Como determinar o binário de fecho das dobradiças de mola para portas de equipamentos

Para especificar dobradiças de fecho automático para portas de equipamentos, compare o binário de retorno mínimo disponível com o binário oposto da porta nos mesmos ângulos de instalação. O conjunto de dobradiças deve acionar a porta a partir das posições de libertação exigidas e concluir o movimento de fecho pretendido, mantendo simultaneamente o esforço de abertura e o impacto de fecho dentro dos limites do projeto. Verifique o resultado na porta completa.

Uma porta que se fecha a partir da posição totalmente aberta pode ainda assim parar antes de fechar completamente quando solta perto do trinco. A força de retorno da mola pode ser menor nesse ponto, tal como uma vedação, uma rampa do trinco ou um cabo podem aumentar a resistência. O valor de binário mais elevado indicado num catálogo não garante que a porta se feche a partir dessa posição.

Este artigo aborda as dobradiças com retorno por mola para portas de equipamentos que têm de se mover para uma posição fechada definida. Se ainda estiver a decidir entre uma dobradiça com mola e um fecho automático separado, comece por Comparação entre dobradiça de mola e fecho de porta.

Definir o movimento de fecho da porta

Defina o que a porta instalada deve fazer: encaixar-se na moldura, acionar um trinco de fecho por pressão ou comprimir uma junta até uma posição específica. Inclua a moldura propriamente dita, a vedação, o trinco, o puxador e a cablagem.

Com um fecho de compressão de accionamento manual, a dobradiça apenas aproxima a porta ao alcance; é necessário girar o puxador para concluir o fecho. Especifique o papel da dobradiça nessa sequência.

Três elementos determinam o requisito de movimento:

• Gama de lançamento: as posições iniciais a partir das quais a porta deve começar a fechar sem ser necessário um impulso adicional. Inclua o ângulo de libertação mínimo necessário, e não apenas a posição de abertura total.
• Estado final: a posição da porta, o encaixe do trinco e o estado da vedação são os fatores que determinam se a porta está fechada. Uma porta encostada no trinco não significa necessariamente que esteja trancada.
• Estado da instalação: a orientação do eixo da articulação, a posição de montagem do equipamento e as condições de funcionamento em que esse movimento é necessário.

Distinguir o intervalo de libertação do curso máximo de abertura. As funcionalidades de retenção em posição aberta, os pontos de encaixe ou as zonas de engate por mola podem impedir o retorno automático durante parte de um movimento de oscilação que, de outra forma, seria permitido.

As portas com abertura lateral e as tampas horizontais requerem cálculos diferentes

No caso de uma porta com abertura lateral ideal, que gira em torno de um eixo vertical, a gravidade não gera um momento de fecho em torno desse eixo. A massa da porta continua a afetar as cargas de apoio, o atrito dos rolamentos, a flacidez e a inércia. O binário de fecho necessário não se obtém simplesmente multiplicando a massa por metade da largura da porta.

Uma tampa de eixo horizontal tem um momento gravitacional que depende do ângulo e que pode ajudar ou contrariar a mola. Um eixo inclinado também pode introduzir efeitos da gravidade. Análise da Southco sobre a seleção do binário distingue estas orientações. Determine a resistência da porta de abertura lateral já instalada, em vez de recorrer a um cálculo de retenção da tampa.

Como interpretar o binário de aperto numa ficha técnica

O binário de fecho das dobradiças de mola varia normalmente em função da posição angular. Antes de comparar fornecedores, identifique a posição de referência em cada desenho e converta-a no ângulo da porta instalada. A posição zero indicada num catálogo pode referir-se às folhas da dobradiça e não à porta do seu equipamento em relação à sua moldura.

Por exemplo, a KIPP’s Dobradiça com fecho por mola de 0,7 N·m apresenta valores de mola de fecho de 0,23 N·m a 0°, 0,45 N·m a 90° e 0,7 N·m a 180°, utilizando a convenção de ângulos do seu catálogo. Esses são dados relativos ao produto desse fabricante, não valores nominais para as dobradiças da HSP. O exemplo mostra porque é que “0,7 N·m” é incompleto sem indicar o ângulo.

Verifique se o valor indicado corresponde ao binário teórico da mola ou ao binário medido na dobradiça montada. O atrito interno afeta o binário disponível durante o movimento de retorno. Nota de Guden sobre o binário da dobradiça com mola explica que o atrito da mola e da dobradiça provoca histerese e que os valores indicados correspondem a uma posição definida da dobradiça.

