Introdução
Os solenoides push-pull são amplamente utilizados em equipamentos industriais quando há necessidade de converter energia elétrica em movimento mecânico linear rápido e controlado. Podem funcionar como mecanismos de travamento, dispositivos de liberação, interruptores, comportas, dispensadores, mecanismos de segurança, equipamentos de automação e muitos outros dispositivos eletromecânicos.
Um solenóide push-pull pode parecer um dispositivo bastante simples, mas sua seleção correta é um importante problema de engenharia.
O desempenho do solenoide depende de fatores como força, curso, tensão, ciclo de trabalho, temperatura, frequência de operação, espaço disponível, vida útil e condições do ambiente operacional.
Por isso, para fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e projetistas de equipamentos industriais, a escolha do fornecedor de solenoides push-pull deve ser baseada em muito mais do que apenas o preço.
O fornecedor deve conhecer a aplicação e fornecer recomendações quanto à escolha ou mesmo ao desenvolvimento do solenoide necessário.
Este guia fornece uma visão geral das principais considerações técnicas e comerciais que devem ser levadas em conta ao selecionar o fornecedor de solenoides push-pull.
1. Princípio de funcionamento do solenóide push-pull
Um solenóide push-pull é o atuador eletromagnético responsável pela geração de movimento linear.
A corrente elétrica que passa pela bobina gera o campo magnético. O campo magnético atua sobre o êmbolo móvel ou armadura.
De acordo com o projeto mecânico, o movimento pode ser tanto de puxar quanto de empurrar.
Isso explica a utilidade dos solenoides push-pull para aplicações industriais, caso haja necessidade de um movimento linear relativamente simples e rápido.
A tecnologia é amplamente utilizada em aplicações como:
- Automação da indústria
- Máquinas de embalagem
- Equipamento de triagem
Máquinas de venda automática
- Sistemas de bloqueio
- Mecanismos de segurança
- Equipamento de controle de acesso
- Máquinas têxteis
- Maquinaria agrícola
- Equipamento de teste
- Dispensador automático
- Sistemas de controle industrial
Mas não se deve escolher o solenoide simplesmente porque sua descrição genérica corresponde à sua aplicação.
Os requisitos reais de força e movimento devem ser avaliados.
O fornecedor qualificado de solenóides push-pull perguntará sobre a finalidade do uso do atuador antes de lhe fornecer uma recomendação.
2. Definição de Aplicação industrial
A primeira coisa a fazer é definir a finalidade do uso do solenoide.
Por exemplo, irá:
- Ligar? ·
- Como desbloquear um pino de segurança?
- Liberar um mecanismo com mola?
- Operar um portão?” ·
- Acionar um interruptor? ·
- Operar uma ligação mecânica?
- Posicionamento de componentes pequenos? ·
- Acionar um mecanismo de segurança?
Diferentes finalidades exigem diferentes valores de força e curso.
A área de engenharia deve fornecer ao fornecedor o máximo de informações possível sobre todo o mecanismo.
Pelo menos o seguinte deve ser definido:
Tensão de operação: 12 VCC, 24 VCC ou outras.
Curso: Qual a distância percorrida pelo êmbolo?
Força: Que força é necessária no ponto de trabalho?
Empurrar ou puxar: o movimento útil é empurrar ou puxar?
Ciclo de trabalho: Por quanto tempo o solenoide fica energizado?
Frequência: Com que frequência é acionado por minuto ou por hora?
Requisito de vida útil: Número total de ciclos?
Espaço disponível: Qual é a área máxima de instalação?
Ambiente: A que temperatura, poeira, vibração ou umidade a peça será exposta?
Com essas informações, o fornecedor de solenóides push-pull poderá recomendar um modelo padrão ou entender que é necessário projetar um dispositivo personalizado.
3. Meça a força de tração e compressão do solenóide no curso necessário.
Existem muitas características de um solenoide industrial, mas a mais importante é a força.
A força também é uma das características do solenoide mais frequentemente mal interpretadas.
