمال. ففي حالة حدوث اصطدام، تمتص المكونات طاقة الاصطدام فوراً ويتم تشويهها وطيها بطريقة محددة مسبقاً في عمليات المحاكاة الحاسوبية من أجل تحويل الطاقة الحركية المصدومة إلى حرارة وتبديدها إلى البيئة الخارجية. وبهذه الطريقة، تحمي المخمدات أحادية الاستخدام الهياكل في حالة وقوع حادث من خلال تبديد الطاقة بشكل منتظم وعالي بنسبة 98%. نظرًا لاشتراط أن توفر عناصر السلامة هذه ثباتًا عاليًا على المدى الطويل في التشغيل اليومي وأقصى قدر من الحماية في حالة التوقف الطارئ، فقد تم إجراء الاختبارات والمحاكاة في ظروف قريبة من الواقع قدر الإمكان.
تم فحص ممتصات الصدمات الصغيرة في الاختبارات الخطية الأفقية
بالإضافة إلى خيارات الاختبار القائمة على الجاذبية هذه، التي تفحص المخمدات وأداء تباطؤها في نهاية حركة المحاور الخطية العمودية، على سبيل المثال، تتيح منصة اختبار أخرى من ACE أيضاً إجراء اختبارات خطية أفقية. هنا، يعمل المحرك على تسريع قوى الكتلة من 20 كجم إلى 100 كجم على محور أفقي إلى سرعات تصل إلى 3.5 م/ث تقريبًا.
في مثال عملي يتم فيه تركيب محاور عالية الدقة وخالية من الاحتكاك في نظام مناولة يتم تأمينه في المواضع النهائية في ثلاثة محاور (X، Y، القطب المركزي) بواسطة ممتصات صدمات صغيرة، يقوم المهندسون في ACE أولاً باختيار أنواع المخمدات المناسبة للمحور المعني من النطاق القياسي. ونظراً لأن المحاور شديدة الحساسية قد يتم تحميلها بقوى قصوى محددة فقط في حالة حدوث تصادم، تقوم ACE بتنفيذ تصميمات نظرية محددة لكل من ممتصات الصدمات الصغيرة المختارة باستخدام برنامج محاكاة في الخطوة الثانية. تتم محاكاة كل نمط ثقب على حدة، أي عدد وحجم فتحات الخانق داخل المخمّد، على الكمبيوتر من أجل تحسين تطور القوة، أي منحنى القوة-الإزاحة. يمكن للمهندسين بعد ذلك التحقق من صحة عمليات المحاكاة النظرية من خلال أخذ القياسات على المحور الخطي باستخدام عينات اختبار معدة بشكل مناسب في الاختبارات الخطية على منضدة الاختبار. في تطبيق الاختبار هذا، يمكن تعديل الكتلة المتحركة إلى بضعة غرامات ويمكن مطابقة سرعة الصدم تقريبًا مع تفاوت 0.02 م/ث لكل حالة محددة. إذا اجتازت عينات الاختبار الاختبارات، يتم استخدام نتائج القياس لإنتاج السلسلة الصغيرة المطلوبة.
تتحقق تقنية القياس من صحة نتائج المحاكاة والاختبار
سواءً تم اختبار مكونات ACE في المحاور الخطية الرأسية أو الأفقية، يتم تحديد حركة التخميد باستخدام نظام قياس الإزاحة بالليزر وقوة الدعم الفعلية باستخدام مستشعرات القوة على جميع مناضد الاختبار. تتعاون الشركة مع شركة Burat & Klein Datentechnik GmbH، ومقرها في ميكينبيرن في منطقة بحيرة كونستانس. وبينما يتم توصيل أجهزة الاستشعار ومحولات الإزاحة بنظام قياس يسمى MultiMessBOX، والذي يتم تكييفه بدقة مع نقطة الاختبار المعنية، يمكن تقييم البيانات المحددة في كل عملية اختبار باستخدام برنامج MessMax® المبرمج من قبل شركة Burat & Klein. كما هو موضح في حالة ممتص الصدمات الصغير، يتيح برنامج MessMax® إمكانية تركيب المنحنى المقاس في الاختبار الحقيقي مع المنحنى النظري المحدد على الكمبيوتر وبالتالي التحقق من صحة النظرية عملياً. يورج كوكمان، مهندس من قسم البحث والتطوير في شركة ACE، يعلق على ذلك قائلاً: "في التطبيق المذكور، تمكنت شركة Burat & Klein من تزويدنا ببرنامج تقييم خاص يمكننا من خلاله مقارنة ثلاثة معلمات وتصدير النتائج تلقائيًا إلى برنامج Excel حسب الحاجة. في هذه الحالة، يتم تقييم وفحص قوة الدعم القصوى ومسافة التخميد القصوى وكذلك الطاقة، أي المساحة تحت منحنى القوة-الإزاحة، والتحقق منها."
على مدى السنوات القليلة الماضية، اكتسبت شركة ACE خبرة واسعة في هذا المجال من تكنولوجيا القياس وتقييم النتائج التي تم الحصول عليها بفضل العدد المتزايد من عمليات التحقق التي يطلبها العملاء. ومن اللافت للنظر أن عمليات المحاكاة لا تُظهر سوى انحرافات مئوية صغيرة جدًا مقارنةً بنتائج القياس الفعلية في الممارسة العملية. وبالتالي فإن عمليات المحاكاة التي تجريها شركة ACE دقيقة للغاية بفضل تقنية القياس التي تستخدمها شركة بورات وكلاين.
