Эволюция технологии промышленных тормозных систем

Эволюция технологии промышленных тормозных систем

Стив Пауэлл (Steve Powell), начальник производства группы высоконадежных муфт и тормозов компании Altra Industrial Motion, прослеживает развитие технологии промышленных тормозных систем за последние 45 лет и выделяет ряд ключевых технических и коммерческих изменений. Компания Altra Industrial Motion является ведущим мировым поставщиком компонентов для механических трансмиссий. В группе Altra, помимо прочих, состоят компании Twiflex Ltd. и Svendborg Brakes, имеющие более чем 200-летний опыт разработки и производства промышленных тормозных систем.

Полвека назад абсолютное большинство тормозных систем в таких отраслях, как горная добыча, энергетика и морской транспорт, составляли барабанные тормоза. Постепенно всё более широкое распространение стали получать дисковые тормоза. Первопроходцем стала автомобильная промышленность, где дисковые тормоза начали использоваться в 1970-х годах.

В отличие от барабанных тормозов, в барабанах которых во время интенсивного торможения накапливается тепло, роторы дисковых тормозов полностью открыты для окружающего воздуха. Этим обеспечивается непрерывное охлаждение ротора, что позволяет избежать перегрева или потери тормозного момента. В барабанном тормозе во время торможения тепловая энергия отводится только от одной поверхности, а у дискового тормоза — от двух, что обеспечивает большую эффективность торможения.

По мере перехода промышленности на дисковые тормоза за последние 45 лет произошло скачкообразное улучшение тормозных характеристик, что удивительно для устоявшейся технологии. Возросли не только тормозной момент и эффективность работы, но уменьшились износ и требования к обслуживанию — это помогло снизить убытки от простоев производства. Это позволило использовать тормоза в крайне удаленных и недоступных местах.

Уникальные задачи, решаемые промышленными тормозами

Промышленные тормоза часто работают в крайне суровых условиях в удаленных местах эксплуатации. В нефтегазовой, горнодобывающей и морской отраслях, на которых специализируется компания Twiflex, это подразумевает сочетание конструкции тормозов и большого объема технического обслуживания. Эти сложные условия предоставили производителям возможность разработки продуктов на протяжении последних 50 лет.

Во взрывоопасных средах, таких как подземные шахты, многодисковые тормоза (с несколькими вращающимися дисками, чередующимися с неподвижными кольцевыми тормозными колодками) часто устанавливаются внутри редуктора (тормоза мокрого типа) и используют технологию масляной муфты, работающей на сдвиг, при которой тормозящий момент передается через тонкую масляную пленку вместо материала трения, что могло бы вызвать образование искры. Хотя тормоза мокрого типа по определению менее эффективны по сравнению с тормозами сухого типа, на этот компромисс пришлось пойти для выполнения эксплуатационных требований.

В нефтегазовой отрасли тормоза часто снабжены водяным охлаждением из-за высоких энергий рассеивания. Также используются части из нержавеющей стали, окрашенные по стандарту ISO 12944-5:2007. Также здесь действуют правила ATEX (искробезопасность), и для соответствия им компания Twiflex использует детали с низким содержанием алюминия.  Тормоза Twiflex и Svendborg доступны в морском исполнении.

В настоящее время по мере расходования природных ресурсов возникла тенденция к добыче в отдаленных местах, таких как Сибирь. Тормоза сертифицированы для работы при температуре до минус 20 °C, и были достигнуты улучшения в производстве низкотемпературных сталей высокой прочности, используемых в дисковых тормозах.

Также разработаны конструкции тормозов, в которых за тормозными накладками постоянно циркулирует гидравлическое масло для предотвращения замерзания механизма привода.

Устройства дистанционного контроля

Технология дистанционного контроля заставила покупателей, в особенности, изготовителей комплектного оборудования, по-новому взглянуть на закупку тормозных систем. Приоритетом для покупателей стал продолжительный срок получения прибыли от устройства и уменьшение «совокупной стоимости владения» по сравнению со стоимостью закупки нового оборудования. Источником этого процесса стала смена приоритетов из-за недавних трудностей в мировой экономике, но производители высококачественных компонентов смогли увеличить срок службы и эффективность систем, оставаясь при этом конкурентоспособными.

