Кожаные диваны-кровати оптовая торговля кожаные.

Электромеханические пружинные тормоза

Использование электромеханических пружинных тормозов в системах без машинного помещения.

Джонатан Буллик - инженер по сбыту отдела лифтов компании КЕВ Аmeriса, Inc. Последние 5 лет он работал в области применения тормозов и устройств управления двигателем. Окончил университет штата Миннесота, Сент-Пол и Миннеаполис, со степенью бакалавра электротехники. Сейчас готовится получить степень магистра делового администрирования в том же университете.

Введение

Рост популярности безредукторных лифтов с канатоведущим шкивом без машинного помещения в последние годы создал новые требования к тормозам. Для экономии пространства многие механизмы без машинного помещения делают длиннее и уже. Тормоза, используемые в такой конструкции, должны, имея малый диаметр, быть способными создавать сравнительно большой крутящий момент. Кроме того, механизмы без машинного помещения могут располагаться в пределах слышимости жильцов или сотрудников, так что бесшумная работа тормозов становится совершенно необходимой. Поскольку к двигателю не всегда имеется удобный доступ, особое внимание уделяется установке надежного тормоза, который легко регулировать и обслуживать. В данной статье рассматриваются принципы действия пружинного тормоза, включаемого от якоря, и его использование в безредукторных лифтах без машинного помещения.

Достижения в технологии производства канатов позволяют использовать в безредукторных механизмах лифтов без машинного помещения (БМП) шкивы все меньшего диаметра. Барабанные и дисковые тормоза особенно эффективны для шкивов большего диаметра, а тормоза постоянного тока, включаемые от якоря, становятся предпочтительной технологией для безредукторных систем БМП. Помимо обеспечения бесперебойного включения тормоза при сбое в подаче питания, в тормозах постоянного тока используется надежная конструкция со всего лишь одной движущейся деталью. Существуют модели с подавлением звука, которые работают почти бесшумно. Кроме того, тормоза поступают в нескольких вариантах, и можно легко задать конфигурацию в соответствии с конкретными техническими требованиями системы. Существует возможность для избыточного тормоза двигателя БМП получить сертификацию защитного аварийного тормоза - это было невозможно для традиционных редукторных конфигураций.

Теория действия.

В 1820 году Ганс Христиан Эрстед обнаружил, что ток, проходящий через провод, создает магнитное поле вокруг проводника; это явление впоследствии объяснит закон Ампера. Вскоре после этого физики узнали, что если намотать провод на железный сердечник как на катушку, это существенно концентрирует наведенное магнитное поле. Они обнаружили, что сила магнитного поля, создаваемая катушкой индуктивности, пропорциональна числу витков катушки и току, пропускаемому через нее. Результаты этих исследований привели к созданию электромагнита - магнита, который можно получить, пропустив электрический ток через катушку.

Электромагнитный пружинный тормоз постоянного тока состоит из электромагнита, имеющего корпус магнита и катушку. Магнит обычно крепится к торцевой крышке двигателя с помощью регулируемых винтов. Несколько пружин сжатия расположены в выемках на лицевой поверхности магнита, нагруженных так, чтобы сила пружины действовала на невращающийся якорь. С помощью шлицов фрикционная накладка соединена с втулкой вала и находится между якорем и другой удобной фрикционной поверхностью. При осевом расположении втулки небольшой воздушный зазор между магнитом и якорем регулируется с помощью крепежных болтов, поддерживающих определенное расстояние между ними.

Отключение питания (включение тормоза).

В сценарии устойчивого состояния (отключение питания) на катушку электромагнита не подается напряжение постоянного тока, так что нет никакого тока, и не создается никакого магнитного поля. Когда сила пружины приложена к якорю, фрикционная накладка зажимается между якорем и фрикционной поверхностью, создается крутящий момент, удерживающий вал в стационарном положении.

Включение питания (отключение тормоза).

Когда на катушку подается напряжение, начинает течь ток и создается магнитное поле. Магнитное поле продолжает нарастать до тех пор, пока не станет настолько большим, что магнитный поток перескочит через небольшой воздушный зазор между электро-магнитом и якорем и замкнет магнитную цепь. Магнитная сила цепи сжимает пружины, и якорь притягивается к поверхности магнита. Сила пружины больше не действует на фрикционную накладку, так что втулка и вал двигателя теперь могут вращаться свободно.

Варианты тормоза.

