Para um determinado perfil de movimento, quando outras opções de parada são insuficientes – e uma embreagem ou freio é necessário?

Jul 23, 2023

Por Lisa Eitel | 19 de agosto de 2018

No centro da maioria dos eixos de movimento estão os motores elétricos. A parada de cargas em seus eixos pode ser feita com o próprio motor elétrico – chamada de frenagem interna em determinados contextos – ou com embreagem ou freio externo. Para o primeiro, uma abordagem simples é simplesmente cortar a entrada de tensão do motor e permitir que o eixo pare por inércia. Isso é aceitável onde as paradas não são frequentes – desde algumas vezes por minuto (para projetos que funcionam com motores pequenos) até algumas vezes por hora (para instalações de motores maiores). Outra opção é utilizar controles para gerar torque de parada no motor por meio de frenagem regenerativa para converter energia cinética em elétrica; frenagem dinâmica — injeção de corrente CC no estator; ou reversão elétrica como conexão.

Mas onde tais abordagens são muito lentas – incluindo todos os projetos de movimento modernos para alto rendimento – freios e embreagens externos são necessários para obter paradas ou desengates suficientemente rápidos. Isso se aplica a transportadores, manipuladores de bagagem em aeroportos, escadas rolantes e elevadores... bem como a outros eixos que fazem paradas e partidas frequentes - até mesmo 10 ciclos por minuto em alguns casos. Onde as paradas e partidas acontecem em taxas de ciclo muito mais altas, a inércia do motor pode degradar a rapidez com que as partidas e paradas são possíveis. Portanto, aqui, os freios de embreagem costumam ser mais adequados – pois desengatam a carga acionada do motor para permitir que o primeiro funcione mesmo quando o freio engata e para a carga. É claro que, embora nos concentremos aqui na capacidade de resposta, os recursos de design à prova de falhas são outro fator principal na inclusão de freios e embreagem.

Embreagens e freios mecânicos, elétricos, fluídicos e autoatuados são adequados para diferentes aplicações. Por exemplo, freios com ajuste de mola beneficiam projetos de movimento que desaceleram as cargas com o motor antes que o freio seja acionado... e são adequados como mecanismos de retenção. O controle dos freios elétricos é fácil e eles podem acompanhar mil ciclos por minuto. A maioria dos freios e embreagens acionados por ar funcionam a frio e se mantêm com o mínimo de esforço. Os freios de fricção com geometrias de tambor, disco e cone oferecem funcionalidade de freio eletrônico com retenção à prova de falhas.

O tamanho e o tipo do freio ou da embreagem dependem se o eixo em questão fará paradas de emergência ou paradas mais suaves que sacrificam a embreagem ou o freio para proteger sistemas e cargas contra choques. Ou às vezes é mais essencial que o freio forneça paradas suaves para evitar deslocamento de cargas e desalinhamento. Depois disso, outros critérios — taxas de ciclo, capacidade térmica, envelope da máquina e cronogramas de MRO — determinam a seleção final.

Os freios elétricos aplicados por mola BXR-LE da Miki Pulley são adequados para projetos de servomotores pequenos e precisos. Um design leve otimiza o desempenho e a eficiência do servodrive. Seu controlador de tensão significa que o consumo de energia do freio é reduzido para 7 Vcc após uma fração de segundo de 24 Vcc para atuação. Quando comparado com a maioria dos outros freios elétricos, o freio BXR-LE consome apenas um terço da energia (e gera apenas um terço do calor) – embora tenha metade da espessura. A velocidade é de 6.000 rpm; o torque de atrito estático é 0,044 ft.lb. para 2,36 pés.lb. e a temperatura ambiente de operação é de 14° a 104°F. As aplicações de freio BXR-LE incluem aquelas em efetores finais, atuadores de parafuso esférico, mesas de posicionamento XYZ e impressoras 3D.

Algumas dicas: Dimensionar embreagens e freios de acordo com o torque do motor do eixo da máquina. Quando um freio tiver que parar cargas verticais, leve em consideração como os motores podem consumir brevemente corrente para a saída além de seu torque nominal. Consulte as curvas de desempenho nos PDFs do fabricante para classificações de torque dinâmico em velocidades definidas para combinar o freio ou a embreagem com o pico de torque de saída do motor. Caso em questão: Considere um transportador inclinado com ciclos liga-desliga regularmente espaçados. Aqui, um freio com mola de desligamento pode ser suficiente para evitar quedas de carga durante falhas de energia. Porém, instalações de transportadores mais complexas para posicionar produtos discretos de tamanhos variados - sem solavancos - podem precisar de múltiplas taxas de desaceleração, podem precisar de um freio com ajuste de mola mais sofisticado e acionamento do motor para parar... ou até mesmo um freio de ímã permanente para partidas rápidas, porém suaves e para.