A força necessária para abrir uma dobradiça pode, portanto, diferir da força que esta exerce ao fechar, percorrendo o mesmo ângulo. Utilize a força exercida na direção do fecho para avaliar o desempenho de fecho automático. Utilize as medições na direção da abertura para avaliar a resistência que o operador tem de superar.

Obtenha os valores de binário na direção de fecho em posições críticas, ou uma curva de binário-ângulo, com tolerâncias e condições de ensaio. Um valor máximo sem os dados de retorno necessários é insuficiente para a seleção.

A resistência perto do nível de fechamento

A resistência de fecho não é necessariamente constante. Uma porta pode oscilar livremente durante a maior parte do seu percurso e encontrar um aumento acentuado quando a vedação começa a comprimir-se ou quando o trinco entra em contacto com o seu encaixe. Um circuito elétrico pode adicionar resistência numa fase mais precoce do movimento de oscilação.

Associe cada carga de resistência ao ângulo em que esta ocorre. Recorra às verificações abaixo para distinguir a resistência pretendida de um problema de instalação antes de aumentar o binário da mola.

Se a resistência aumentar depois de as folhas da dobradiça terem sido apertadas, analise a forma como estão montadas. Essa observação constitui um motivo para verificar o alinhamento, não uma prova de uma causa única. O guia de alinhamento do eixo de dobradiças industriais aborda esse diagnóstico em pormenor.

Para uma verificação preliminar da força aplicada, uma força tangencial medida pode ser convertida num momento equivalente:

M = F × r, em que F é a força tangencial em newtons e r é a distância entre o eixo da articulação e o ponto de tração, em metros. O resultado é expresso em N·m. No caso de uma tração que não seja tangencial, utilize a distância perpendicular entre o eixo da articulação e a linha de ação da força, em vez da distância até ao ponto de tração.

Registe o ângulo, a direção, o ponto de tração e os componentes ativos durante a leitura. Com a mola ainda ativa, um medidor mede a resposta líquida do conjunto; isto não constitui uma medição independente da resistência da vedação ou do fecho. Pode ser necessário realizar um ensaio controlado do componente ou utilizar um conjunto devidamente apoiado, com o mecanismo de retorno isolado, para separar as contribuições. Siga as instruções do fabricante da dobradiça ao isolar a energia acumulada na mola.

Distinga também a força necessária para reiniciar uma porta parada da força necessária para a manter em movimento. Uma varredura lenta pode não detetar a resistência que impede uma porta solta de começar a mover-se. As orientações detalhadas sobre dispositivos de fixação e instrumentos devem constar em Como medir o binário de uma dobradiça.

Evite contabilizar as perdas duas vezes. Se o valor de retorno do fornecedor já incluir o atrito interno da dobradiça, exclua esse mesmo atrito do total da carga oposta. Identifique o que está incluído na leitura do medidor instalado antes de a combinar com os dados dos componentes.

Definir um intervalo de binário de fecho e um limite de força de abertura

O binário de retorno mínimo resulta da ação de fecho. O esforço de abertura, o comportamento de fecho e as cargas nos componentes limitam a quantidade de binário da mola que o conjunto pode utilizar. Uma mola mais forte pode resolver uma insuficiência no fecho, mas torna a porta mais difícil de abrir.

Para uma verificação preliminar, a baixa velocidade, de uma porta que se move livremente, utilize uma direção positiva e constante no sentido do fecho:

Binário de retorno disponível + binário de assistência > binário oposto

Aplique esta relação ao longo do percurso necessário, utilizando a potência mínima disponível e a maior carga oposta credível nas condições especificadas. Em cada posição de libertação exigida, inclua a resistência ao arranque a partir do repouso. A igualdade não deixa margem para variações.

Trata-se de uma análise preliminar, não de um modelo dinâmico completo. A aceleração, o amortecimento dependente da velocidade, o contacto de bloqueio e o impacto podem alterar o resultado. Se a porta só fechar após um empurrão ou um movimento amplo, o seu momento pode levá-la a ultrapassar um obstáculo que a mola não consegue superar a partir do repouso.

Determine a margem com base na variação da produção, na resistência da montagem, na temperatura, no desgaste e na incerteza de medição. Resolva a falta de dados de entrada recorrendo a dados dos fornecedores ou a ensaios controlados; uma percentagem universal não permite determinar a reserva de que a sua montagem necessita.

Verifique o limite da força de abertura utilizando binário de abertura, e não o valor de retorno líquido utilizado para o fecho. Numa determinada posição do punho, com um movimento de tração tangencial, F = M / r. Aqui, M é o binário de resistência na direção de abertura incluído no cálculo, e r é a distância entre a pega e o eixo da dobradiça. A libertação da vedação, o acionamento do trinco e as cargas do cabo requerem uma margem de segurança separada, a menos que já estejam incluídos em M.