Одно из преимуществ тормоза постоянного тока - его проверенная надежность. Конструкция компании КЕВ содержит избыточное количество пружин сжатия, каждая из которых рассчитана более чем на 10 миллионов циклов. Катушка полностью залита эпоксидной смолой, в ней используется провод класса Н. Применяются высокоэнергетические фрикционные накладки, устойчивые к засаливанию и затуханию крутящего момента. Якорь - это единственная движущаяся часть тормоза, так что в нем нет никаких рычагов или соединительных элементов, которые могут сломаться, как в тормозах переменного тока. Другое преимущество пружинного тормоза постоянного тока - гибкость его конструкции и наличие других вариантов. Ниже приведены некоторые наиболее распространенные функции, которые требуются при использовании тормоза в лифтах.

Ручное отключение тормоза.

Функция ручного отключения тормоза позволяет оператору разомкнуть тормоз, не подавая энергию на катушку электромагнита. Эта функция преимущественно используется для проверки и поиска неисправностей, но может использоваться и в аварийных ситуациях. Устройство ручного отключения тормоза состоит из хомута и рукояти, которые крепятся к задней поверхности корпуса электромагнита. Крепежные болты проходят через хомут и корпус электромагнита и захватывают якорь. Когда рычаг ручного отключения тормоза отводится назад, пружины электромагнита сжимаются, а якорь втягивается через воздушный зазор, позволяя фрикционной накладке и валу свободно вращаться. Для обеспечения безопасности требуется, чтобы к рычагу прикладывалась постоянная сила или «постоянное усилие», чтобы держать тормоз открытым - если отпустить ручку, тормоз включится.

Микровыключатель.

Для контроллера лифта важной функцией является возможность текущего контроля состояния тормоза. Верификация состояния тормоза повышает безопасность системы и позволяет оптимизировать синхронизацию управляющей последовательности. Обратная связь от тормоза дает контроллеру возможность гарантировать, что тормоз не будет задействован в какой-либо точке во время нормальной работы. Включение тормоза, пока кабина еще не полностью остановилась, или включение двигателя прежде, чем тормоз будет полностью отпущен, приведет к преждевременному износу и сократит срок службы тормоза. Микровыключатель тормоза обеспечивает сигнал обратной связи, показывающий состояние тормоза - включенное или выключенное. Обычно конфигурация микровыключателя такова, что он замыкается, когда тормоз полностью отпущен. Один из способов установки микровыключателя - помещение его в выточенную в корпусе магнита выемку. Кроме того, к якорю крепится плунжер, его длина регулируется таким образом, что он находится прямо над выключателем. Когда якорь проходит через воздушный зазор, плунжер двигается вместе с ним и нажимает выключатель, замыкая контакт. Важно использовать выключатель промышленного класса, который сможет выдержать повторяющиеся циклы при работе лифта.

Конструкции с подавлением шума.

Тормоз постоянного тока создает слышный звук при активации якоря, который при этом входит в контакт с корпусом электромагнита или фрикционной накладкой. Звук удара металла по металлу при отключении тормоза особенно заметен при больших размерах тормоза. Для тормозов большего размера требуется больший якорь, который позволяет проводить больший магнитный поток. Возросшая масса большего якоря обладает большей кинетической энергией, производя более громкий звук при контакте.

Компания КЕВ использует, в основном, два метода уменьшения шума в тормозах постоянного тока. В первой конструкции требуется поместить звукопоглощающий материал между электромагнитом и якорем. Такой материал должен действовать как изолятор между двумя металлами и абсорбировать энергию движущегося якоря. Однако заслуживает особого внимания возможность гарантии, что якорь полностью прижмется к магниту и не будет никакого остаточного крутящего момента, создаваемого фрикционным диском. Этот метод смягчает контакт металла с металлом, но он уменьшает шум только при отпускании тормоза.

Вторая звукопоглощающая конструкция тормозов лифта предусматривает уменьшение скорости движения якоря. Поскольку продолжительность действительного действия якоря так мала, она не сказывается заметным образом на общей синхронизации работы тормоза. Преимущество такого решения в том, что уровень шума от тормоза уменьшается и при его включении, и при его выключении. Звукопоглощающая система лифта со специальной конструкцией якоря, разработанная компанией КЕВ, рассчитана на стандартный уровень менее 65 децибел на расстоянии 1 м. При необходимости, дополнительные конструкционные решения могут уменьшить шум до уровня менее 55 децибел на расстоянии 1 м.

Перевозбуждение и переключение с пониженным напряжением.

Следует отметить, что тормозам постоянного тока свойственны задержки при переключении на время с момента подачи сигнала на тормоз до момента создания или уменьшения крутящего момента. Это объясняется, в основном, тем, что для включения или отключения тормоза требуется наращивание или затухание магнитного потока в электромагните, а они не происходят мгновенно. Задержки при переключении даже чаще бывают в больших тормозах из-за большей индуктивности катушки и величины магнитного поля, которое нужно создать или убрать.