Краны некоторых производителей уже сейчас дают возможность осуществлять контроль в реальном времени, что значительно улучшает показатели технического обслуживания.

Компании Twiflex и Svendborg предлагают широкий ряд контрольных устройств, включая индуктивные датчики положения, микровыключатели, аналоговые датчики с интерфейсом 4–20 мА, используемые для контроля состояния включения/выключения тормоза и износа тормозных накладок. Сигналы этих датчиков поступают в ПЛК или используются для удаленного сбора данных.

Фрикционные материалы

В течение многих лет асбест рассматривался как лучший из фрикционных материалов в промышленности – и, конечно, как материал, обеспечивающий желаемое сочетание эксплуатационных характеристик и экономии. Однако после того как в 1970-х годах было зарегистрировано несколько случаев опасного воздействия асбеста на здоровье человека, возникла необходимость в разработке других материалов.

Детали из новых материалов, на основе органических волокон или металлокерамики, сначала заменили асбестовые, затем сравнялись с ними по эксплуатационным характеристикам, а затем и превзошли их. Точный состав материалов, используемых в узлах трения, часто является коммерческой тайной, тщательно охраняемой производителями тормозов, использующими либо сочетание материалов, предлагаемых на рынке, либо составы собственной разработки.

Испытания стали важным этапом в разработке фрикционных материалов, и теперь многие производители гордятся собственными испытательными лабораториями. Это, в свою очередь, облегчает моделирование сценариев эксплуатации и позволяет инженерам разрабатывать системы с индивидуальными характеристиками, снижающие время простоев и расходы на поиск и устранение неисправностей.

Перед отправкой с завода все тормоза Twiflex и Svendborg проходят испытания при циклических нагрузках и избыточном давлении. Все 100% ответственных деталей тормозов подвергаются неразрушающим испытаниям перед отгрузкой заказчику. Компания Twiflex располагает испытательным оборудованием, позволяющим комплексно оценивать усталость материалов, и включающим камеру с искусственным климатом, где можно моделировать эксплуатационные температуры от −75 до +180 °C, а также участок для испытания тормозов при циклических нагрузках и испытательную установку для оценки параметров инерции динамического торможения. Компания Svendborg располагает полностью оборудованным испытательным центром с большим инерционным стендом для тепловых и фрикционных испытаний, плюс «холодную» камеру с искусственным климатом.

Улучшение качества обслуживания

При отсутствии подачи внешней энергии тормозные колодки пружинного тормоза сжимаются, и оборудование фиксируется в неподвижном состоянии. Это обеспечивает защиту при непреднамеренном отключении электроснабжения, однако затрудняет обслуживание: при отключении питания тормозные колодки сильно прижимаются к диску. Поэтому для доступа к тормозным накладкам необходимо разжать пружины, в результате чего в тормозе накапливается большое количество потенциальной энергии.

Традиционное конструктивное решение предполагает концепцию механической блокировки, при которой для удержания усилия пружины и предотвращения сжатия дисков при обслуживании используется центральный болт с гайкой. Однако в случае поломки гайки тормоз сработает.

Чтобы устранить этот недостаток, инженеры Twiflex оснастили модульные тормоза компании функцией парковки, исключающей возможность внезапного непреднамеренного включения тормозов в ходе обслуживания, благодаря использованию потенциальной энергии пружины. Такое решение имеет ряд преимуществ:  Быстрое выполнение простого обслуживания. Усилие зажима тормоза легко настраивается в положении «парковки» путем добавления или удаления регулировочных прокладок. И, наконец, монтаж стал намного проще и тормоз можно установить без подключения гидравлического давления.