Meça a porta na sua totalidade no ponto de funcionamento real. Ao aproximar a maçaneta do eixo da dobradiça, aumenta-se a força necessária para o mesmo binário de resistência. Um resultado medido na borda exterior não é comparável a um resultado obtido com a maçaneta recuada.

Uma mola de retorno também não garante, por si só, uma velocidade de fecho controlada. Se uma porta fechar de forma fiável, mas bater com demasiada força na moldura, avalie o sistema de amortecimento e os requisitos de fecho. Aumentar ou diminuir apenas o binário da mola pode não ser suficiente para satisfazer ambos os requisitos.

Duas dobradiças com binário suficiente, em teoria

Numa porta rígida com dobradiças coaxiais compatíveis, as forças de fecho das molas ativas somam-se. Uma dobradiça auxiliar de oscilação livre contribui com apoio e atrito, mas não proporciona retorno por mola. Conte as dobradiças que realmente fornecem binário de fecho e utilize os seus valores no mesmo ângulo de instalação.

A porta pára mesmo antes de o trinco encaixar

Considere, a título de exemplo, uma porta de equipamento com eixo vertical que deve fechar a partir da posição de repouso, a 8° da posição fechada. Possui duas dobradiças com mola, cada uma com uma força nominal de 1,0 N·m na posição de abertura máxima. Para este exemplo, suponha que a força de retorno líquida mínima na posição instalada de 8° seja de 0,38 N·m por dobradiça. Suponha que a resistência externa nessa posição seja equivalente a uma força tangencial de 3 N a 0,30 m, excluindo o atrito já incluído na força de saída da dobradiça.

• Binário de retorno disponível: 2 × 0,38 = 0,76 N·m.
• Binário de resistência: 3 × 0,30 = 0,90 N·m.
• Défice: 0,90 − 0,76 = 0,14 N·m a 8°.

O par original não passa nesta triagem preliminar, apesar do seu valor máximo combinado anunciado de 2,0 N·m. Verifique primeiro se a carga oposta pressuposta corresponde ao funcionamento necessário da vedação ou do fecho, ou se trata de uma interferência corrigível. Se 0,90 N·m continuar a ser a resistência de projeto, 0,45 N·m por dobradiça apenas a equilibraria; a potência mínima especificada deve exceder esse nível com uma reserva adequada.

Solicite a resposta do candidato na posição instalada de 8° e nos outros ângulos críticos. Em seguida, teste o conjunto revisto a partir da posição de repouso a 8°, ao longo da amplitude de libertação exigida e na posição definida da alavanca. Aceite-o apenas quando atingir o estado final especificado e cumprir os limites de força de abertura e de comportamento de fecho. O cálculo identifica uma deficiência; não garante que uma peça de substituição não testada venha a ser aprovada.

A adição de mais uma dobradiça com mola altera mais do que apenas o binário total. Também altera o esforço de abertura e acrescenta mais uma interface de montagem que deve seguir o eixo comum. A capacidade de carga estrutural e a potência da mola continuam a ser verificações distintas; não divida o peso de uma porta pelo número de dobradiças e considere o resultado como uma especificação do binário de fecho.

Nos casos em que a pré-carga é ajustável, aplicam-se as configurações e os limites de curso permitidos pelo fabricante. Não se deve partir do princípio de que uma dobradiça com mola fixa é ajustável no local, nem que o aumento da pré-carga mantenha inalterado o ângulo máximo de abertura utilizável.

Documentação a solicitar juntamente com a amostra

Identifique o número de peça e a revisão da amostra, o sentido da mola, a orientação de montagem, as dobradiças correspondentes e a configuração da pré-carga. A simples correspondência das suas dimensões não reproduz o seu comportamento de retorno.

Os dados de apoio devem responder a quatro perguntas específicas sobre o produto:

• Que tipos de saída estão disponíveis? Binário de fecho nos ângulos acordados, com os valores mínimo, máximo ou de tolerância especificados.
• Como é que foi obtido? Referência angular, direção de medição, método dinâmico ou estático, temperatura e se o resultado apresentado inclui o atrito interno da dobradiça.
• O que acontece depois de o utilizar? Efetue novas medições após o ciclo ou condicionamento acordado, utilizando o mesmo método e as mesmas referências angulares da verificação inicial.
• Que configuração foi testada? A própria dobradiça ou conjunto de dobradiças, a configuração da mola, o sistema de fixação e qualquer carga de apoio aplicada durante a medição.

