I banchi prova sono sistemi dotati di strumenti di misura per testare macchine, dispositivi, componenti o materiali per determinate proprietà, in particolare l'efficienza funzionale, la sicurezza operativa, il comportamento sotto carico prolungato o ad alta velocità. Per garantire le misurazioni più accurate, l'esatta riproducibilità e scalabilità delle procedure di prova, i componenti hardware e software devono essere selezionati con cura per consentire una perfetta interazione nel banco di prova. I giunti, in quanto importante componente integrale della trasmissione dei banchi di prova, devono soddisfare i più svariati requisiti.
Alta densità di potenza nel banco prova ad alta velocità
I banchi prova ad alta velocità svolgono un ruolo sempre più importante negli scenari odierni. Questi test consentono infatti di acquisire conoscenze approfondite sul comportamento meccanico dei materiali o sullo sviluppo del rumore di un'ampia gamma di materiali o componenti a velocità sempre più elevate. Velocità di 15.000 min-1 e oltre sono all'ordine del giorno su questi banchi prova ad alta velocità. Per poter fornire risultati precisi di misurazione, gli sviluppatori di questi sistemi di prova prestano particolare attenzione a una scorrevolezza ottimale dell'intera catena cinematica a queste velocità elevate. I giunti di compensazione devono essere progettati per far fronte alle alte velocità e ridurre al minimo lo squilibrio, al fine di ottenere un funzionamento ottimale della catena cinematica in combinazione con gli altri componenti.
Per l'unità di azionamento di un banco prova, un giunto ad alta velocità doveva funzionare con precisione in un intervallo di velocità fino a 16.000 min-1 . Inoltre, il giunto doveva avere dimensioni compatte e allo stesso tempo la massima rigidità torsionale e capacità di coppia possibile. È stata utilizzato il giunto a doppio pacco lamellare Servoflex SFF-050.
I suoi dischi stratificati, elastici alla flessione e realizzati in acciaio inossidabile, formano un pacco dischi con una notevole rigidità torsionale. Il giunto compatto nella versione con singolo pacco lamellare, con un diametro esterno di 48 mm ed una lunghezza di 48,4 mm, soddisfa quindi la richiesta di una soluzione di accoppiamento salvaspazio abbinata a un'elevata densità di potenza. Il giunto senza gioco ha una rigidità torsionale di 32.000 Nm/rad ed è progettato per velocità fino a 18.000 min-1 . In questi banchi prova ad alta velocità, non è raro che i giunti debbano essere bilanciati dinamicamente con una qualità di bilanciamento di G 2,5 a una velocità di riferimento
definita.
Compensazione combinata del disallineamento angolare e radiale nel banco prova della trasmissione
Per collegare l'albero di misura e il rispettivo ingranaggio da testare in un banco prova per ingranaggi, il giunto da utilizzare doveva compensare i disallineamenti angolari e radiali accumulati in seguito alle regolazioni della distanza e del posizionamento degli assi. Il Loewe GK 35 della serie Torque si è rivelato perfetto per questo compito. Questo giunto combina le proprietà cinematiche di un giunto cardanico con quelle di un giunto a slitta incrociata. Ciò
significa che la parte centrale del giunto, che assomiglia ad un giunto cardanico, può eseguire un movimento combinato di rotazione e scorrimento nei cuscinetti a strisciamento autolubrificanti ad alte prestazioni, inseriti nei rispettivi mozzi di serraggio in alluminio. Di conseguenza, il giunto compensa spostamenti radiali fino a 1,5 mm e spostamenti angolari fino a 3° in una lunghezza complessiva di 37 mm. Il giunto torsionalmente rigido con un diametro esterno del mozzo di 35 mm è adatto per coppie nominali fino a 7 Nm.
