На что обращать внимание при выборе тормозов удержания - Атанор Инжиниринг

На что обращать внимание при выборе тормозов удержания

Тормоза удержания находят применение в самых разных отраслях промышленности: автоматизация производства, медицинское оборудование, лифты и эскалаторы, строительное оборудование, робототехника, станкостроительное оборудование и др.

При существующих сегодня на рынке огромным количеством различных тормозов, отличающихся как конструкцией, так и принципами создания тормозного усилия, бывает сложно определиться в типе тормоза, оптимально соответствующем именно вашему применению.

Наибольшее распространение сегодня получили пружинные тормоза. В этих тормозах удерживающий момент создается пружинным механизмом, воздействующим на тормозную поверхность. Эти тормоза отключаются путем ослабления давления этих пружин с помощью гидравлического, пневматического или электромагнитного воздействия.

Серводвигатель с пружинным электромагнитным тормозом
Серводвигатель с пружинным электромагнитным тормозом

Другим типом тормозов удержания являются тормоза на постоянных магнитах, в которых вообще не используется пружинный механизм. В этом типе тормозов сила постоянных магнитов оказывает давление на тормозную поверхность. Эти тормоза отключаются путем выключения поля постоянных магнитов, что достигается путем подачи напряжения/тока на катушку тормоза для создания магнитного потока.

Крутящий момент

Первым шагом в выборе подходящего тормоза является определение крутящего момента, требуемого для вашего приложения. Как правило, в случае крутящего момента до 27000 Нм, выбор электрического пружинного тормоза будет предпочтителен. Важным фактором здесь является и относительно не высокая стоимость таких тормозов.

Для применений с более высоким крутящим моментом, лучшим будет выбор в сторону гидравлических или пневматических тормозов.

Гидравлические и пневматические тормоза удержания могут легко работать с крутящими моментами от 27 000 Нм до 68 000 Нм. Такие большие тормоза могут быть как многодисковыми, так и дисковыми тормозными суппортами. Пневматические или гидравлические тормоза, как правило, лучше подходят для остановки высокоинерционных нагрузок. Многие такие тормоза оснащаются сменными фрикционными дисками, что упрощает их обслуживание. Поскольку мощность таких тормозов легче контролировать, они могут обеспечить более мягкую остановку в приложениях с высокой нагрузкой, таких как аттракционы в парках развлечений.

Электромагнитный тормоз с крутящим моментом до 27000 Нм для лифта
Электромагнитный тормоз с крутящим моментом до 27000 Нм для лифта

Выбор на основе доступного источника энергии

Следующий шаг – определение доступных вам источников энергии для активации тормоза. Имеется ли в наличии гидравлический или пневматический источник энергии и имеет ли он давление, необходимое для отпускания тормоза? Вы должны учитывать также условия окружающей среды и возможности вашего приложения.

Например, строительные лифты или подъемники не будут иметь пневматических или гидравлических линий, поэтому выбор электричества является лучшим вариантом. И наоборот, небольшие двух- и трехэтажные лифты обычно используют гидравлические и пневматические тормоза. Как правило, электрический источник энегии всегда доступен, потому что даже в гидравлических и пневматических приложениях для управления источником отключения требуется электромеханический клапан.

Остановка и удержание или только удержание

Может существовать значительная разница между удерживающим тормозом, необходимым для остановки и удержания груза, и тормозом, работающим только на удержание. Проблема заключается в энергии, затрачиваемой на один рабочий цикл. Энергия, поглощаемая за одно зацепление тормоза, определяет степень износа и, следовательно, определяет общий жизненный цикл тормоза.

Увеличение зоны износа либо по диаметру, либо по количеству дисков увеличит общий срок службы тормоза. Кроме того, если скорость или частота циклов слишком высоки, тормоз не сможет рассеивать выделяемое им тепло.

Больший тормоз помог бы рассеивать тепловую энергию, но иногда время, в которое включается тормоз, должно изменяться. Например, использование двигателя для замедления нагрузки перед включением тормоза приведет к снижению скорости, что экспоненциально уменьшит количество энергии, необходимое тормозу для остановки.