A força de um solenoide depende da posição do seu êmbolo. Por exemplo, a afirmação "solenoide de 20 N" significa que o dispositivo gera uma força de 20 N apenas em um determinado ponto do seu curso.
Suponha que seu processo industrial exija:
Curso: 10 mm
Requisito de força inicial: 15 N
Requisito de força final: 25 N
Se o solenoide só for capaz de gerar uma força de 25 N no final do seu curso, não conseguirá iniciar o processo.
Por isso, os engenheiros devem exigir do fornecedor do solenóide push-pull os dados de força versus curso.
Ao comparar fornecedores de solenoides push-pull, pergunte sobre a disponibilidade de dados de força para diversas posições do êmbolo.
Considere também as forças produzidas por todo o mecanismo, incluindo:
- Rigidez da mola ·
- Fricção
- Gravidade
Geometria de articulação
- Fechamento
- Folgas mecânicas
- Aceleração
Contaminação
- Além disso, deve-se considerar uma margem de engenharia razoável para compensar a variação da produção e a alteração das condições operacionais.
4. Selecione o traço correto
Um curso mais longo não significa automaticamente um melhor desempenho.
Quanto maior o curso, maiores serão os requisitos para obter a alta força de um solenoide de determinado tamanho e potência.
Por isso, os engenheiros não devem definir a distância de deslocamento maior do que a necessária.
Se a aplicação exigir um curso de 5 mm, projetar um atuador com um curso de 15 mm pode levar a um aumento no tamanho, na potência ou no custo do atuador.
Analise todo o mecanismo e determine o curso mínimo confiável.
O fornecedor qualificado de solenoides push-pull também pode fornecer recomendações sobre modificações na ligação mecânica que podem melhorar substancialmente o desempenho eletromagnético.
5. Ajuste o sistema à tensão, corrente e potência.
Os solenoides CC industriais mais comuns estão disponíveis em tensões de 12 VCC e 24 VCC, mas outras tensões de bobina podem ser projetadas.
Mas a voltagem não é o único fator a ser considerado.
Além disso, os engenheiros devem considerar os seguintes fatores:
- Resistência da bobina ·
- Consumo de corrente
- Consumo de energia
- Disponibilidade da fonte de alimentação
- Tolerância de tensão
Fiação
- Driver eletrônico
- Método de comutação
- O sistema elétrico deve fornecer energia suficiente para o acionamento confiável do atuador.
Mas, ao mesmo tempo, o excesso de potência da bobina gera calor desnecessariamente.
Por favor, informe o fornecedor do solenóide push-pull com antecedência sobre as limitações de corrente e potência do equipamento.
Um fornecedor qualificado de solenoides push-pull pode modificar o enrolamento da bobina, a estrutura magnética ou o projeto mecânico do atuador para obter a força desejada com energia elétrica limitada.
6. Atenção ao ciclo de trabalho
Ao escolher um solenóide industrial, o ciclo de trabalho é de grande importância.
Um solenóide energizado por 200 milissegundos a cada 30 segundos tem requisitos térmicos completamente diferentes em comparação com um solenóide energizado por vários minutos.
Por exemplo:
Tempo de ativação: 2 segundos
Tempo de desligamento: 8 segundos
Ciclo total: 10 segundos.
Ciclo de trabalho: 20 por cento
Informar ao fornecedor que o solenóide é usado "intermitentemente" geralmente fornece menos informações do que informar os horários de ativação e desativação.
A alta potência da bobina pode, por vezes, ser utilizada para produzir uma força considerável em aplicações de curta duração.
Mas se a mesma bobina funcionar continuamente, ela gerará calor em excesso.
Ao conversar com o fornecedor de solenoides push-pull, forneça a ele condições operacionais realistas, considerando as piores condições possíveis.
Condições máximas de ciclagem: As máquinas industriais podem operar a velocidades superiores às previstas pelos engenheiros nas fases iniciais do projeto.
7. Desempenho térmico e avaliação da temperatura da serpentina
O calor influencia o desempenho e a vida útil do solenoide.