Elevato spostamento universale e requisiti di coppia fino a 9.000 Nm nel banco prova materiali
I materiali dei componenti sono spesso testati su banchi prova per quanto riguarda la loro capacità di carico meccanico. I tipi di sollecitazione possono variare a seconda del componente. Ad esempio, i componenti possono essere testati per carichi di trazione e flessione, per spostamenti opposti, per carichi torsionali o per tutti e tre questi carichi insieme a causa di carichi esterni multiassiali. In uno di questi banchi prova materiali, il rispettivo elemento viene testato con quest'ultima procedura. Per collegare i cilindri a impulsi con il componente da collaudare, l'accoppiamento doveva consentire una capacità di spostamento universale corrispondentemente elevata in base al tipo di carico combinato, al fine di escludere gli effetti della deformazione del campione sul processo di carico. Lo spazio assiale per il montaggio del giunto era estremamente limitato e pertanto il giunto doveva essere decisamente compatto. Oltre alla capacità di disallineamento ed alla compattezza, erano requisiti fondamentali per il giunto la
robustezza e l'elevata rigidità torsionale, così come l'elevata capacità di coppia fino a 9.000 Nm.
Inoltre, si desiderava un serraggio sull’albero con il calettatore.
SCHMIDT-KUPPLUNG con l'Omniflex RGF 16.32/2 ha progettato una soluzione specifica per il cliente che soddisfa tutte i requisiti tecnici sopra menzionati. Il giunto offre un'elevata capacità di spostamento universale in combinazione con un design compatto. La spiegazione di questa simbiosi risiede nella cinematica del sistema di accoppiamento. Questo si basa sul cosiddetto sistema a maglie parallele. Con questo principio di accoppiamento, il movimento rotatorio e la coppia vengono trasmessi per mezzo di due coppie di maglie parallele sfalsate di 90°. Essi collegano i lati di ingresso e di uscita con il disco centrale. Gli snodi sferici operano nelle maglie di accoppiamento.
Il giunto nella versione con il calettatore ha dimensioni compatte, con un diametro esterno di 325 mm e una lunghezza di 267 mm. Nonostante questa compattezza, consente un'elevata capacità di disallineamento universale fino a 3° in senso angolare, fino a 20 mm in senso radiale e fino a 6 mm in senso assiale.
Precisione e dinamica allo stato puro nel banco di prova universale
Sui banchi di prova universali per motori elettrici, i piccoli motori e i servomotori vengono valutati in base a dati chiave quali coppia, velocità, tensione o coppia di attrito. La
registrazione di questi dati fornisce importanti conclusioni sull'efficienza del rispettivo campione di prova. Oltre al momento d'inerzia di massa più basso possibile, la precisione del giunto gioca un ruolo decisivo per ottenere i risultati di misura più accurati. Lo Spinplus SP10-A viene utilizzato in tali sistemi di prova. Oltre all'elevata capacità di trasmissione della coppia e alla rigidità torsionale, lo Spinplus offre il più basso momento d'inerzia di massa possibile.
Il motivo è l'elemento funzionale responsabile dei valori funzionali e dei parametri prestazionali del giunto. Ciò consente la compensazione universale del disallineamento,
ossia la compensazione dei disallineamenti radiali, assiali e angolari dell'albero, su un unico piano. Questa capacità conferisce al giunto senza gioco il vantaggio di una struttura molto corta e di un'elevata densità di potenza, abbinata a un momento d'inerzia di massa ridotto al minimo.
Il giunto utilizzato nella versione con mozzi di serraggio in alluminio sfalsati, ha un momento di inerzia di massa di soli 125 gcm2. In combinazione con la sua elevata rigidità torsionale, soddisfa quindi i requisiti per una misurazione estremamente precisa in fase dinamica. Con un design compatto di 40 mm , un diametro esterno di 39,5 mm, il giunto leggero consente di compensare il disallineamento dell'albero fino a 0,2 mm in senso radiale, fino a 1° in senso angolare e fino a 0,3 mm in senso assiale.