Machine d'essai pour joints et surfaces de tiges
Banc d'essai de joint Ratio-Drive®
Pour déterminer les caractéristiques d'un joint, des bancs d'essai d'étanchéité sont appropriés, car ils permettent de simuler les conditions d'utilisation les plus diverses. L'accent est souvent mis sur la force de frottement des joints, l'étanchéité des tiges et des arbres, le comportement en matière de température ainsi que l'usure.
« Tout a commencé par la nécessité de tester les joints de nos propres vérins hydrauliques de manière efficace et pratique », rapporte Dipl.-Ing. Klaus Wagner de Herbert Hänchen GmbH. Aujourd'hui, Hänchen conçoit et produit dans la construction de machines spéciales des bancs d'essai servohydrauliques pour les études de joints dans la recherche et l'industrie. Les bancs d'essai individuels sont mis en œuvre électriquement ou hydrauliquement selon les exigences du fabricant de joints. Hänchen développe et fabrique sur demande des machines spéciales individuelles pour l'industrie et la technique d'essai dans la construction de machines spéciales.
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Voici pourquoi les clients optent pour les machines d'essai Hänchen :
- Expériences propres dans le test de joints
- Conseil complet
- Concept individuel selon les exigences du client
- La mise en œuvre des seules fonctions nécessaires permet de réduire les coûts
- De nombreuses décennies de savoir-faire en hydraulique
- Construction de bancs d'essai, y compris CE
Image 1 : Clôture de protection comme mesure de protection technique
Image 2 : Test de joint individuel, jusqu'à la séquence de test de combinaison de joints chez Hänchen avec une distance parcourue de 300 km en fonctionnement 24 heures sur 24.
Image 3 : Quatre axes d'essai à entraînement hydraulique qui testent chacun deux chambres d'essai avec des combinaisons de joints définies.
Technique des bancs d'essai
Exigence relative à la machine d'essai
- Machine d'essai complète conforme à la directive Machines
- 4 axes avec 2 tiges d'essai chacun, déplaçables indépendamment les uns des autres
- Test d'endurance 24/7 sur plus de 300 km
- Mesure de l'usure des surfaces des tiges et des joints
- Détermination de la force de frottement conformément à la norme VDMA 24577
- Test d'étanchéité de joints individuels et de cascades de joints
- Test du comportement stick-slip
Mise en œuvre technique du banc d'essai de joint
- 8 chambres de pression, jusqu'à 600 bars de pression réglable
- Refroidissement à eau pour une température constante dans les chambres d'essai
- Dispositif de protection séparateur
- 4 vérins double tige, série 300, Servocop®, 50 / 40 / 650
- Capteur de force sur les tiges d'essai pour la détermination de la force de frottement
- Logiciel adapté individuellement
- Commande de banc d'essai sécurisée sur système Beckhoff
Paramètres d'essai du banc d'essai d'étanchéité
« Nous voulons proposer à nos clients des combinaisons de joints optimales grâce à des essais systématiques », explique Klaus Wagner. « Pour ce faire, nous combinons les produits de différents fabricants de joints avec les nôtres. En tant que développeur et fabricant de vérins hydrauliques, nous collaborons également depuis longtemps avec des institutions de recherche universitaires. Comme nous proposons également à nos clients l'étude et la réalisation de machines spéciales hybrides Ratio-Drive® et de sous-systèmes, il était évident de développer nous-mêmes le banc d'essai d'étanchéité. Nous sommes donc des utilisateurs en interne. »
Exigences relatives à l'installation d'essai – Diversité des paramètres
La qualité d'un vérin hydraulique et d'autres produits de transmission hydraulique dépend du joint, associé à la surface de la tige de piston. Différents paramètres, extrêmement variés, se rencontrent ici. « L'étanchéité et la réduction du frottement sont en réalité des paramètres opposés », explique Matthias Breisch, responsable des essais chez Hänchen. « C'est pourquoi, autrefois, en hydraulique, on disait « étanche ou souple ». » De nos jours, l'étanchéité est une évidence pour les produits de qualité. Mais le frottement, l'usure, la précision de positionnement et de répétition, la vitesse maximale et minimale, le phénomène de stick-slip, la pression minimale et maximale, l'adéquation à certains fluides, dont par exemple le Skydrol® ou les fluides à base d'eau, ainsi que les valeurs limites pour les impuretés du fluide sont d'autres paramètres importants. S'y ajoutent les différents systèmes de joints : joints classiques avec bagues d'étanchéité et racleurs et joints sans contact avec guide de tige de piston à palier hydrostatique ou avec la bague d'étanchéité flottante, d'ailleurs un brevet de Hänchen. Pour les joints classiques, différents matériaux de joint jouent un rôle, tout comme la géométrie – en particulier celle du bord du joint. La nature de la surface de contact, par exemple de la tige de piston, ainsi que les propriétés de frottement et de lubrification des différents fluides sont également déterminantes. Il s'agit notamment de l'acier chromé ou des métaux légers, mais aussi des matériaux modernes avec un revêtement plastique spécial comme le H-PRFC®, le matériau composite de Hänchen en carbone. Les procédés de traitement de surface tels que le rodage ou le meulage de ces matériaux ont également un impact sur l'effet d'étanchéité.
