Dispositivo para medir a força de compressão de Gás RAM e Molas

[Alberto José]

Com os recentes problemas de perda de pressão apresentados pela linha de Gás RAM da SMS Rossi, busquei uma alternativa para comparar os diversos modelos, bem como novos e usados, sem a necessidade de medir a velocidade do projétil e consequentemente a energia entregue na boca do cano.

Este modelo foi baseado na "Prensa de Gutemberg"

Material utilizado:

- 04 barras roscada 50 cm de comprimento x 1/2 polegada de diâmetro (duas barras de 100 cm cortados ao meio)

- 28 porcas 1/2"

- 32 arruelas lisa 1/2"

- 01 barra roscada 45 cm de comprimento x 5/8 polegada de diâmetro - 11 fios por polegada

- 03 porcas 5/8"

- 02 arruelas lisa 5/8"

- 02 arruelas lisa de funileiro (aba larga) 5/8"

- 01 anilha emborrachada de 1 kgf

- 02 níveis circular olho de boi

- 06 parafusos para madeira (fixação dos níveis)

- 04 pés de borracha

- 04 parafusos para madeira

MADEIRA

- 01 tábua de 42 cm x 30 cm por 3 cm de espessura

- 03 tábuas de 42 cm x 9,5 cm por 2,3 cm de espessura

- 01 tábua de 24 cm x 9,5 cm por 2,3 cm de espessura

POLIETILENO

- pedaço de placa de polietileno (tábua de corte)

OUTROS

Fita isolante 3M Scotch 33+

FERRAMENTAS

Brochas chata 9/16", 1/2" (ou 13 mm), 16 mm e 3/4"

Broca de aço rápido 5 mm

Broca de aço carbono para madeira 4 mm

Chave de fenda 5/16"

Chaves ajustáveis (duas)

Serras copo para MDF de 35 mm (não mostrada na foto), 40 mm, 60 mm e 73 mm

Furadeira mandril 1/2"

Serra tico-tico

Régua, esquadro e grosa

Lima chata murça

Lima triangular bastarda

Torno morsa de bancada nº 4

Arco de serra

Dispositivo pronto

Alguns detalhes construtivos

Fure uma das arruelas de funileiro com a broca de aço rápido 5 mm e marque o gabarito da porca da barra roscada 5/8''

Prenda a arruela na morsa (calce-a com tocos de madeira para não marcar) e com a lima triangular bastarda, transforme o furo redondo em hexagonal.

Com a lima chata murça, faça o acabamento para ajuste da porca

Fundo da base do dispositivo

O furo central tem 40 mm de diâmetro

Detalhe do volante com seta indicativa para "curso zero" do eixo compressor

Sob a arruela de funileiro existe uma bucha vazada confeccionada em polietileno feita com a serra copo 35 mm e diâmetro interno feita com a brocha chata de 9/'16" (a barra roscada faz a rosca).

Note que a bucha está envolta com fita isolante 3M Scotch 33+ para um encaixe o mais justo possível.

Arruela interna

Arruela externa (aba larga)

Discos de polietileno. O superior confeccionado com serra copo de 60 mm e o inferior com serra copo de 73 mm. Ambos com furo com diâmetro feito com broca chata 9/16".

O disco inferior está parafusada na travessa inferior de madeira.

Porca guia da barra roscada. Nota-se que a arruela está parafusada na travessa inferior de madeira e a porca está imprensada entre as duas travessas.

Nível olho de boi (dois em diagonal) cortesia do amigo JSanches

Balança de banheiro com capacidade de 130 kgf

Inserindo o Gás RAM Elite Airguns 7446 45 kgf usado, com mais de 4000 tiros, através do furo da base (é necessária uma leve inclinação da base)

Centralizando o Gás RAM

Posicionando a balança e zerando a balança

Peça em poliacetal com arruela centralizadora

Ajuste do curso zero da barra roscada

Curso zero ajustado, deve-se observar a posição da seta indicativa do volante, de modo a contar o número de voltas.

