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Em veículos de combate sobre lagartas e plataformas blindadas pesadas, a caixa de engrenagens lateral está precisamente onde tudo sofre mais: alto torque do motor, cargas de choque repentinas de terrenos irregulares, acúmulo de calor em missões longas e mudanças constantes de direção. Ela não recebe reconhecimento, mas se falhar, o veículo deixa de se mover. Sem direção, sem manobra, sem missão.

Este banco existe para fazer a caixa de engrenagens lateral provar seu desempenho sob abuso controlado e instrumentado antes mesmo de tocar em um veículo.
O Sistema Elétrico e Hidráulico para o Banco de Teste da Caixa de Engrenagens Lateral (LH & RH) é construído como uma instalação de teste de nível de produção, e não um suporte de teste simbólico. Em vez de apenas girar o eixo de entrada por alguns minutos e marcar uma lista de verificação, ele recria o envelope real de operação:
• O lubrificante é aquecido a temperaturas altas e realistas, não apenas a condições mornas de oficina.
• O óleo é bombeado através da caixa sob pressão, de modo que os caminhos de lubrificação e folgas sejam devidamente desafiados.
• Uma carga de frenagem controlada é aplicada para que o trem de engrenagens realmente trabalhe, e não gire livremente.
• Os cilindros de embreagem e mudança são acionados hidraulicamente, imitando as forças e sequências reais de atuação do veículo.
• Torque, RPM, temperatura, pressão, ruído e vibração são monitorados em tempo real, para que você veja exatamente como a caixa se comporta, e não apenas se ela sobreviveu.

Por baixo do capô, o banco combina:
• Unidades hidráulicas de alta capacidade para lubrificação e atuação  
• Um servoacionamento assíncrono de alta potência para aplicar energia mecânica controlada  
• Circuitos hidráulicos dedicados para circulação de óleo e funções de atuação  
• Uma plataforma de automação e aquisição de dados baseada em PLC–HMI  
• Um conjunto de sensores totalmente integrado, projetado para diagnóstico sério, QA e desenvolvimento  

Em termos simples, esta máquina transforma o teste da caixa de engrenagens lateral de um julgamento subjetivo “parece bom” em um processo de validação repetível e orientado por dados – essencialmente um laboratório de testes de caixas de engrenagens laterais em um único sistema integrado.

1. Finalidade e Escopo Funcional
O banco é projetado para testes abrangentes e repetíveis das caixas de engrenagens laterais Esquerda (LH) e Direita (RH), incluindo múltiplas variantes da mesma família. Ele é adequado tanto para QA de produção quanto para P&D.

Ele permite que você:

• Valide o desempenho mecânico  
  ▹Verifique se a caixa pode transmitir o torque exigido sem ruído, vibração ou superaquecimento anormais.  
  ▹Confirme o funcionamento correto em todas as marchas, sob carga leve e pesada.

• Verifique o comportamento de mudança e atuação  
  ▹Avalie a suavidade e repetibilidade do engate/desengate da embreagem.  
  ▹Confirme que o mecanismo de mudança atinge e mantém positivamente cada posição de marcha.  
  ▹Verifique a atuação do freio sob carga hidráulica controlada enquanto o sistema está em rotação.

• Avalie desempenho térmico e de lubrificação  
  ▹Estude o aumento da temperatura do óleo sob carga sustentada e testes de endurance.  
  ▹Examine como a caixa se comporta em temperaturas elevadas de óleo, mais próximas das condições reais de serviço.

• Analise tendências de NVH e fadiga  
  ▹Registre assinaturas de ruído e vibração ao longo de toda a faixa de velocidade.  
  ▹Identifique sinais iniciais de desalinhamento, danos em mancais, microdesgaste de dentes ou outros problemas internos.

• Padronize critérios de aceitação  
  ▹Execute ciclos de teste padronizados para cada caixa que sai da fábrica.  
  ▹Registre parâmetros para rastreabilidade e correlação com qualquer feedback de campo.

2. Arquitetura Hidráulica
O sistema hidráulico é dividido em dois subsistemas lógicos:  
1. Lubrificação / circulação e aquecimento de óleo  
2. Atuação (embreagem, mudança de marchas, freio)  
Essa separação melhora a confiabilidade, o controle e a facilidade de manutenção.

2.1 Sistema de Lubrificação e Circulação de Óleo
O sistema de lubrificação é responsável por circular óleo condicionado através da caixa sob condições realistas.

Características principais:  
• Tanque isolado de 400 litros  
  ▹Grande volume para estabilidade térmica e reserva adequada para testes de endurance prolongados.  
  ▹Projetado para minimizar a aeração e garantir sucção e retorno confiáveis.

