Como instalar um suporte de tampa para uma tampa de caixa industrial

Para posicionar corretamente um suporte da tampa, não comece por perfurar os dois padrões de suportes indicados no desenho do catálogo. Comece por considerar o eixo real da dobradiça, o centro de gravidade da tampa acabada, o ângulo de abertura necessário e o espaço que o mecanismo ocupa enquanto se move. Os orifícios do suporte só devem ser definidos depois de compreendidas essas relações.

Um suporte de tampa pode atingir o ângulo de abertura necessário e, mesmo assim, estar instalado de forma incorreta. Pode esgotar o seu curso antes de a tampa atingir o seu batente, dobrar-se para dentro de um canal de cablagem quando fechado, exercer carga sobre uma parede de chapa metálica sem suporte ou aproximar-se de uma posição em linha reta que faça com que as forças exercidas sobre o pino e o suporte sejam direcionadas abruptamente para cima. Os orifícios encaixam. O mecanismo continua a estar incorreto.

Se o comportamento de retenção ou movimento pretendido ainda não tiver sido selecionado, comece por Tipos de suportes para tampas e guia de seleção antes de fixar as posições dos suportes. Os amortecedores de bloqueio, telescópicos, de dupla ação, de fricção e com assistência à elevação não utilizam um único sistema de montagem intercambiável.

Colocar um suporte para a tampa em três estados

Um esboço de uma posição aberta não constitui um esquema de montagem. A mesma escora deve funcionar no estado fechado, ao longo do intervalo de abertura útil e na posição totalmente aberta. Cada estado responde a uma questão diferente, pelo que os três devem ser incluídos na primeira análise cinemática.

O intervalo de funcionamento é o aspeto que mais frequentemente passa despercebido. Uma estrutura pode parecer bem ajustada quando está totalmente aberta ou totalmente fechada, mas apresentar um ângulo de força inadequado a meio caminho entre essas duas posições. Essa posição intermédia pode determinar o esforço do operador, a reação do suporte e se uma articulação dobrável se encaixa no lado errado.

Começar pelo eixo real da dobradiça

Utilize a linha central do pino da dobradiça como eixo de rotação, e não a borda visível da tampa. Essas duas referências nem sempre coincidem. Uma dobradiça deslocada, uma dobradiça oculta, um retorno moldado, uma distância de segurança da junta ou uma tampa espessa podem deslocar o eixo real para longe do canto que aparece numa vista em corte simplificada.

Estabeleça um sistema de coordenadas numa secção perpendicular ao eixo da articulação. Identifique, no mínimo, os seguintes pontos e planos:

• O — eixo da dobradiça: a linha central em torno da qual a tampa gira efetivamente.
• G — centro de gravidade da tampa: para o conjunto móvel acabado, incluindo janelas, isolamento, puxadores, fechos, proteções e componentes incorporados.
• A — pivô de fixação: o centro do pino fixado à estrutura ou ao corpo da caixa.
• B — pivô móvel de fixação: o centro do pino fixado à tampa.
• θ — ângulo de cobertura: medida a partir de um plano de referência claramente definido.
• Planos de montagem: as superfícies efetivas da chapa, da flange, do retorno, do trilho ou do suporte que suportam A e B.

O centro de gravidade deve ser calculado com base na cobertura completa, e não a partir da largura do painel dividida por dois, a menos que a montagem seja verdadeiramente uniforme. Uma janela de visualização ou uma proteção interna pode deslocar o centro de gravidade (G) o suficiente para alterar o momento da cobertura e a torção lateral de uma configuração com um único suporte.

Momento da capa e reação ao «Stay»

O peso da cobertura não atua diretamente no suporte do tirante. A gravidade atua no ponto G e cria um momento em torno do ponto O. A relação geral é o produto vetorial:

M_g = | r_OG × m g |

No caso de uma tampa com abertura superior, se θ for medido para cima a partir do plano horizontal de fecho e o centro de gravidade permanecer a uma distância r a partir do eixo da dobradiça, o momento de gravidade pode ser expresso da seguinte forma:

M_g(θ) = m g r cos(θ)

Este formulário só é válido com essa definição de ângulo. Se o projeto for medido a partir da vertical, utilizar um painel com abertura lateral ou tiver uma geometria diferente, utilize, em vez disso, a relação vetorial. O aspeto importante para a montagem é que a exigência varia à medida que a tampa roda.