A corrente elétrica que flui pela bobina gera calor. O aumento da temperatura da bobina leva a um aumento da sua resistência elétrica e, consequentemente, a alterações na corrente e no desempenho eletromagnético.
Além disso, o sobreaquecimento ocorre em componentes como...
- Isolamento em bobina ·
- Fiação de conexão
- Peças plásticas
- Molas
- Próximo a eletrônicos
- Lubrificantes
- Ciclo de vida do produto
Pergunte ao fornecedor como o aumento de temperatura é medido.
Boas perguntas a fazer:
- Qual a temperatura ambiente considerada?
Qual é o aumento de temperatura da bobina?
- Qual ciclo de trabalho foi usado nos testes?
Qual sistema de isolamento foi utilizado?
- Qual é a temperatura máxima de utilização recomendada?
- O solenoide foi testado ao ar livre ou em um recinto fechado?
Um bom fornecedor de solenoides push-pull deve ser capaz de discutir as limitações térmicas e não apenas fornecer especificações de tensão e força.
8. Considere a vida útil operacional industrial.
Os equipamentos industriais podem operar por vários anos.
Um solenóide que realiza 1,000 operações por dia fará cerca de 365,000 operações em um ano.
A automação rápida pode gerar ainda mais operações.
Por isso, a vida útil esperada deve ser determinada antes de escolher o atuador.
A durabilidade do solenoide depende de:
Material de hasteamento
- Tratamento da superfície
- Projeto de guia
- Paradas mecânicas
- Design de primavera.
- Lubrificação
- Velocidade de ação
- cargas laterais
Temperatura da bobina
Poluentes
- Tolerâncias de montagem
- Pergunte ao fornecedor do solenóide push-pull se os testes de vida útil foram realizados e, em caso afirmativo, em quais condições.
A afirmação, como "um milhão de ciclos", só é informativa se você souber a carga, o curso, a tensão, o ciclo de trabalho, a frequência e as condições ambientais durante o teste.
Testes de vida útil podem ser necessários para equipamentos industriais críticos em aplicações específicas.
9. Analise o tempo de resposta e a velocidade do atuador.
Solenoides push-pull podem ser preferíveis, pois proporcionam uma atuação linear rápida.
No entanto, o tempo de resposta necessário depende da aplicação.
Os requisitos para um dispositivo que opera várias vezes por segundo serão diferentes dos requisitos para uma trava de segurança industrial que opera várias vezes por dia.
Fatores que afetam o tempo de resposta:
- Peso do êmbolo
- golpe
- Potência da bobina
- Carregar
- Força da mola
- fricção mecânica
- Circuito de Acionamento
- Tensão de alimentação
- Se o tempo de resposta for crítico, determine o tempo máximo de atuação aceitável.
Um fornecedor experiente analisará todo o sistema mecânico e elétrico, e não apenas fornecerá uma estimativa de velocidade com base em condições de laboratório sem carga.
10. Avalie os efeitos de ruído e impacto mecânico do solenóide push-pull.
Um ambiente industrial pode ser ruidoso, mas os efeitos do ruído do atuador também devem ser levados em consideração.
O impacto repetido de peças metálicas pode indicar tensão mecânica e contribuir para o desgaste.
Além disso, existem aplicações em laboratórios, escritórios, equipamentos médicos, máquinas de venda automática ou máquinas controladas por operadores que têm requisitos mais rigorosos em relação à geração de ruído.
O ruído pode ser gerado pelos seguintes fatores:
- Colisão de êmbolo
- Batentes mecânicos
- Espaço livre em excesso
- Ação de mola
- Coneções
- Estruturas de montagem
- vibração
- Caso o ruído ou o impacto sejam um problema, consulte o fornecedor do solenóide push-pull durante o processo de desenvolvimento.
“As possíveis abordagens para resolver o problema podem envolver o controle da velocidade do êmbolo, a modificação dos batentes mecânicos, o ajuste da folga, a aplicação de um mecanismo de amortecimento apropriado e a otimização do pulso de acionamento.”