• Capacidade para altas temperaturas de óleo  
  ▹Utiliza óleo de engrenagens de alta qualidade compatível com aplicações pesadas.  
  ▹Aproximadamente 20 kW de aquecimento por imersão para aquecimento rápido e operação estável em alta temperatura.  
  ▹Capacidade de temperatura do óleo de até cerca de 150°C para simulações severas de pior caso.

• Circulação pressurizada  
  ▹Pressão de entrega em torno de 18 kgf/cm2, garantindo que o óleo alcance galerias internas e pontos críticos de contato.  
  ▹Filtração multietapas (grossa + fina) para manter a limpeza do óleo e proteger a caixa e as bombas.

• Janela de desempenho térmico  
  ▹Temperatura típica de retorno do óleo durante testes: cerca de 100 ± 10°C.  
  ▹Esta janela permite avaliar vedação, folgas, ruído/vibração e eficiência em condições reais de operação quente.

Na prática, você está testando a caixa quente, carregada e devidamente lubrificada — exatamente como ela funcionará em serviço.

2.2 Unidade de Potência de Atuação (Embreagem, Mudança & Freio)
O lado de atuação é um sistema hidráulico separado que aciona os mecanismos de embreagem, mudança de marchas e freio.  
Este subsistema inclui:

• Reservatório hidráulico de 40 litros  
  ▹Dedicado às funções de atuação, separado do óleo de lubrificação.  
  ▹Reduz a contaminação cruzada e simplifica o controle.

• Circuito hidráulico de alta pressão  
  ▹Pressão de trabalho de aproximadamente 40 kgf/cm2.  
  ▹Fornece força e velocidade suficientes para todos os cilindros de atuação.

• Cilindros dedicados para cada função  
  ▹Cilindro de atuação da embreagem – para engate/desengate controlado.  
  ▹Cilindro de mudança de marchas – move o seletor para a posição desejada.  
  ▹Cilindro de bloqueio/travamento de marcha – garante que a marcha permaneça firmemente na posição comandada.  
  ▹Cilindro de atuação do freio – aplica torque de frenagem controlado para carregar a caixa durante o teste.

• Mecanismo de distribuição hidráulica  
  ▹Direciona fluxo e pressão para cada cilindro conforme a  
  ▹sequência de teste controlada pelo PLC.  
  ▹Permite ciclos complexos e repetíveis, como:  
▪ Engatar embreagem → selecionar marcha → aplicar freio → operar sob carga → liberar → mudar para a próxima marcha.

Isso oferece atuação repetível e programável que imita os comandos reais de controle com muito mais precisão do que qualquer operação manual por alavanca.

3. Sistema de Acionamento Elétrico
3.1 Motor Servoventilado Assíncrono de Alta Potência
A energia mecânica é fornecida por um motor servo assíncrono robusto, projetado especificamente para uso em bancos de teste.

Aspectos principais:
• Potência nominal: aprox. 78–80 kW  
• Velocidade máxima: até cerca de 2500 RPM  
• Construído para:  
  ▹Altas demandas de torque de partida.  
  ▹Mudanças frequentes de velocidade e transientes.  
  ▹Testes de endurance em regime contínuo.

Comparado a um motor de indução padrão, a configuração servo permite controle rigoroso de velocidade e torque, essencial quando se deseja condições de teste repetíveis e mensuráveis, e não apenas “ligar e ver”.

3.2 Servoacionamento & Controle  
O motor servo é comandado por um sistema de servo drive integrado ao PLC:  
• Controle em malha fechada usando realimentação por encoder no motor.  
• Suporta:  
  ▹Operação em velocidade constante para endurance e estabilização térmica.  
  ▹Rampas de velocidade controladas para mapeamento de desempenho.  
  ▹Perfis de degraus e transientes para simulação de choque/carga.  
• Incorpora funções de proteção:  
  ▹Proteção contra sobrecorrente e sobrecarga.  
  ▹Proteção contra sobretemperatura no motor e no drive.  
  ▹Parada controlada e desligamento seguro em falhas ou acionamento do botão de emergência.

Você obtém um perfil de acionamento programável para a caixa de engrenagens, e não apenas um motor liga/desliga.

4. Medição de Torque & Desempenho
O torque é medido diretamente no eixo por meio de um sensor de torque em linha:  
• Faixa de medição: tipicamente cerca de 0–300 Nm  
• Instalado entre o eixo de saída do motor e o eixo de entrada da caixa.  
• Capta:  
  ▹Características torque vs. velocidade em cada marcha.  
  ▹Comportamento transitório de torque durante o engate da embreagem e mudanças.  
  ▹Alterações no torque requerido conforme o óleo esquenta e os componentes se expandem.