Um cálculo completo deve também ter em conta o centro de gravidade real e a definição de binário ou capacidade de suporte fornecida pelo fornecedor. Consulte o guia sobre como calcular o binário da tampa para conhecer o método completo de dimensionamento. Neste estudo de montagem, o momento calculado é utilizado para avaliar a alavancagem e a reação do suporte.

Não se deve confundir o peso da tampa com a força exercida pelo suporte. Um braço de alavanca efetivo curto pode fazer com que a reação axial no suporte seja várias vezes superior à força gravitacional da tampa. O valor exato depende do mecanismo e do ângulo; não deve ser deduzido apenas a partir da massa da tampa.

A linha de ação muda

No caso de um apoio simples de dois pinos, a força de retenção atua aproximadamente ao longo da reta que liga A a B. A sua capacidade de contrariar o momento de cobertura depende da distância perpendicular entre o eixo da articulação O e essa reta de ação. Denominemos esta distância d_⊥.

M_s = F_s d_⊥

À medida que a tampa se abre, B gira em torno de O. A linha A–B move-se com ela, o que significa que d_⊥ não é constante. Quando a linha passa mais perto de O, o suporte necessita de uma força axial maior para gerar o mesmo momento oposto. Se a linha se aproximar de O, o mecanismo aproxima-se de uma condição de alavancagem desfavorável. Um desenho estático da posição aberta não revelará onde isso acontece durante o percurso.

A equação acima constitui uma explicação do percurso de carga, não um substituto da curva do produto. As hastes assistidas por mola, de fricção, amortecidas, de catraca e de articulação composta apresentam um comportamento interno que não pode ser reconstruído apenas a partir de dois pontos de articulação externos. As dimensões de montagem fornecidas pelo fabricante são dimensões funcionais.

Mantenha o mecanismo no plano para o qual foi concebido

Uma vista lateral impecável pode esconder uma má instalação. A secção define A, B e O em duas dimensões, mas a estrutura fabricada também tem uma direção ao longo do eixo da dobradiça. Os dois eixos dos pinos dos suportes devem situar-se na relação permitida pela escora: normalmente paralelos, com a articulação livre para se mover num único plano e sem que os elementos de fixação puxem qualquer um dos suportes para o lado.

Verifique isto no modelo de montagem, e não apenas no detalhe do suporte. Retornos de cobertura, placas espaçadoras, alturas desiguais dos suportes, fixadores escareados e uma dobradiça montada numa superfície diferente podem criar um degrau lateral entre A e B. Uma manilha que pareça oferecer liberdade lateral pode apenas acomodar a folga de montagem; não é prova de que a articulação aceite um desalinhamento angular contínuo.

As dobradiças direcionadas requerem uma verificação adicional. A espelhagem da peça pode alterar a direção de dobragem, o acesso à libertação, a orientação da mola ou a face do elo que se aproxima da parede do invólucro. Se o fornecedor indicar versões para a esquerda e para a direita, insira os modelos com a orientação correta na montagem CAD. Não espelhe um contorno genérico e presuma que o comportamento interno o segue.

Dispor a peça antes de fazer os furos

Comece com um modelo em corte lateral que inclua a tampa real, a dobradiça, a vedação, o rebordo da moldura, os acessórios adjacentes e o invólucro de suporte completo. Uma linha entre os centros de dois pinos não é suficiente quando o corpo tem espessura, um botão de libertação se projeta para fora ou duas articulações dobradas se sobrepunham uma à outra.