Uma contagem cíclica, por si só, não indica a quantidade de produção final restante. Compare as medições iniciais e as medições de retorno após o ciclo, quando se aproxima do fim, utilizando o mesmo método, e repita as verificações de libertação funcional.

Indique as temperaturas e as condições de exposição que podem alterar a força de tração da mola ou a resistência do conjunto, tais como juntas frias, alterações no lubrificante, contaminação ou corrosão. Caso não esteja disponível uma curva completa de binário-ângulo, chegue a acordo quanto às medições a efetuar nas posições críticas da porta.

Testes de libertação na porta do equipamento completo

Os dados de ensaio em bancada identificam um candidato. Os ensaios realizados no local determinam o seu comportamento com a porta, o caixilho, as juntas, o trinco, a cablagem e o sistema de amortecimento reais.

1. Definir as condições de montagem final. Utilize os acessórios de montagem e as condições de aperto especificados, a massa da porta e os acessórios previstos para a produção, bem como a configuração de molas prevista. Verifique se não existem contactos indesejados antes de realizar os ensaios.
2. Liberação das posições exigidas. Inclua a posição mínima de abertura, as posições próximas do contacto da vedação ou do trinco, uma posição intermédia representativa e a posição máxima de libertação exigida. Deixe a porta estabilizar antes da libertação, para que o ensaio não inclua um empurrão acidental.
3. Observe a aproximação ao «fechado». Registe qualquer hesitação, paragem, recuo ou impacto abrupto, incluindo o ângulo em que ocorre. Verifique o estado final real, em vez de o avaliar apenas pelo som.
4. Medir a força de abertura no ponto de preensão definido. Avaliar os limites aplicáveis à força de arranque e à força de deslocamento, identificando separadamente o funcionamento do trinco, quando necessário.
5. Repita nas condições especificadas. Utilize o número acordado de amostras e repetições, as condições operacionais, as condições ambientais e as verificações pós-ciclo. Registe as alterações de configuração e volte a testar o requisito afetado.

Uma paragem, um ressalto ou um impacto forte requerem um registo específico do ângulo. No caso de uma paragem, verifique o contacto e a carga oposta nessa posição antes de alterar a configuração da mola. No caso de um impacto forte, analise o sistema de amortecimento, bem como o binário. A passagem da posição totalmente aberta não garante o fecho em ângulos pequenos, e o facto de a porta atingir a estrutura não garante que permaneça trancada.

Um ensaio de fecho automático não certifica um bloqueio de segurança nem a classificação de um invólucro estanque. Nos casos em que qualquer um destes seja exigido, continuam a aplicar-se os respetivos critérios de aceitação ao nível do sistema. As considerações específicas relativas às proteções são abordadas em dobradiças para proteções de máquinas e portas de acesso de segurança.

Indique o requisito de fecho no desenho

Ligue a saída da dobradiça ao movimento indicado no desenho e defina o comportamento esperado nas especificações da montagem. Outro engenheiro deverá ser capaz de interpretar ambos sem ter de assistir à demonstração original.

Se o binário ainda estiver a ser definido, apresente o requisito funcional e solicite um intervalo de saída mensurável. Considere essa proposta como preliminar até que a amostra cumpra as condições especificadas para a porta.

Consulte o opções de dobradiças com mola e de fecho automático em relação a estes requisitos. Para uma verificação do binário, Envie o desenho da sua porta e os requisitos relativos ao seu fecho, incluindo a orientação do eixo da dobradiça, o intervalo de libertação, a disposição do trinco ou da vedação, quaisquer leituras de resistência e o limite da força de abertura na pega. Pergunte quais as configurações possíveis e quais os dados relativos ao binário de retorno que estão disponíveis antes de solicitar uma amostra.

Questões sobre o binário das dobradiças de fecho automático

E se o fornecedor indicar o peso da porta, mas não o binário?

Pergunte que geometria da porta, disposição das dobradiças, ângulo de libertação e condições de funcionamento levaram a essa recomendação. Uma tabela de seleção baseada no peso pode ajudar a selecionar os produtos, mas não define o binário de retorno disponível para a sua vedação ou fecho.

A dobradiça tem de encaixar automaticamente no trinco?

Apenas se isso fizer parte da função especificada e se o fecho suportar o engate automático. Algumas portas de equipamento regressam a uma posição de repouso e, em seguida, exigem o bloqueio ou a compressão manual. Descreva a sequência pretendida antes de selecionar a mola.