11. Análise do Ambiente Industrial
Um solenoide pode funcionar perfeitamente em um laboratório, mas pode se comportar de maneira diferente em um ambiente industrial.
Um ambiente industrial pode submeter o componente às seguintes condições:
- Temperaturas, altas ou baixas
- AZEITE E AZEITE EVO
- Umidade
- vibrações
- Choque mecânico.
- ambiente corrosivo
- Detritos metálicos
- Descreva o ambiente operacional real ao fornecedor.
Se o solenoide estiver encapsulado na máquina, o gerenciamento térmico será importante. O movimento do êmbolo e a folga mecânica devem ser analisados em caso de ambiente com poeira.
Um fornecedor experiente de solenoides push-pull pode auxiliar na análise ambiental durante a fase de projeto.
A proteção ambiental pode ser alcançada com o solenoide, o invólucro do equipamento ou ambos.
12. Solenoides Push-Pull Padrão VS.: Personalizados
Às vezes, o caminho mais rápido é usar o produto padrão.
As vantagens são
- Entrega rápida de amostras
- Redução do custo de desenvolvimento
- Disponibilidade de ferramentas
- processo de produção comprovado
- Facilidade de substituição
- No entanto, os equipamentos industriais possuem requisitos mecânicos específicos.
Quando a aplicação exige uma solução personalizada, o uso de um solenoide personalizado se justifica:
- Tensão,
- Vigor/
- Infarto do miocárdio
- Pistão:
- Haste de pressão
- Primavera
- Suporte para montagem
- Vinculador
- Comprimento do fio
- Habitação
- Temperatura de operação.
- ● Ciclo operacional
- Ao avaliar um fornecedor de solenoides push-pull, pergunte sobre a disponibilidade de recursos de engenharia para personalização.
Personalização pela personalização em si não é uma abordagem que deva ser utilizada.
13. Verifique a capacidade de fabricação e controle de qualidade do fornecedor do solenóide push-pull.
O melhor protótipo não será útil se as unidades fabricadas apresentarem inconsistências.
Os compradores de fabricantes de equipamentos originais (OEM) industriais devem realizar uma análise da qualidade de fabricação do fornecedor.
As principais características podem ser
- Resistência da bobina
- Consistência do enrolamento
- Infarto do miocárdio
- Coerção
- Medição
- Viagem de desentupidor
- Características da primavera
- Isolamento
- Funcionalidade elétrica
- Qualidade de montagem
- Pergunte ao fornecedor sobre o controle e o relato dessas características.
Um fornecedor profissional de solenoides push-pull também terá um processo de controle de alterações para engenharia e materiais.
O desempenho do solenoide pode ser afetado por alterações no fio da bobina, nos materiais magnéticos, no tratamento da superfície, nas características da mola ou nas tolerâncias de fabricação.
Quanto maior a quantidade produzida, mais importante é a consistência na fabricação.
14. Suporte ao desenvolvimento e engenharia de protótipos
O suporte de engenharia pode reduzir drasticamente o tempo de desenvolvimento.
O primeiro protótipo de um novo projeto industrial pode revelar alguns problemas inesperados.
Por exemplo:
- A força inicial pode ser muito fraca.
- O traço é muito longo.
- A temperatura da bobina está muito alta.
- O êmbolo pode colidir com um forte impacto.
- Dependendo da posição de montagem, pode haver carga lateral.
- – O consumo atual excede a limitação da fonte de alimentação.
- Um fornecedor experiente ajudará na análise da causa raiz e não apenas fornecerá outra amostra.
O processo de desenvolvimento ideal se parece com o seguinte:
Requisitos → análise de engenharia → seleção → protótipo → testes → otimização → validação → produção piloto → produção em massa.
Contar com um suporte técnico ágil do fornecedor de solenoides push-pull pode ser mais valioso do que ter um catálogo extenso.
15. Compare o custo total, não apenas o preço unitário.
O preço unitário é o parâmetro que sempre será comparado pelos departamentos de compras industriais.