1. Corrija O e a geometria da cobertura. Gire a tampa totalmente concluída em torno do eixo da dobradiça solta. Não reposicione a dobradiça para facilitar a embalagem do suporte.
2. Importar o mecanismo candidato. Utilize o desenho do fornecedor ou o modelo CAD, incluindo os centros dos pinos, o contorno do corpo, a orientação (direita ou esquerda), a orientação de montagem permitida, o curso e as características de libertação.
3. Defina o ângulo de serviço pretendido. Este é o ângulo que permite o acesso do operador, da ferramenta, de uma peça de substituição ou para a realização de tarefas de limpeza. Não corresponde automaticamente ao ângulo máximo do mecanismo.
4. Marque os pontos preliminares A e B. Mantenha-os dentro das zonas de montagem estruturais e dentro de qualquer relação de coordenadas obrigatória definida pelo fornecedor.
5. Mova de fechado para totalmente aberto. Tenha em atenção a distância entre pinos, o contorno da estrutura, a direção de dobragem, a linha de ação, o contacto de paragem e o acesso ao comando de libertação.
6. Repetir nos limites de tolerância. Ajuste o eixo da dobradiça, os suportes, as superfícies dos painéis e as juntas de fixação de acordo com a variação de fabrico definida no projeto.

Converter o layout «Pivot» numa verificação de traço

Para um suporte simples de dois pinos, defina o pivô fixo A no sistema de coordenadas do invólucro e o pivô móvel B₀ na tampa, na sua posição fechada. Quando a tampa roda um ângulo θ em torno de O, o ponto em movimento passa a ser:

B(θ) = O + R(θ) [ B₀ − O ]

Aqui, R(θ) é a matriz de rotação bidimensional que utiliza a mesma convenção de ângulos que o desenho da capa. O comprimento necessário entre pinos nessa posição é:

L(θ) = √[ (B_x(θ) − A_x)² + (B_y(θ) − A_y)² ]

Avalie L(θ) nas posições fechada, de serviço e totalmente aberta; em seguida, verifique os ângulos intermédios, em vez de partir do princípio de que os pontos extremos representam a pior condição. Compare o intervalo de comprimento resultante com o desenho real do modelo, incluindo as coordenadas de montagem permitidas, o envelope mínimo quando dobrado, o curso máximo e qualquer sobrecurso necessário para a libertação. Uma braçadeira de ligação composta, com mecanismo de catraca, amortecida ou com mola interna não pode ser aprovada apenas com base neste cálculo de comprimento em dois pontos; utilize a geometria CAD fornecida e as instruções de montagem funcionais.

As ranhuras podem ser úteis num dispositivo de fixação ajustável, mas as ranhuras permanentes não são uma solução universal para geometrias incertas. Uma ranhura pode permitir que uma dimensão se desloque, reduzindo simultaneamente a retenção do elemento de fixação, o que pode provocar desvios no terreno ou ocultar um problema de referência não resolvido.

A liquidação em espaço fechado é um requisito obrigatório

As tampas dos invólucros passam a maior parte do tempo fechadas, mas os estudos de montagem costumam dar menos atenção à posição fechada. Modele o mecanismo como um invólucro sólido, incluindo detalhes que são fáceis de omitir num esboço do fornecedor:

• cabeças de parafusos, porcas, anilhas, caudas de rebites e inserções roscadas;
• cabeças de pinos de articulação, anéis de retenção, contrapinos e clipes de segurança;
• botões de libertação, linguetas de bloqueio, parafusos de regulação e acesso com ferramentas;
• o volume ocupado pelos braços dobráveis, em vez de apenas o seu contorno final;
• espaço de compressão da junta e o retorno da tampa móvel;
• laços de cablagem, canaletas para cabos, isolamento, revestimentos, proteções e equipamento amovível;
• a entrada de água, detritos ou líquido de limpeza quando o mecanismo se encontra num compartimento exposto.

A folga deve manter-se após a inclusão das tolerâncias e da deflexão do painel. O contacto nominal zero não constitui uma folga. Significa apenas que não se verificou qualquer interferência no modelo CAD nominal.