Как только будет рассчитана инерция, а также рабочая скорость и необходимое время для остановки, можно будет рассчитать и общий срок службы тормоза. Если требования к инерции, скорости или циклу высоки, вам, возможно, придется выбрать тормоз с большим крутящим моментом, чтобы обеспечить необходимый срок службы.

Для тормозов, которые работают только на удержание, расчет намного проще. Мы строго ориентируемся на крутящий момент, необходимый для удержания, когда машина неподвижна. Хорошее эмпирическое правило состоит в том, что крутящий момент, необходимый для удержания нагрузки, будет меньше крутящего момента двигателя, необходимого для ускорения нагрузки. Это происходит потому, что в статическом состоянии трение системы помогает удерживать компонент неподвижным. Таким образом, до тех пор, пока дополнительная нагрузка не возникнет после остановки вращения, обычный размер тормоза, основанный на крутящем моменте двигателя, будет соответствовать большинству требований — при условии, что тормоз установлен на валу двигателя.

В некоторых аварийных ситуациях для выполнения функции аварийной остановки могут потребоваться только тормоза удержания. Тормоза удержания могут делать это только небольшое количество раз, потому что они не могут поглощать энергию остановки, не вызывая повреждения или ускоренного износа поверхностей трения. В целом, тормоз только удержания будет примерно вдвое меньше физического размера тормоза остановки и удержания.

Электромагнитные тормоза удержания и остановки
Электромагнитные тормоза удержания и остановки

Скорость

Для приложения «остановка и удержание» инерция, вызванная торможением, замедляется вместе со скоростью, определяющей, сколько энергии генерируется за одно зацепление. В приложениях только для удержания скорость остается важным фактором. Необходимо определить, выдержит ли тормозной диск скорость работы приложения. Некоторые высокоскоростные двигатели могут вращаться более 10 000 об/мин, поэтому вращающийся диск в тормозе должен выдерживать эту скорость.

Габарит

Хотя гидравлические и пневматические тормоза могут обеспечить очень хорошее соотношение крутящего момента к размеру, это преимущество уменьшается при использовании в приложениях с меньшим крутящим моментом. В таких случаях электромагнитные тормоза становятся лучшим выбором. Семейство электромагнитных тормозов предлагает два варианта: традиционный пружинный тормоз и тормоз с постоянными магнитами.

Компактный электромагнитный тормоз удержания INTORQ BFK552
Компактный электромагнитный тормоз удержания INTORQ BFK552

Преимущества пружинных тормозов:

  • Более низкая стоимость
  • Нет необходимости в специализированном контроле
  • Менее чувствителен к температуре

Преимущества тормозов с постоянными магнитами:

  • Меньшее отношение размера к крутящему моменту
  • Приложенную удерживающую силу можно регулировать для обеспечения плавной остановки

Люфт

Люфт в электромагнитном тормозе — это величина перемещения, которое происходит между ступицей тормоза и фрикционным диском. Ступица, которая обычно представляет собой отдельный квадрат или шлицевую деталь, позволяет фрикционному диску перемещаться взад и вперед в осевом направлении во время зацепления и отпускания. В больших пружинных тормозах люфт, как правило, не вызывает беспокойства. Однако в системах с меньшим крутящим моментом, требующих точного позиционирования, люфт становится проблемой.

Электромагнитный тормоз с пружинным приводом с нулевым люфтом
Электромагнитный тормоз с пружинным приводом с нулевым люфтом

В высокоточных системах автоматизации могут потребоваться тормоза с нулевым люфтом. Если машина аварийно остановлена во время технологического цикла, регистрация и местоположение не теряются, и машина может возобновить свою работу после запуска. Многие электромагнитные тормоза и некоторые пневматические тормоза имеют опции с нулевым люфтом.