No entanto, o preço unitário representa apenas uma parte do custo total.
O atuador de baixo custo pode se tornar bastante caro se levar a:
- Parada de produção
- Problemas de montagem
- Redesenhando a Engenharia
- Inspeções excessivas
- Fracassos iniciais
- Reivindicações de garantia
- Serviço de campo
- Reclamações do cliente
- Custo de reposição
- A confiabilidade é especialmente importante se o solenoide estiver localizado no interior da máquina e sua substituição for dispendiosa.
Analise as capacidades técnicas, a consistência do produto, o desempenho de entrega, o controle de qualidade, o suporte de engenharia e o preço do fornecedor de solenoides push-pull.
A melhor decisão de compra é aquela que reduz o risco total do produto e o custo ao longo de sua vida útil.
16. Enviar Solicitação de Cotação Detalhada
Uma solicitação de cotação detalhada permite que o fornecedor apresente uma recomendação e uma estimativa adequadas.
Por favor, não publique apenas:
“Me passe um orçamento para um solenóide push-pull de 24V.”
Faça o seguinte:
Aplicação: Sistema de automação para a indústria;
Função: Puxe e solte a alavanca de travamento.
Tensão: 24 VDC
Curso: 8 mm
Força inicial: 18 N a 8 mm
Força final: 30 N Tempo LIGADO: 1 s Tempo DESLIGADO: 4 s
Frequência de trabalho: 12 ciclos/min
Temperatura ambiente: -10 a 60°C
(1,000,000 ciclos) Expectativa de vida
Espaço disponível: 45 x 30 x 25 mm
Instalação: flange de 2 furos
Volume anual: 80,000 unidades
Sempre que possível, inclua desenhos mecânicos, arquivos CAD, fotos, vídeos ou informações de carga.
As informações fornecidas permitem que o fornecedor de solenoides push-pull analise a aplicação específica em vez de fazer suposições com base em uma descrição genérica.
17. Lista de verificação final para seleção de fornecedores
A seguir, apresentamos os pontos a serem verificados antes de tomar uma decisão de compra para produção industrial:
- O solenoide exerce força suficiente no curso necessário?
- A voltagem é compatível com o sistema de controle industrial?
- O consumo atual é aceitável?
- O ciclo de trabalho está bem definido?
- O aumento da temperatura foi avaliado?
- O projeto é compatível com a vida útil operacional exigida?
- O tempo de resposta da máquina é aceitável?
- O ambiente operacional está dentro das capacidades do solenoide?
- Os parâmetros mecânicos e elétricos podem ser personalizados?
- O fornecedor pode dar suporte a protótipos e alterações de engenharia?
- Ao longo da vida útil do produto, o custo total é aceitável?
18. Conclusões
Escolher o solenóide push-pull adequado para equipamentos industriais envolve muito mais do que comparar voltagem, tamanho e preço.
A força deve ser medida no curso de trabalho real. O ciclo de trabalho e a temperatura não são independentes. A bobina deve ser ajustada à potência disponível. O projeto mecânico deve ser compatível com a vida útil esperada. O atuador completo deve funcionar em condições industriais reais.
O fornecedor ideal de solenoides push-pull será um parceiro de engenharia, além de fabricante do componente.
Trabalhe em conjunto com o fornecedor desde o início do projeto OEM. Defina força, curso, tensão, ciclo de trabalho, temperatura, vida útil e requisitos ambientais e de instalação. Valide o solenoide escolhido na máquina real.
O fornecedor certo de solenoides push-pull fornecerá dados técnicos, suporte para testes de protótipos, identificará possíveis problemas na aplicação, oferecerá a personalização adequada e garantirá a qualidade de fabricação do produto na produção em massa.
Ao analisar a capacidade de engenharia e a confiabilidade da fabricação, os compradores industriais reduzirão os riscos de desenvolvimento, aumentarão o desempenho dos equipamentos e alcançarão uma solução de fornecimento confiável a longo prazo.