Os suportes necessitam de um percurso de carga estrutural

Um suporte de fixação montado numa chapa sem apoio pode rodar mesmo quando os elementos de fixação permanecem bem apertados. A tampa abre-se então mais do que o pretendido, os dois pivôs saem do plano e o suporte começa a suportar uma carga lateral. Esta é uma das razões pelas quais um protótipo construído sobre uma placa de fixação espessa pode funcionar, enquanto o invólucro de produção não funciona.

Trace o percurso da reação a partir de cada pino de fixação até à estrutura do invólucro:

• No suporte da tampa: através do pé do suporte, dos elementos de fixação, da camada exterior, do retorno moldado, do reforço e da estrutura do lado da dobradiça.
• No suporte da estrutura: através do suporte, da parede de fixação ou da flange, do canto da estrutura e do corpo do invólucro.
• Do outro lado da dobradiça: através da estrutura da tampa e das fixações das dobradiças que completam o percurso da força.

Dê preferência a uma flange moldada, um retorno, um trilho, uma nervura, um reforço soldado, uma placa de apoio ou outra característica estrutural definida, em vez de uma grande área de painel sem suporte. Verifique a resistência local, a resistência à tração dos elementos de fixação, o engate da rosca, a distância em relação à borda e a tendência do suporte para se descolar do seu plano de montagem. Estas verificações baseiam-se na reação calculada do projeto, e não numa afirmação genérica de que o suporte aguenta um determinado peso da cobertura.

O suporte também deve ficar perpendicular ao pino de fixação. Se A e B estiverem deslocados para planos diferentes, o aperto dos elementos de fixação pode aplicar uma pré-carga lateral na articulação antes mesmo de a tampa se mover. Algumas articulações toleram um desalinhamento angular limitado; outras não. Recorra ao desenho do fornecedor, em vez de partir do princípio de que a manilha ou o pino irão compensar essa situação.

Uma estadia ou um par combinado

Uma única escora reduz os problemas relacionados com as peças e a sincronização, mas exerce uma reação assimétrica sobre a tampa. O facto de isso ser aceitável ou não depende da largura da tampa, da rigidez torcional, da rigidez da dobradiça, da localização do suporte e da forma como o operador aplica a força. Uma tampa larga de chapa metálica pode deitar-se, mesmo que a própria escora se encontre dentro dos seus limites nominais.

Duas hastes podem reduzir a torção da tampa, mas não dividem automaticamente a carga de forma igual. Um dos lados pode engatar primeiro devido a um erro no eixo da dobradiça, à tolerância do suporte, a um ajuste desigual, à torção da tampa ou a um atrito diferente na articulação. A primeira haste a atingir um bloqueio rígido ou um batente final pode suportar a maior parte da carga no fim do curso, enquanto a segunda permanece ligeiramente sem carga.

Para um layout em pares:

• referenciar ambos os pontos A e ambos os pontos B a sistemas de referência comuns;
• manter os dois mecanismos em planos paralelos, a menos que o produto permita o contrário;
• utilizar modelos, manuseamento e definições de ajuste compatíveis;
• verificar se a capacidade do fornecedor é indicada por estadia ou por casal;
• verificar se ambos os lados atingem em simultâneo a condição pretendida de retenção, bloqueio ou paragem;
• medir o esforço de abertura, uma vez que dois mecanismos de fricção ou de mola podem alterar a força exercida pelo operador.

Se um par ficar preso, retirar uma das fixações é um passo útil para o diagnóstico num protótipo, mas não uma solução automática para a produção. O resultado pode revelar uma geometria desequilibrada ou uma torção da cobertura que ainda necessite de correção.

Bloqueios, travões e acesso de libertação

Não se deve partir do princípio de que todos os suportes de tampa funcionam também como batentes estruturais. Alguns produtos destinam-se a segurar, apoiar, amortecer ou bloquear uma tampa, mas continuam a necessitar de um batente separado para impedir a extensão excessiva. Outros foram concebidos para bloquear na extensão máxima e podem permitir a utilização de um pino de segurança adicional. O desenho e as instruções do produto devem indicar qual a função aplicável.