Условия окружающей среды

Защита тормозов от загрязнения смазочными материалами важна для всех областей применения. Большие гидравлические и пневматические тормоза могут работать под открытым небом. Большинство стандартных тормозов не герметизированы, поэтому их необходимо поместить в какой-либо корпус или покрытие, чтобы предотвратить загрязнение.

INTORQ BFK458 ATEX — пружинный тормоз для работы в потенциально взрывоопасных средах
INTORQ BFK458 ATEX — пружинный тормоз для работы в потенциально взрывоопасных средах

Однако некоторые специальные тормоза обладают для полной герметизацией. В системах автоматизации производства или станкостроения тормоз должен быть герметизирован, чтобы предотвратить попадание масла на поверхность трения. При использовании электромагнитных тормозов удержания во внешних условиях, необходимо герметизировать тормоз, чтобы фрикционный материал не впитывал воду. При загрязнении некоторые фрикционные материалы могут набухать, вызывая сопротивление в системе.

Большинство тормозов могут быть сконструированы для работы в очень широком диапазоне температур. Электромагнитные пружинные тормоза обычно монтируются на задней панели двигателей. Поэтому магнитный провод в тормозе должен иметь класс изоляции, достаточно высокий, чтобы выдерживать высокие рабочие температуры двигателя.

Требования к питанию

Гидравлические и пневматические пружинные тормоза нуждаются в постоянном давлении, чтобы освободить пружины. Электромагнитные тормоза обычно работают с использованием катушки постоянного тока напряжением 24 В или 90 В.

Для машин, использующих электромагнитные тормоза с отключением питания, в которых требуется потребляемая мощность, напряжение/ток на тормозной катушке могут быть уменьшены после притяжения нажимной пластины тормоза. Большая часть силы при отпускании электромагнитного тормоза заключается в притяжении нажимной пластины и сжатии пружин. Как только прижимная пластина полностью притягивается к катушке, требуется гораздо меньше магнитного поля, чтобы удерживать ее на месте. В зависимости от размера тормоза, это может быть до половины нормальной потребляемой мощности.

Производители оборудования могут запрограммировать более низкое напряжение удержания, чтобы снизить общее энергопотребление машины. Некоторые производители тормозов предлагают отдельные элементы управления тормозом с регулятором, который автоматически снижает мощность тормоза.

Время отклика/ Управляемость

Контролировать давление в пневматических и гидравлических тормозах относительно легко. Таким образом, управление прилагаемым тормозным усилием может быть простым, и можно регулировать время остановки таким образом, чтобы машина или продукты производства не были повреждены резкой остановкой.

Тормоза удержания с постоянными магнитами способны управлять противоположным магнитным полем, чтобы вы могли регулировать тормозной момент для более мягкой остановки. Это важно для таких применений, как конвейеры, эскалаторы, движущиеся дорожки.

Сосредоточьтесь на электромагнитных тормозах

Электромагнитные удерживающие тормоза имеют катушку возбуждения, пружины, нажимную пластину, фрикционный диск и внешнюю накладку. Тормоз включается механически пружинами, нажимающими на нажимную пластину, чтобы прижать фрикционный диск к накладке. Включение и выключение тормоза осуществляется путем подачи номинального напряжения на катушку, которое обычно составляет 24 В или 90 В.

Пружинный электромагнитный тормоз Kendrion INTORQ в разрезе
Пружинный электромагнитный тормоз Kendrion INTORQ в разрезе

Тормоза с постоянными магнитами работают с помощью серии магнитов, которые постоянно подают магнитный поток на фрикционную пластину. Чтобы отпустить тормоз, подается ток/напряжение, и противоположное магнитное поле гасит магнитное поле постоянных магнитов, позволяя отпустить тормоз. Поскольку температура может влиять на отключение тормоза с постоянным магнитом, рекомендуется использовать источник питания постоянного тока.

Отраслевые требования

В каждой отрасли выработались свои требования, предъявляемые к тормозам удержания.