Importante: cada volta do volante corresponde a um curso de 2,31 mm (11 fios por polegada -> 2,309 mm)

Volante com 5 voltas, correspondendo a um curso de haste de 11,6 mm resultou em 45,5 kgf

Volante com 44 voltas correspondendo a um curso da haste de 102 mm resultou em 59 kgf

Gás RAM com 44 voltas. Na foto, a peça inferior de polietileno, com 15 mm de altura, serve para sinalizar e impedir um curso exagerado da haste

Nota: este GR 7446 é usado e tem mais de 4.000 tiros

Aferição da balança Worker

"Peso padrão" Caldwell Rice Bag

Balança digital de cozinha Electronic Kitchen Scale SF-400 capacidade 10000 gramas incrementos de 1 grama.

Balança digital de banheiro OMRON HN-289 capacidade de leitura de 5 a 150 kgf com incrementos de 100 gramas, resultou em 5,2 kgf para o "peso padrão".

Peso corporal 57,8 kgf

Nota: infelizmente a maioria das balanças digitais "de banheiro" possuem auto desligamento após uns 10 a 15 segundos o que impossibilita elaborar uma tabela Deslocamento da Haste versus Peso e consequentemente a Curva Deslocamento da Haste x Peso.

Balança Worker, resultou em 4 kgf para o "peso padrão"

Peso corporal 60,5 kgf

Curvas de compressão e descompressão da Balança Mecânica Worker 130 kgf

Tabela de compressão e descompressão da balança mecânica Worker (ida = compressão e volta = descompressão)

O deslocamento do "prato" da balança causado por um peso de 130 kgf é de duas voltas, o que equivale a um curso de 4,64 mm.

Curva de compressão da balança mecânica Worker

Curva de descompressão da balança mecânica Worker

Através destas equações das retas ajustadas, pode-se calcular a deflexão do prato da balança para cada peso pontual, de modo a ser "debitado" do curso quando um Gás RAM ou uma Mola Helicoidal for submetida a ensaio.

Curva de compressão versus descompressão da balança mecânica Worker

Curvas de compressão e descompressão do Gás RAM Elite Airgus 7446 45 kgf

Estes dois Gás RAM foram utilizados nos testes das BAM XS B19-14 que estão disponíveis no tópico -> http://carabinasdear.com.br/caforum/index.php/topic/9688-bam-xs-b19-14-45mm-mola-helicoidal-x-tunning-mini-review-e-testes/

As tabelas e os gráficos seguintes mostram o comportamento do Gás RAM quando submetido a compressão (3 voltas até 47 voltas) e em seguida o comportamento durante a descompressão (47 voltas até 3 voltas).

Tabela GR 7446 45 kgf usado

Curva do GR 7446 usado com mais de 4.000 tiros (ida = compressão e volta = descompressão)

Tabela GR 7446 45 kgf novo

Curva do GR 7446 novo "zero bala"(ida = compressão e volta = descompressão)

Comprimindo o Gás RAM (3 voltas --> 47 voltas) Old versus New

Old = GR Elite Airguns 7446 45 kgf com mais de 4.000 tiros

New = GR Elite Airguns 7446 45 kgf "Zero Bala"

Descomprimindo o Gás RAM (47 voltas --> 3 voltas) Old versus New

Old = GR Elite Airguns 7446 45 kgf com mais de 4.000 tiros

New = GR Elite Airguns 7446 45 kgf "Zero Bala"

Nota: na elaboração das tabelas e gráficos anteriores, não foram consideradas as influências causada pela deflexão do "prato" da balança em questão. A rigor, para cada carga pontual, deve-se descontar no número de voltas (curso da haste do Gás RAM) a parcela correspondente ao curso do "prato".

Uma vez testada a performance da BAM XS B19-14 com a mola original e GR de 45 kgf, falta então submeter a mola helicoidal ao ensaio do dispositivo para medir a força de compressão.

Para tal foram necessárias algumas modificações no protótipo original, de forma a facilitar e permitir este ensaio.

A partir das dimensões de algumas molas helicoidais, mostradas a seguir, efetuamos as modificaçãoes:

Molas Helicoidais

De cima para baixo temos:

- mola original da Rossi Dione

- mola original da Rossi Takedown (aparentemente trata-se da mesma mola usada na Rossi Dione)

- mola original da Cometa 220

- mola original da Cometa Fenix 400

- mola original da BAM B19-14

- mola original da Beeman 1072/1074

- e o ex-técnico ...