Стратегия международных поставок

Все чаще заказчики желают приобрести агрегат или систему в сборе вместо покупки отдельных лучших элементов и разработки и сборки системы своими силами. Обслуживание не прекращается после отгрузки тормоза, и поставщики предлагают дополнительные услуги, такие как монтаж и сервисное обслуживание, чтобы выделиться на фоне растущей конкуренции со стороны развивающихся стран.

Группа компаний Altra Industrial Motion, включающая более 20 брендов, предлагает уникальные экспертные решения для всех компонентов силовой передачи, за каждым из которых стоят десятилетия опыта работы в соответствующей области. Ассортимент продукции Altra включает муфты и тормоза, закрытые редукторные приводы, открытые зубчатые передачи, муфты, подшипники с обработанными поверхностями качения, частотно-регулируемые и ременные приводы и линейные исполнительные механизмы.

Группа компаний может заказывать детали известных брендов, спроектированные одним специалистом как индивидуальное решение под ключ. Международный охват позволяет Altra предоставлять местные услуги монтажа и непрерывной поддержки благодаря 29 производственным центрам и 30 местным центрам поддержки.

Что произойдет за следующие 45 лет?

За последние 45 лет произошли революционные изменения в методах проектирования, обслуживания и поставки тормозных систем. Что же произойдет за следующие 45 лет? Поскольку характеристики фрикционных материалов по большей части устоялись, можно ожидать все большего внимания к конструкции системы, легкости в использовании и решениям в области обслуживания.

Распространение Интернета вещей, без сомнения, придаст еще большее значение дистанционному контролю, благодаря которому промышленное развитие и буровая разведка станут возможными на всё более удаленных территориях. Также, поскольку такие производители как Twiflex и Svendborg тесно сотрудничают с конечными потребителями, они продолжат разрабатывать специализированные решения для удовлетворения любых требований: тормозные системы будут демонстрировать улучшенные характеристики, требовать меньшего обслуживания и, в конечном итоге, позволят достичь большей производительности.

Подписи к иллюстрациям:

Фото 1: За последние 45 лет произошли революционные изменения в способах разработки, обслуживания и поставки тормозных систем

Фото 2: Впервые появившись в автомобильной промышленности в 1970-х годах, дисковые тормоза теперь используются в большинстве отраслей промышленности

Фото 3: Компания Svendborg располагает полностью оснащенным испытательным центром с большим инерционным стендом для фрикционных и температурных испытаний, а также «холодной» камерой с искусственным климатом

Фото 4: Компания Twiflex оснастила модульные тормоза компании функцией парковки, исключающей возможность внезапного непреднамеренного включения тормозов в ходе обслуживания, благодаря использованию потенциальной энергии пружины

Фото 5: Промышленные тормоза часто работают в крайне суровых условиях в удаленных местах

Фото 6: Altra Industrial Motion включает более 20 брендов и предлагает уникальные экспертные решения для всех компонентов силовой передачи, за каждым из которых стоят десятилетия опыта работы в соответствующей области

О компании Twiflex Ltd.

Головной офис компании Twiflex Limited расположен в Туикенеме, Англия. Компания специализируется на проектировании, производстве и поставке тормозных систем Advanced Braking Technology для промышленного применения. Обладая существенными собственными производственными мощностями, компания Twiflex пользуется всемирным признанием за качество своей продукции.

Компания Twiflex основана в 1946 году и изготовила более полумиллиона тормозных систем, часто для применения в аварийных ситуациях, и эти системы используются по всему миру. От текстильных станков на севере Англии до самой глубокой в мире шахты в ЮАР, тормозные системы Twiflex выбирают инженеры и проектировщики всех отраслей промышленности.

Изображения, распространяемые в данном пресс-релизе, разрешается использовать только вместе с данной копией. Изображения защищены авторскими правами. Для приобретения лицензии на использование изображения иным образом обратитесь в компанию DMA Europa.

Editor Contact
DMA Europa Ltd. : Anne-Marie Howe
Tel: [phone]
Fax: [phone]
Web: www.
Email: *****@***com

Reader Contact
Twiflex Ltd. : Jonathan Cooksley
Tel: [phone]
Web: www.
Email: jon. *****@***com