Test in condizioni estreme: Liebherr si affida a U10M di HBM per i test strutturali di escavatori e dumper (ADT)

Presso il nuovo centro di sviluppo e dimostrazione di Kirchdorf, Liebherr esegue test di componenti singoli e gruppi di componenti, inclusi i macchinari di costruzione sottoposti ai carichi massimi, utilizzando i sensori di forza U10M di HBM.

Per progetti di costruzione impegnativi e per la movimentazione del materiale anche presso il porto: gli escavatori idraulici potenti, i dumper e le gru per la movimentazione del materiale di Liebherr sono operativi in tutto il mondo, ovunque sia necessario spostare grandi quantità di materiale in modo rapido, sicuro e affidabile. Un team di ricerca e sviluppo di Liebherr è al lavoro per testare le nuove macchine alla massima capacità di carico nel nuovo centro di sviluppo e dimostrazione all’avanguardia nella prestigiosa sede di Kirchdorf. Per le serie complete di test strutturali eseguite presso la sua sede con banchi di prova moderni, Liebherr si affida ai sensori di forza U10M e S9M di HBM, il leader di mercato globale nell’ambito della tecnologia di misura, che garantiscono la massima precisione e affidabilità dei dati.

Problema

Presso il centro di test e dimostrazione Liebherr, si eseguono test meccanici in condizioni d’uso realistiche di componenti per escavatori idraulici, dumper e gru per la movimentazione di materiali.

Soluzione

Le forze generate vengono misurate, usando la compensazione per il momento flettente, tramite sensori della serie U10M, mentre contemporaneamente gli estensimetri HBM effettuano misurazioni sui componenti.

Risultati

Una tecnologia di misura affidabile rende possibile correlare le forze che agiscono sul pezzo sottoposto al test con le condizioni di carico, in modo tale da garantire l’affidabilità dei componenti.

Per garantire che gli escavatori idraulici, i dumper e le gru per la movimentazione del materiale di Liebherr funzionino in maniera affidabile a lungo termine in un ambiente di lavoro difficile (cantiere, discarica o porto), l’azienda testa la capacità di carico e la forza a fatica potenziata dei componenti in maniera estremamente precisa. Allo scopo di testare in maniera sicura la stabilità meccanica dei componenti, Liebherr, uno dei costruttori di macchinari leader a livello mondiale, ha avviato un centro di sviluppo e dimostrazione all’avanguardia presso Kirchdorf an der Iller.

“Durante i nostri test, il carico a cui sottoponiamo i gruppi di componenti, come ad esempio il braccio estensibile degli escavatori idraulici, in poche settimane è equivalente a quello a cui un escavatore è normalmente sottoposto durante il suo intero ciclo di vita” ci racconta Nils Dippon, test engineer presso il centro di sviluppo e dimostrazione Liebherr. “Spesso i test vengono effettuati per mesi. Quando si investe così tanto e si hanno standard così elevati, è importante disporre di una tecnologia di misura su cui si possa contare senza riserve e per tutta la durata dei test.” Per questo motivo, gli esperti di Liebherr si affidano ai durevoli sensori di forza U10M che garantiscono una stabilità a lungo termine.

Carichi identici a quelli della vita reale: misurazione della forza con la massima precisione.

“Nei nostri test di carico completi, le forze applicate dal cilindro idraulico ai componenti della macchina svolgono un ruolo estremamente importante. La compensazione elettrica del momento flettente permette al sensore di forza U10M di HBM di fornire dati precisi, anche quando il sensore è sottoposto a grandi sforzi di taglio e forze di flessione in caso di impostazioni di misura molto esigenti”.

Nils Dippon, test engineer del centro di sviluppo e dimostrazione di Liebherr

Il centro di sviluppo e dimostrazione Liebherr è l’unico del suo genere in tutto il mondo. Dispone di un’area dedicata ai test di 12 m x 8 m in cui sono state costruite diverse stazioni di test; in quest’area è possibile eseguire fino a sei test di carico contemporaneamente. “I nostri test forniscono dati che ci permettono di progettare i nostri componenti in modo tale che siano in grado di sopportare sollecitazioni elevate e, allo stesso tempo, siano il più leggeri possibile per ridurre il consumo di energia e raggiungere la massima efficienza,” afferma Nils Dippon. “Qui testiamo un’ampia gamma di pezzi. Spesso si tratta di prototipi per un nuovo modello. Con il nostro sistema di bloccaggio modulare, impostiamo un banco di prova completamente nuovo per ogni pezzo ed eseguiamo test in cui vengono applicate forze diverse. Questa attività richiede naturalmente l’uso di una tecnologia di misura di prima qualità, in grado di coprire in maniera ottimale un’ampia gamma di applicazioni”.