Devido ao comprimento (50 cm) das barras roscadas de 1/2 polegadas, as molas helicoidais da Beeman 1072/1074 e da Cometa Fenix 400 não poderão ser ensaiadas. Na realidade comprei duas barras de 1/2 e cortei pela metade.

Top Hat da B19 e logo abaixo a da Beeman 1072/1074

Guias de mola da B19 e da Beeman 1072/1074

Guias de mola da Rossi Takedown e logo abaixo a da Cometa 220 (a peça da Cometa 220 é de plástico e mesmo pouco utilizada já apresentava curvatura em seu eixo longitudinal)

Modificação na base do dispositivo, este rasgo possui 20 mm de largura por 25 mm de comprimento e foi feito para facilitar o posicionamento de Gás RAM, sem necessidade de se inclinar o dispositivo.

Nova sapata de apoio

Tubo de PVC 3/4" por 9 cm de comprimento e Top Hat da B19

O "cilindro da carabina" em PVC irá prover a contenção lateral da mola helicoidal. Só falta ajustar o comprimento ideal.

Confecção da Guia de Mola

Material utilizado

- pedaço de barra roscada de 5/16 polegadas com 9cm de comprimento (compatível com a mola da Cometa 220)

- uma porca 5/16"

- dua arruela 5/16"

- mangueira de nível de pedreiro

- bucha de polietileno com 19 a 20 mm de diâmetro e 15 mm de espessura

Nota: a arruela de funileiro (aba larga) não é necessária

A bucha é furada com broca de diâmetro tal que forma uma rosca justa ao ser encaixada na barra roscada.

Conjunto Top Hat, Mola Helicoidal e Guia de Mola

Conjunto na Sapata

Cilindro de PVC 3/4" de diâmetro com 30 cm de comprimento

O cilindro de PVC foi perfurado de modo a prover a visualização da mola e a posição da Guia de Mola durante os passos de compressão e descompressão. Cada furo equidista em 2 cm e o cilindro foi perfurado no lado oposto porém defasado em 1 cm.

Houve necessidade de se aumentar o diâmetro do furo da travessa centralizadora de 16 mm para 38 mm de modo a permitir a passagem do tubo de PVC 3/4".

O tubo de PVC menor teve o seu diâmetro ligeiramente aumentado com uso de fita isolante 3M Scotch 33+, para se auto suportar no furo, quando o dispositivo for utilizado com Gás RAM.

A peça centralizadora utilizado foi originalmente desenvolvida para centralizar o GR SMS M140 / M150 na Rossi Takedown (cortesia do amigo JSanches)

Dispositivo montado para medir a força de compressão de Mola Helicoidal

Como o cilindro de PVC fica livre, é possível verificar o Top Hat e o afastamento dos elos nesta extremidade.

Posição da Guia de Mola

Através das "janelas de observação" é possível ver além da posição da guia de mola, o afastamento entre os elos.

Instalação de manivela no volante de modo a prover maior velocidade nos giros, permitindo assim o uso de balança digital com desligamento automático em ensaio de compressão.

Mudança do modelo de balança digital OMRON HN-289 para WiSO W910 (5 a 180 kgf em incrementos de 100g), uso de pilha size AAA (palito) e maior tempo antes do desligamento automático.

Aferição da balança digital WiSO W910 com o "peso padrão" Caldwell Rice Bag resultou em 5,1kgf

Vamos determinar a Curva de resposta da Balança WiSO quando utilizada no dispositivo de compressão

A equação da  curva polinomial ajustada a estes pontos, nos fornece a equação do deslocamento (mm) do "prato" da balança em função da Força (kgf) que é aplicada sobre a balança.

Onde : Força (kgf) = x e Deslocamento (mm) = yA rigor, temos que descontar este deslocamento do "prato" quando avançamos o curso da barra roscada sobre a mola de modo a corrigir a curva de compressão de uma mola helicoidal ou Gás RAM.

Peso a ser debitado da Força registrada pela balança

Este peso corresponde ao somatório dos seguintes pesos:

- Sapata de apoio confeccionada em madeira (459 gramas)

- Tubo perfurado de PVC 28 cm de comprimento (95 gramas).