Procédure de test d'étanchéité
Acquisition et évaluation des données – Mesurer, commander, régler
Le logiciel spécial Hänchen commande le processus d'essai et le déroulement de l'essai ainsi que l'évaluation des grandeurs de mesure. Grâce à la programmation individuelle sur les systèmes Beckhoff, l'utilisateur peut commander les axes d'essai individuellement et effectuer différents profils de mouvement. Pour les mesures et la régulation de haute précision, les vérins d'essai sont équipés de capteurs de force et de capteurs de position. Sur le banc d'essai, la force de frottement des systèmes de joints est déterminée en fonction des paramètres mesurés en ligne : Pression dans la chambre d'essai, température dans la chambre d'essai et sur la tige de piston, ainsi que la position ou le profil de mouvement, donc par exemple la vitesse. Afin d'obtenir des résultats aussi homogènes que possible, les joints à tester peuvent être refroidis. Pour les tests particulièrement sensibles, la tige peut également être refroidie grâce à un perçage creux. Les données sont enregistrées par le logiciel Ratio-Drive® sur un PC industriel, ce qui permet une documentation précise et une évaluation optimale des tests. L'utilisateur a la possibilité d'évaluer les grandeurs de mesure enregistrées dans le banc d'essai soit avec les outils d'évaluation intégrés, soit de les visualiser avec un logiciel d'évaluation quelconque comme Diadem.
Des dispositifs manuels servent à mesurer l'étanchéité du joint primaire ainsi que l'isolation du système de joints complet vers l'extérieur. L'analyse comprend également l'examen des aspects de fonctionnement sur les tiges et la vérification de l'état d'usure des différents éléments du système de joints.
Réalisation mécanique – Banc d'essai multiple
L'installation, qui a été présentée au public spécialisé fin 2015, a maintenant terminé sa phase d'essai. L'élément central est constitué de quatre axes d'essai à entraînement hydraulique qui testent chacun deux chambres d'essai avec des combinaisons de joints définies. Les quatre axes peuvent être utilisés avec différents types de pièces à tester et paramètres. La course de l'installation peut être choisie librement en fonction de la tige. Des vitesses allant jusqu'à 4 m/s sont possibles. Lors du fonctionnement parallèle autonome des 4 tiges, il est possible d'atteindre jusqu'à 1 m/s, la fréquence peut atteindre jusqu'à 5 Hz.
Sur le banc d'essai d'étanchéité, il est également possible de réaliser des essais conformes à la norme VDMA 24577 pour la détermination de la force de frottement. La pression dans la chambre d'essai peut atteindre jusqu'à 600 bars et est réglable pendant le mouvement, de sorte que des conditions proches de la réalité puissent être reproduites. Le profil de mouvement est conçu pour des vitesses sinusoïdales ou constantes. La phase d'accélération est également paramétrable. Des tiges quelconques avec des combinaisons de joints quelconques peuvent être montées comme pièces à tester et testées avec les fluides les plus divers.