Лифты/эскалаторы

Лифтовая промышленность требует избыточного торможения во многих областях применения. Это может включать в себя двойные тормозные системы, двойные тормоза или двойные тормоза с разделенными пластинами. В ряде случаев также используются датчики приближения, которые следят за тем, чтобы тормоз действительно был включен или выключен, и/или тепловые датчики, которые измеряют температуру, чтобы определить, перегружается ли тормоз или есть ли где-то в системе избыточное выделение тепла.

INTORQ BFK455 double — двойной пружинный электромагнитный тормоз
INTORQ BFK455 double — двойной пружинный электромагнитный тормоз

Медицина

Большинство аппаратов (например, рентгеновские аппараты, сканеры или столы для пациентов) работают в очень тихой обстановке. Даже щелчок включающегося или выключающегося тормоза может быть неприятным. Поэтому в конструкции применяющихся тормозов используются звукопоглощающие материалы.

Пружинный электромагнитный тормоз INTORQ BFK551, находящий применение в медицинской технике
Пружинный электромагнитный тормоз INTORQ BFK551, находящий применение в медицинской технике

Звукопоглощающие пластиковые листы могут быть встроены в прижимную пластину, чтобы также помочь приглушить звук. Кроме того, размещение пластиковых втулок на ограничителях тормоза помогает уменьшить вибрацию или дребезжание нажимной пластины при отключении тормоза. Для моторизованных инвалидных колясок или скутеров требуются механизмы механического высвобождения, чтобы пациентов все еще можно было перемещать в случае сбоя в электроснабжении.

Робототехника и серводвигатели

Задача робототехники и серводвигателей всегда состоит в том, чтобы сделать тормоза тоньше, чтобы уменьшить общий размер. За последние несколько лет была проделана большая работа по уменьшению размеров удерживающих тормозов при сохранении прежних значений крутящего момента. Некоторые производители серводвигателей фактически встроили части тормозной конструкции в корпус двигателя, еще больше сократив общий габарит системы. Размеры автономных тормозов сократились на 30%.

Точное позиционирование требует конструкции якоря с нулевым люфтом. Однако в установках, где это не требуется, можно использовать опции с минимальным люфтом, которые дешевле, чем версия с нулевым люфтом.

Автомобильная промышленность/транспорт

Тормоза удержания, используемые в этих приложениях, должны выдерживать очень широкие диапазоны температур и сильную. Главное, что ищут автомобильные компании, — это репутация качества, реальный опыт, сертификаты качества, производственные мощности и стоимость. Инженеры ищут возможности адаптации тормозов к своему дизайну.

Это нормально для автомобильных тормозных систем, которые должны быть настроены индивидуально. Часто компании просят встроить специальные тормоза в какой-либо тип корпуса двигателя. В этой отрасли изготовленный на заказ тормоз может практически стать составной частью компонента, в который он входит, будь то двигатель, трансмиссия, дифференциал или подъемная дверь.

Оборудование сцены

Как и в медицинских приложениях, тормоза в этой отрасли должны работать очень тихо. Демпферы, различные фрикционные материалы и звукопоглощающие материалы используются в нажимной пластине тормоза для смягчения звука зацепления.

BFK458 double — двойной пружинный электромагнитный тормоз для оборудования сцены
BFK458 double — двойной пружинный электромагнитный тормоз для оборудования сцены

В оборудовании сцены тормоза используются для перемещения и вращения сцены, открывания и закрывания занавесов, и чаще всего на декорациях и задниках, которые поднимаются и опускаются в сценических постановках. Когда декорации поднимают со сцены, они удерживаются наверху, вне поля зрения зрителей с помощью удерживающих тормозов. Для этих тормозов важны размер и малошумность. Такие тормоза часто устанавливают на несколько лебедок двигателей/редукторов в линию.

«Атанор-Инжиниринг» является официальным дистрибьютором Kendrion INTORQ на территории России. Прямые контакты с производителем. Поставки со склада в Москве и под заказ

Интернет-каталог тормозов INTORQ

Сделать заказ на тормоз INTORQ