Serve para testar molas helicoidais de até 25 cm de comprimento

- Top Hat (30 gramas)

- Guia de mola (49 gramas)

Subtotal = 633 gramas

- Mola Helicoidal Rossi Dione 24 cm (88 gramas)

Soma dos pesos para a mola Rossi Dione = 721 gramas

Peso total do conjunto para a Mola Rossi Dione (723 gramas)

Este valor deve ser "debitado" do valor da força obtida em cada passo de compressão realizado durante a obtenção da Tabela de Compressão, neste caso este valor é específico da mola Rossi Dione testada.

Devido às dimensões das molas da Cometa Fenix 400 e da Beeman 1072, optei por fazer uma modificação no dispositivo, aumentando a altura útil. Para tal foram necessárias a substituição das 4 barras roscadas de 1/2" e da barra roscada de 5/8" com um metro de comprimento e também inclusão de sapatas para prover melhor estabilidade e mais uma travessa superior e outro volante (anilha de 1 kgf).

Colocamos também quatro pés na sapata de apoio para que a transmissão da força para a balança se procedesse de modo uniforme

Devido a estas mudanças, das dimensões e da barra roscada que comprime as molas, é necessário obter a curva de resposta do conjunto dispositivo + acessórios e a balança WiSO.

Finalmente podemos agora passar aos ensaios propriamente ditos de molas e Gás RAM.

Nota do autor: a Curva de Compressão obtida por este dispositivo não representa os valores reais, pois contém uma série de erros e incertezas, porém espera-se que sirvam como um parâmetro comparativo entre as diversas molas helicoidais e gás ram.

Link da continuação deste tópico

 

 

Editado Agosto 30, 2018 por Alberto José
Exumação das fotos e revisão do texto

[Stiegel]

muito legal, um serviço simplesmente espetacular, +1 para você

[DOUGLAS RODRIGUES]

Pode premiar esse tópico. :-)

[Stiegel]

Pode premiar esse tópico. :-)

 

X2

 

concordo plenamente

[Alexandre 9]

Fantástico.

 

Só achava que a força para comprimir o GR fosse mais uniforme, não sabia que aumentasse tanto ao final do curso.

 

Parabéns.

[FPOLI]

Muito bom o tópico, parabéns.

 

 

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[Ylram]

Mais uma postagem incrível do amigo Alberto José, está de parabéns pela disposição e criatividade!

 

O grande desafio desse projeto acaba sendo achar a balança mais confiável para ser utilizada, o resto é caldo de galinha para o nosso amigo aqui!

 

Pode premiar esse tópico. :-)

 

Deixa com a gente!

[Aurélio]

Boa, garoto!

 

Mais um!

 

Abs

[Tiago R. Guimaraes]

Parabéns, excelente ! +1

[Shotmaniac]

ja testou algum GR SMS usado?

 

 

vlw.

[Alberto José]

ja testou algum GR SMS usado?

 

 

vlw.

 

Não ! É gastar vela com defunto ruim ....

 

BTW este dispositivo foi aprimorado. Segue o link

 

Determinação da Curva Força x Deslocamento de Molas Helicoidais e a Gás

 

http://carabinasdear.com.br/caforum/index.php/topic/12932-determinacao-da-curva-forca-x-deslocamento-de-molas-helicoidais-e-a-gas/?hl=curva

Editado Março 14, 2016 por Alberto José

[geomarcelo]

Caraca! Este é "O TÓPICO"!!! +1 pra ele!!!

[Shotmaniac]

 

Não ! É gastar vela com defunto ruim ....

 

BTW este dispositivo foi aprimorado. Segue o link

 

Determinação da Curva Força x Deslocamento de Molas Helicoidais e a Gás

 

http://carabinasdear.com.br/caforum/index.php/topic/12932-determinacao-da-curva-forca-x-deslocamento-de-molas-helicoidais-e-a-gas/?hl=curva

 

Verdade, nem vale a pena, seria mais interessante um comparativo "elite vs quickshot"

 

 

mas parabéns pelo tópico e o dispositivo muito legal os dados que conseguiu, dados que a própria empresa devia divulgar pro público

 

 

+1

[Alberto José]

Exumação das fotos, agora hospedadas no CA