19. Perguntas frequentes do fornecedor de solenoides push-pull
1. Qual a função de um solenóide push-pull?
Um solenóide de empurrar e puxar é um atuador eletromagnético que transforma energia elétrica em movimento mecânico linear. Dependendo da construção e da montagem, esse movimento pode ser usado para empurrar e puxar um elemento mecânico.
2. Como faço para selecionar um fornecedor de solenóides push-pull?
Selecione o fornecedor de solenóides push-pull com as capacidades de engenharia adequadas, dados de força e curso, projeto da bobina, desempenho térmico, vida útil, qualidade de fabricação, capacidade de personalização, suporte a protótipos e capacidade de produção.
3. Que informações preciso fornecer ao fornecedor?
Tensão, corrente disponível, curso necessário, força na posição do curso, tempo LIGADO/DESLIGADO, ciclo de trabalho, frequência de operação, dimensões disponíveis, faixa de temperatura, vida útil esperada, condições ambientais, requisitos de montagem e quantidade anual.
4. Como calculo a força necessária para um solenoide?
Primeiramente, estime a carga mecânica. Em seguida, adicione a resistência da mola, o atrito, a gravidade, a geometria da ligação, a aceleração e outras forças resistivas. Adicione a margem de segurança. Por fim, calcule a força necessária no curso.
5. Por que a força do solenóide de tração e compressão varia com o curso?
A força do solenoide é definida pelo circuito magnético e pelo entreferro entre os componentes magnéticos. Com a mudança na posição do êmbolo, o circuito magnético se altera e, consequentemente, a força também se altera.
6. Posso manter o solenóide push-pull funcionando continuamente?
A possibilidade depende do projeto. Alguns projetos são adequados para operação contínua, e outros para operação intermitente. Para operação contínua, é preciso considerar a potência da bobina, a dissipação de calor, a temperatura ambiente, o isolamento e os requisitos de força.
7. Devo usar um solenóide industrial de 12V ou de 24V?
Nenhuma das tensões é melhor em termos de desempenho. A seleção da tensão depende da arquitetura de energia do equipamento, da corrente disponível, da eletrônica de controle, da fiação, dos requisitos de força e de outras restrições do sistema. A maioria dos sistemas de controle industrial utiliza 24 VCC, mas a aplicação determinará a tensão final.
8. É possível personalizar um solenóide push-pull?
Sim. O fornecedor poderá personalizar a voltagem, a resistência da bobina, a força, o curso, a geometria do êmbolo, as molas, os suportes de montagem, os fios, os conectores e as dimensões. A personalização é possível, mas depende dos requisitos técnicos e da quantidade de produção.
9. Qual é a expectativa de vida útil de um solenóide industrial do tipo push-pull?
A vida útil depende da carga, do curso, da frequência de operação, do impacto, da temperatura, do alinhamento mecânico, do tratamento da superfície, da lubrificação e de outros parâmetros. O comprador deve solicitar dados de ciclo de vida testados de acordo com a aplicação específica, e não com base em estimativas genéricas de ciclo de vida.
10. Por que o ciclo de trabalho é importante na seleção de um solenóide?
A temperatura da bobina depende do ciclo de trabalho. O potente solenóide, projetado para pulsos curtos, pode superaquecer se energizado por muito tempo. Os tempos exatos de LIGADO e DESLIGADO permitem que o fornecedor escolha o projeto de bobina adequado.
11. Solenoide padrão ou personalizado? Qual escolher?
Selecione o produto padrão se ele atender aos requisitos de força, curso, tensão, tamanho, ciclo de trabalho e vida útil. Personalização: Se o produto padrão não atender aos requisitos mecânicos, elétricos, ambientais ou comerciais, considere a personalização.
12. O que esperar de um fabricante de solenoides push-pull
Suporte de engenharia, dados de desempenho documentados, capacidade de prototipagem, processo de fabricação, controle de qualidade, experiência em personalização, capacidade de teste de vida útil, controle de mudanças e capacidade de suportar volumes de produção futuros.