Um batente separado deve entrar em contacto antes de a estadia exceder a duração permitida da viagem, mas não deve exercer uma carga brusca sobre uma zona frágil da cobertura. O seu percurso de carga deve ser analisado no âmbito da mesma revisão da montagem. Se o equipamento puder ser aberto rapidamente, exposto ao vento, transportado com a cobertura destravada ou libertado a partir de uma posição intermédia, a geometria estática, por si só, não determina a carga do batente.

Esses eventos são dinâmicos. A velocidade angular da cobertura, a distribuição de massa, a rigidez do batente, a folga das articulações e a duração do impacto afetam, todos, a reação máxima. Não existe um multiplicador universal fiável que transforme o momento estático da cobertura numa carga no batente para todos os recintos. Defina primeiro o cenário de evento plausível e, em seguida, dimensione e teste o batente, os seus elementos de fixação, o painel local e o percurso da dobradiça para esse cenário. Se o vento puder atuar sobre uma cobertura exterior, utilize a área exposta e as condições de vento previstas, em vez de considerar a massa da cobertura como o único parâmetro.

A forma de libertação é tão importante quanto o ângulo de abertura. Verifique se um operador que utilize as luvas previstas consegue alcançar o botão, a alavanca ou o fecho sem colocar a mão no percurso de fecho. No caso de mecanismos que exijam levantar a tampa ainda mais antes da libertação, a estrutura circundante deve permitir espaço suficiente para o curso excedente e altura livre para realizar esse movimento.

A tolerância pode alterar o ponto de funcionamento

As dimensões dos suportes num desenho aprovado são apenas nominais. A relação de montagem inclui também a folga da dobradiça, a variação do painel moldado, o ângulo de curvatura do suporte, a posição dos orifícios, a folga dos elementos de fixação, a distorção da soldadura, a localização da inserção, a folga da junta e a deflexão da tampa sob carga.

Analise a soma das tolerâncias nos pontos em que a função muda, e não apenas nos pontos em que a aparência muda. Os resultados críticos incluem normalmente:

• comprimento mínimo e máximo entre pinos nas posições fechada e aberta;
• distância mínima em relação à junta, à tampa de retorno e ao conteúdo do invólucro;
• variação do ângulo de abertura total e do curso excessivo de libertação;
• desvio lateral entre as duas juntas de suporte;
• o ângulo em que uma função de bloqueio, catraca, amortecedor ou fricção é acionada;
• a diferença no momento em que se iniciam as duas estadias.

Nem todas as dimensões necessitam de uma tolerância apertada. Aperte as dimensões que controlam os centros dos pinos, o plano de movimento e a relação entre os batentes. Sempre que possível, exclua da cadeia crítica as arestas não funcionais da tampa e os deslocamentos estéticos. Isto torna o desenho mais fácil de fabricar sem comprometer o mecanismo.

Não se deve avaliar todas as variáveis no seu valor máximo na mesma direção e considerar isso como o único pior cenário. Falhas diferentes ocorrem em diferentes pontos da pilha. A distância mínima entre pinos pode determinar a interferência em posição fechada; a distância máxima pode determinar a extensão; um extremo lateral pode bloquear as articulações; e erros angulares opostos podem fazer com que os dois lados de um sistema emparelhado se bloqueiem em momentos diferentes. Enumere cada resultado funcional e, em seguida, identifique a combinação de entradas que torna esse resultado o pior possível.

Em dois casos, a sincronização do engate merece uma verificação específica. Uma pequena diferença angular na tampa pode traduzir-se num desalinhamento percetível nos suportes, especialmente junto a um bloqueio rígido ou a um braço de momento curto. Se for previsto um ajuste, indique o que é ajustado, o intervalo admissível, o método de aperto e como é verificada a configuração final. A indicação “Ajustar durante a montagem”, sem um ponto de referência ou verificação de aceitação, limita-se a transferir o problema do desenho para o operador.