Exécution Construction de bancs d'essai
Déroulement d'essai standard pour les systèmes de joints
Le cycle de test interne standard de Hänchen pour un système de joints composé d'une tige et d'une combinaison de joints comprend normalement une distance de 300 km en fonctionnement 24 heures sur 24. Les tests approfondis de ces dernières années ont confirmé l'importance des joints en PTFE avec remplissage bronze comme joint primaire en combinaison avec un joint secondaire et un racleur. La combinaison éprouvée de joint composite, joint à lèvre et racleur, connue sous le nom de système de joints Servocop®, met en œuvre ce concept dans les vérins hydrauliques de Hänchen. « Lors de la composition de telles combinaisons, il s'est avéré que les produits de différents fabricants donnaient des résultats très différents malgré des matériaux identiques. » Matthias Breisch décrit un résultat particulier : « La composition des éléments de différents fabricants donne des résultats de test différents jusqu'à 50 %. Cela ne signifie pas qu'un joint seul est meilleur ou moins bon, mais que la coordination des éléments d'étanchéité entre eux et avec la surface de contact est déterminante. »
L'importance du rodage en tant qu'usinage de finition des surfaces de tiges pour une faible friction, associée à une très bonne répartition des lubrifiants, a également pu être confirmée. Il s'est avéré que le rodage à course courte optimise encore davantage la surface, tandis que les surfaces rectifiées ont un effet plutôt néfaste sur la performance et la durée de vie des joints. Le rodage permet également de créer une surface performante sur le matériau H-PRFC®.
Banc d'essai d'étanchéité individuel
Hänchen Pfrüfstandsbau réalise des machines d'essai comparables pour des clients tels que l'université de Stuttgart et bénéficie d'une longue expérience en tant que fabricant de systèmes d'entraînement. Dans le cadre d'un projet Ratio-Drive®, il est possible de fabriquer des bancs d'essai d'étanchéité spécialement adaptés aux besoins des clients. La construction modulaire et l'utilisation du logiciel déjà éprouvé permettent de réduire les coûts et de minimiser les risques liés aux prototypes. Le client reçoit tous les composants mécaniques d'un seul fournisseur, de l'entraînement aux systèmes de mesure de course et de pression intégrés, en passant par la structure. En collaboration avec le client, Hänchen élabore le concept de sécurité de l'ensemble Ratio-Drive® conformément aux exigences de la directive machines 2006/42/CE. Les exigences relatives aux commandes de machines selon la norme ISO EN 12100 et, en particulier, l'évaluation du risque représenté par la machine selon la norme ISO EN 13849-1, jusqu'au niveau de performance PLe, selon les exigences, sont prises en compte.
L'application en interne, du concept à la machine d'essai complète, et l'utilisation quotidienne donnent confiance aux différents groupes de clients.
Jörg Beyer, mediaword
© Hänchen 2017
© Hänchen 2017
Pourquoi choisir Hänchen comme fabricant de machines d'essai servohydrauliques ?
Profitez d'une longue expérience dans le domaine de la technique des bancs d'essai
Le développement interne de produits, la recherche et le développement de bancs d'essai, de champs d'essai et de machines d'essai complexes ont constitué la pierre angulaire de la construction moderne de bancs d'essai Hänchen. Notre niveau de qualité élevé, bien connu pour tous les produits Hänchen, a considérablement favorisé ce développement. Aujourd'hui, Hänchen est devenu un partenaire fiable pour les bancs d'essai et les machines d'essai individuels. Chaque banc d'essai EoL est réalisé sur mesure, sur commande du client. Les bancs d'essai Hänchen sont des machines spéciales développées individuellement avec un concept global. Pour chaque projet de banc d'essai, vous avez un interlocuteur central en tant que client. Ainsi, des champs d'essai individuels et écoénergétiques et des machines d'essai complexes peuvent être intégrés de manière transparente dans votre propre système grâce à des interfaces définies par le client.
Notre compétence en tant que fabricant de bancs d'essai et de machines d'essai
- Plus d'un demi-siècle de compétence en matière d'hydraulique et de joints
- Vaste expérience dans la construction de machines spéciales de machines spéciales hydrauliques et électriques
- Expériences dans la conception et la réalisation systématisées et individuelles de projets clients
- Technique de mesure, de commande et de régulation, régulation en temps réel, acquisition de valeurs de mesure, capteurs, connexion de bus de terrain et évaluation
- Développement de notre propre logiciel modulaire, incluant une interface graphique pour la commande et le contrôle, ainsi que la communication au niveau du processus
- Concepts de sécurité complets jusqu'à PLe conformes à la directive machines, conformité CE, logiciel de sécurité
- D'innombrables projets dans le domaine de la construction de bancs d'essai et du développement de machines d'essai complexes