In questa impostazione di lavoro, ad esempio, la piattaforma girevole di un escavatore viene montata con un braccio estensibile. Nel punto esatto in cui il montante incontrerebbe normalmente la pala dell’escavatore, il braccio è collegato a due cilindri idraulici di prova tramite un adattatore. “I nostri cilindri idraulici sono in grado di spingere e tirare con una forza massima di 1,2 Meganewton”, sottolinea Nils Dippon. “Ciò ci consente di ricreare i carichi a cui potrà essere in seguito sottoposto l’escavatore durante l’uso in cantiere o per la movimentazione di materiale”. In questo caso, la forza è una grandezza di misura decisiva che viene regolata dal banco di prova. Il carico sul componente è impostato usando gli estensimetri della serie Y (DMS) di HBM allo scopo di analizzare quali carichi sulla struttura derivano da forze specifiche.

Risultati di misura precisi con forze di flessione elevate

“Il nostro sensore di forza U10M è la soluzione ideale per le misurazioni eseguite durante i test di carico presso Liebherr,” afferma Thomas Kleckers, product manager per la tecnologia dei sensori di forza di HBM. “I sensori sono disponibili con una capacità massima compresa tra 1,25 Kilonewton e 2,5 Meganewton e garantiscono una precisione molto elevata che consente quindi di operare in un ampio intervallo di misura. Il corpo di misura saldato ermeticamente assicura una lunga durata anche in ambienti industriali impegnativi. Per l’uso in ambienti industriali difficili, è disponibile anche un modello di U10M che risponde ai requisiti della Classe di Protezione per le attrezzature IP68.” Inoltre, i sensori della serie U10M sono anche resistenti ai carichi d’urto e alle vibrazioni.

L’unica grande difficoltà relativa ai test eseguiti da Liebherr è costituita dalla quantità notevole di oggetti da testare pesanti, come il braccio estensibile dell’escavatore. “Le forze di flessione possono compromettere i risultati della misurazione; per questo motivo iniziamo a effettuare le misurazioni fin dalla fase di impostazione del test al fine di evitare che i momenti flettenti abbiano un impatto sui sensori. Per fare ciò, togliamo parte del carico dai grandi cilindri idraulici e dai modellini di applicazione del carico aggiungendo dei carichi opposti per mezzo di cavi di controllo. Spesso è impossibile effettuare una compensazione totale, dato che i nostri oggetti di prova sono molto grandi,” spiega Nils Dippon. “Grazie al suo corpo di misura robusto e alla compensazione elettrica del momento flettente, il sensore di forza U10M offre risultati affidabili anche nel caso in cui siano presenti forze laterali. Ciò ci permette di configurare impostazioni di lavoro molto sofisticate.” Il sensore U10M è testato e ottimizzato nel laboratorio EMC di HBM, il che lo rende perfetto per le misurazioni in ambienti con campi magnetici forti, ad esempio per la mobilità elettrica.

“Grazie alle numerose opzioni disponibili, quali capacità massima, adattatori, taratura e diversi connettori, possiamo offrire oltre 11.000 modelli diversi di sensori U10M su richiesta; questi sensori possono anche essere adattati al compito da svolgere al momento dell’uso” dice Thomas Kleckers.

“I nostri sensori di forza della serie U10M garantiscono alti livelli di precisione in un ampio intervallo di misura. Ciò consente di fornire dati di misura estremamente dettagliati con la massima flessibilità nelle varie impostazioni di misura realizzate presso il centro di sviluppo e dimostrazione Liebherr. La nostra tecnologia con estensimetri di alta qualità registra anche le minime deformazioni dei componenti con la massima precisione, per creare una base di dati completa per ulteriori sviluppi”.

Thomas Kleckers, Product Manager per i sensori di forza di HBM

“La tecnologia con sensori di alta qualità come U10M e l’elettronica di misura di HBM sono incluse in tutte le nostre serie di test. Quando usiamo le nostre macchine, ad esempio in cantiere, il dispositivo DAQ mobile SomatXR registra i carichi applicati. Ciò ci consente di rappresentare in maniera precisa le condizioni reali nei nostri test presso il centro di sviluppo e dimostrazione”.

Nils Dippon, test engineer presso il centro di sviluppo e dimostrazione di Liebherr.

Liebherr-Hydraulikbagger GmbH

è uno dei produttori leader a livello mondiale di escavatori idraulici (tecnologia di scavo e movimentazione del materiale ed escavatori bidirezionali) e dumper articolati che rispondono ai requisiti più elevati nel settore delle costruzioni o per la movimentazione dei materiali nei porti. Con un centro di sviluppo e dimostrazione aperto nel 2018 nella prestigiosa sede di Kirchdorf an der Iller,  gli ingegneri di Liebherr progettano componenti per macchine utilizzate in tutto il mondo. Fondata nel 1949, l’azienda ha 1658 dipendenti presso la sede di Kirchdorf (dati aggiornati al 2019) e fa parte del gruppo di aziende a conduzione familiare Liebherr-International S.A. con sede centrale a Bulle (Svizzera).