Com isso, você pode construir uma assinatura clara de torque de uma “boa caixa” e detectar qualquer desvio em unidades suspeitas logo no início.

5. Instrumentação & Sensores
Este banco é uma plataforma de testes instrumentada, não apenas uma máquina de carga mecânica. O conjunto de sensores fornece visibilidade completa de como a caixa se comporta.

5.1 Sensores de Processo & Condição  
Sensores principais incluem:

• Sensor de RPM  
  ▹Mede a velocidade de rotação em toda a faixa operacional.  
  ▹Usado para sincronizar dados de torque, vibração e ruído em função da velocidade.

• Sensores de Temperatura (PT100 RTDs)  
  ▹Instalados no tanque de lubrificação e em linhas críticas.  
  ▹Faixa adequada para operação com óleo quente (0–150°C).  
  ▹Usados tanto para monitoramento quanto para controle térmico de malha fechada e segurança.

• Transmissores de Pressão  
  ▹Instalados nos circuitos de lubrificação e atuação.  
  ▹Monitoram:  
    ▪ Saúde da pressão de lubrificação.  
    ▪ Pressões nos cilindros durante embreagem, mudança e atuação do freio.

• Sensor de Ruído  
  ▹Mede o nível geral de ruído da caixa.  
  ▹Útil para comparações de NVH entre unidades e ao longo do tempo.

• Sensor Triaxial de Vibração (Acelerômetro)  
  ▹Capta vibração em três eixos ortogonais.  
  ▹Faixa ampla de frequência para detectar frequências de malha de engrenagens, problemas de mancais e ressonâncias estruturais.

5.2 Por Que Isso Importa  
Com todos esses sinais correlacionados (torque, RPM, pressão, temperatura, ruído, vibração), o banco se torna uma ferramenta de diagnóstico e desenvolvimento:  
• Você pode distinguir problemas de lubrificação de falhas de projeto.  
• Pode detectar problemas mecânicos iniciais muito antes de uma falha catastrófica.  
• Pode gerar critérios de aceitação confiáveis e baseados em dados para cada caixa produzida.

6. Automação PLC–HMI & Aquisição de Dados

6.1 PLC (Controlador Lógico Programável)  
O PLC é a unidade central de controle que coordena todos os subsistemas.

Suas responsabilidades incluem:  
• Sequenciamento de rotinas de teste  
  ▹Aquecimento e circulação do óleo (ligar/desligar).  
  ▹Aceleração, operação estável e desaceleração do motor.  
  ▹Atuação da embreagem, mudança e freio em ordem definida.

• Aplicação da lógica de segurança  
  ▹Desligamento por sobretemperatura.  
  ▹Alarmes de baixa pressão de lubrificação.  
  ▹Processamento de emergência (E-Stop).  
  ▹Intertravamentos para evitar estados mecanicamente inseguros.

• Controle em tempo real  
  ▹Ajusta velocidades ou pressões com base na realimentação.  
  ▹Garante que cada etapa de um ciclo de teste seja concluída antes da próxima.

6.2 HMI (Interface Homem–Máquina)  
O operador interage com o banco por meio de um painel HMI gráfico:  
• Visualização em tempo real de:  
  ▹Velocidade e torque da caixa.  
  ▹Temperaturas e pressões do óleo.  
  ▹Status do sistema de atuação.  
  ▹Alarmes e avisos ativos.

• Funções do operador:  
  ▹Iniciar/parar sequências completas de teste.  
  ▹Selecionar receitas de teste para diferentes variantes de caixa.  
  ▹Modos limitados de controle manual para manutenção ou investigação.  
  ▹Visualizar tendências básicas e históricos de parâmetros-chave (dependendo da configuração).

O sistema PLC–HMI garante que o banco possa ser usado diariamente pelos operadores, oferecendo ao mesmo tempo profundidade e controle suficientes para engenheiros de desenvolvimento.

7. Layout Mecânico & Integração dos Circuitos Hidráulicos
O layout mecânico e hidráulico é projetado para clareza, acesso e capacidade de manutenção:

• Layout físico modular  
  ▹Unidade principal de lubrificação de 400 L como um módulo.  
  ▹Unidade de atuação de alta pressão de 40 L como outro módulo.  
  ▹Painel elétrico/servo drive em gabinete dedicado.  
  ▹Console do operador / HMI posicionado ergonomicamente para visibilidade e controle.