Furos no protótipo antes da produção

Utilize um dispositivo de fixação ajustável ou um suporte protótipo para ajustar as posições preliminares A e B antes de se proceder à fabricação das ferramentas definitivas ou dos punções de produção. O dispositivo de fixação deve representar o eixo real da dobradiça e os planos de montagem; a montagem do suporte em duas placas de laboratório espessas serve para testar o mecanismo, e não o conjunto de chapa metálica.

1. Construa a cobertura móvel destinada à produção. Inclua a distribuição real da massa, a dobradiça, as juntas de vedação, o painel interior, os puxadores e os acessórios fixados.
2. Defina as coordenadas do pivô propostas. Registe-as a partir de pontos de referência controlados, para que a posição correta possa ser transcrita para o desenho.
3. Execute todo o movimento lentamente. Preste atenção ao plano de articulação, às folgas, à direção de dobragem, ao momento de bloqueio e a qualquer alteração brusca na força aplicada.
4. Medir o comportamento pretendido. Registe o ângulo da tampa, o esforço de abertura e fecho, o comportamento de retenção ou bloqueio, o acesso à libertação e o deslocamento do suporte ou do painel.
5. Verifique as posições dos limites. Reproduza os limites de tolerância relevantes para os orifícios, as dobradiças e os painéis, em vez de validar apenas a melhor montagem nominal.
6. Aplique as exposições do projeto apenas onde for necessário. Os ensaios de temperatura, vibração, ciclos repetidos, contaminação ou corrosão devem ser realizados em condições e com critérios de aceitação definidos.

Após o teste, inspecione as marcas de referência, os orifícios alongados, os fixadores soltos, a rotação dos suportes, a deformação em forma de lata do painel, o desgaste dos pinos e o contacto desigual entre os tirantes emparelhados. Uma cobertura que ainda atinja o ângulo de abertura pode já estar a mostrar sinais de que o ponto de fixação se está a deslocar.

Chegue a acordo sobre os critérios de aceitação antes de o protótipo ser posto em funcionamento. No mínimo, registe o ângulo da tampa em que começa o apoio, o esforço máximo de abertura e fecho numa posição específica do manípulo, a posição mínima de retenção ou bloqueio, o movimento de libertação necessário, a sequência de paragem na posição totalmente aberta e o movimento permanente em cada suporte. No caso de uma disposição emparelhada, registe se ambos os lados se encaixam em conjunto e se alguma das articulações apresenta pré-carga visível quando a tampa está fechada.

Repita as observações após o ciclo definido pelo projeto ou após o teste de exposição. Uma única abertura suave prova apenas que o conjunto nominal se consegue mover uma vez. Não demonstra se a folga da articulação altera o ângulo de bloqueio, se o atrito diminui com a temperatura, se a contaminação bloqueia a libertação ou se a flexão repetida do suporte altera as coordenadas do pino. A duração e os limites do teste dependem do modelo e da aplicação selecionados; não devem ser copiados de um suporte não relacionado.

Dados de desenho para a correspondência de modelos

Um fornecedor não pode determinar a posição de montagem apenas com base no peso da tampa e nas dimensões globais. A documentação técnica descreve o conjunto móvel, as zonas de fixação disponíveis e o comportamento que o suporte deve proporcionar.

O gama de suportes de tampa industriais fornece os desenhos do mecanismo candidato necessários para esta análise. Um modelo de catálogo só deve avançar para a validação da amostra depois de a sua relação de montagem permitida, o seu envelope de movimento e a definição de carga corresponderem às especificações da embalagem.

A forma segura de posicionar um suporte da tampa consiste em determinar os orifícios dos suportes com base no conjunto móvel completo — e não apenas no peso da tampa, no ângulo de abertura ou numa imagem de miniatura do produto, considerados isoladamente. As coordenadas finais continuam a ser específicas de cada projeto até que a tampa, o suporte, os suportes de fixação, os elementos de fixação e os batentes tenham sido testados em conjunto.

Perguntas frequentes sobre o posicionamento de um suporte de tampa para uma tampa de caixa industrial