• Roteamento hidráulico lógico  
  ▹Linhas de sucção e retorno corretamente dimensionadas para evitar cavitação.  
  ▹Filtros posicionados para fácil acesso e manutenção regular.  
  ▹Manifolds, válvulas, manômetros e pontos de teste claramente marcados.

• Facilidade de manutenção  
  ▹Arranjo estrutural permite substituir bombas, motores, válvulas e sensores com mínima desmontagem.  
  ▹Documentação clara e representação dos circuitos permitem solução de problemas rápida.

Isso mantém o tempo de inatividade sob controle e garante que o banco permaneça prático e confiável para operação por muitos anos.

8. Especificações Técnicas

  

    
Categoria
    
Parâmetro
    
Valor Típico / Descrição
  

  

    
Aplicação
    
Tipo de caixa
    
Caixa de Engrenagens Lateral – variantes LH & RH
  

  

    
Função
    
Escopo
    
Testes funcionais, de desempenho e endurance
  

  

    
Acionamento Principal
    
Tipo de motor
    
Motor servo assíncrono
  

  

    

    
Potência nominal
    
~78–80 kW
  

  

    

    
Velocidade máxima
    
Até aprox. 2500 RPM
  

  

    

    
Método de controle
    
Controle em malha fechada de velocidade/torque via servo drive
  

  

    
Sistema de Lubrificação
    
Capacidade do tanque
    
400 L
  

  

    

    
Fluido de trabalho
    
Óleo de engrenagens de alta qualidade (ex.: IOC 030-GX-100)
  

  

    

    
Pressão de entrega
    
Aprox. 18 kgf/cm²
  

  

    

    
Capacidade do aquecedor
    
Aquecedor de imersão ~20 kW
  

  

    

    
Temperatura máxima do óleo
    
Até aprox. 150°C
  

  

    

    
Temperatura típica do óleo de retorno
    
~100 ± 10°C durante o teste
  

  

    

    
Filtração
    
Multietapas (filtro grosso + fino)
  

  

    
Sistema de Atuação
    
Capacidade do reservatório
    
40 L
  

  

    

    
Pressão de atuação
    
Até aprox. 40 kgf/cm²
  

  

    

    
Funções acionadas
    
Embreagem, mudança, trava de marcha, atuação do freio
  

  

    

    
Capacidade da bomba
    
~30–40 LPM @ até ~40 bar
  

  

    
Medição de Torque
    
Faixa do sensor
    
Aprox. 0–300 Nm
  

  

    

    
Montagem
    
Em linha entre o motor e o eixo de entrada da caixa
  

  

    
Sensores – Processo
    
RPM
    
~3–2500 RPM
  

  

    

    
Temperatura do óleo (PT100)
    
0–150°C
  

  

    

    
Transmissores de pressão
    
~0–20 bar, saída 4–20 mA
  

  

    

    
Ruído
    
Faixa típica de medição ~0–80 dB
  

  

    
Sensores – Vibração
    
Tipo
    
Acelerômetro triaxial
  

  

    

    
Faixa de frequência
    
Banda larga adequada para análise de engrenagem e vibração estrutural
  

  

    
Controle & Interface
    
Controlador
    
PLC industrial
  

  

    

    
HMI
    
Painel gráfico touchscreen
  

  

    

    
Comunicação
    
Interface serial/fieldbus industrial (ex.: RS-485 ou equivalente moderno)
  

  

    
Modos de Operação
    
Modo de teste
    
Sequências semiautomáticas e totalmente automáticas (configuráveis)
  

  

    

    
Registro
    
Monitoramento em tempo real, registro de tendências/dados (dependendo do sistema)
  

  

    
Ambiente Típico
    
Instalação
    
Fábricas de veículos de defesa, plantas de munição, instalações de teste de veículos pesados
  


9. Aplicações Típicas
Este banco é ideal para organizações que não podem correr riscos quanto à confiabilidade da caixa de engrenagens:

• Fabricantes de veículos blindados e plataformas sobre lagartas  
  ▹Testes rotineiros e aceitação final das caixas laterais.

• Fábricas de munição e depósitos de revisão de veículos pesados  
  ▹Verificação pós-reparo e pós-revisão antes de reintegração ao serviço.

• Laboratórios de P&D e engenharia de defesa  
  ▹Validação de projeto, benchmarking, testes comparativos de óleo e configurações.

• Centros de teste independentes e instalações privadas de equipamentos pesados  
  ▹Testes por contrato para OEMs e organizações de manutenção.