Одним из решений, позволяющих уменьшить задержки при отпускании тормоза, служит его перевозбуждение, или кратковременная подача напряжения больше номинального, пока якорь не начнет втягиваться. Воздушный зазор создает сопротивление магнитной цепи, и требуется максимальное значение магнитного потока, чтобы перескочить воздушный зазор, создавая магнитную цепь с якорем. После того как якорь втянут, величина магнитного потока, необходимая для удержания его на месте, значительно уменьшается. В этой точке напряжение, подаваемое на тормоз, можно вернуть к номинальному значению. Такое переключение с перевозбуждением помогает нарастить магнитный поток, но только уменьшает время реакции при отпускании тормоза.

Время включения тормоза можно улучшить, удерживая тормоз в отпущенном состоянии с меньшим напряжением. Как сказано выше, лишь только якорь втягивается через воздушный зазор, его можно удерживать на месте с помощью значительно меньшего напряжения. Удерживание меньшим напряжением означает, что будет меньший магнитный поток в цепи, который нужно убрать, чтобы сила пружин вернула якорь в его статическое положение. Аналогично выключателю с перевозбуждением, существуют специальные переключатели тормоза, которые могут удерживать его при меньшем напряжении, тем самым уменьшая время включения тормоза. Удерживание тормоза в открытом состоянии с помощью меньшего напряжения также соответствует меньшему нагреву и меньшим потерям на катушке в течение всего срока службы.

Конструкции двойного тормоза.

Поскольку тормоз имеет критическое значение для безопасности лифта, системе требуется некоторая избыточность тормозной способности. Характер требований к такой избыточности может меняться в зависимости от действующих технических требований и директив. Одной из широко распространенных в мире является директива DIN ЕN 81 «Правила безопасности для проектирования и установки лифтов». Часть стандарта ЕN 81, относящаяся к электрическим лифтам, гласит, что в электромеханическом тормозе должно быть два независимых комплекта механических компонентов, способных затормозить кабину. Поскольку это относится к тормозам с активацией якоря, есть несколько разных способов проектирования и использования избыточных тормозных систем.

Тип DDN - двойной тормоз.



Один из способов создания избыточной тормозной системы - использование двух независимых тормозов. Это дает две отдельные электрические и механические системы. Тормоза часто составляются вместе и отгружаются компанией-изготовителем, готовые к установке с фланцами и заранее установленными воздушными зазорами. Размеры тормозов должны быть такими, чтобы каждый отдельный тормоз мог остановить лифт в соответствии с действующим стандартом. Кроме того, отдельные электрические схемы подразумевают, что работой тормозов могут управлять отдельные защитные схемы контроллера, и это еще больше повышает избыточность системы.

Тип D8 - конструкция с разрезным якорем.

Один из методов уменьшения общего размера и стоимости двойного тормоза с выполнением требования раздельных механических тормозящих компонентов заключается в том, чтобы использовать разрезную конструкцию якоря. В тормозе используется один общий магнит и две отдельных половины якоря или «разрезного якоря». У каждого якоря есть свой собственный комплект пружин, и он способен сам по себе замедлить движение кабины. Преимущество этого решения - общая длина такого тормоза меньше, чем у составного двойного тормоза. Кроме того, в конструкции с разрезным якорем используется значительно меньше материала, следовательно, он экономичнее настоящего двойного тормоза. Конструкция D8 допускает все варианты - оба якоря могут быть снабжены отдельными ручными устройствами отпуска и микровыключателем для текущего контроля.

Аварийный тормоз в случае превышения скорости при подъеме кабины.

Стандарт DIN ЕN 81-1 требует наличия средств обнаружения ситуации с превышением скорости при подъеме кабины лифта и замедления ее движения. В традиционных редукторных лифтах электромеханический тормоз двигателя нельзя считать аварийным тормозным устройством при подъеме кабины с превышением скорости, поскольку он не соединен непосредственно с ведущим шкивом. Поскольку в безредукторных механизмах без машинного помещения тормоз и шкив помещаются на одном валу, тормоз двигателя можно считать аварийным тормозом, если его правильно использовать. Это имеет большое значение, поскольку тормоз двигателя может заменить канатный захват или тормоз шкива, действуя в качестве предохранительного тормоза, обеспечивая тем самым экономию пространства и денег. И двойной тормоз (DDN), и тормоз с разрезным якорем D8) компании КЕВ сертифицированы компанией ТUV как разрешенные к использованию в качестве предохранительного тормоза при подъеме лифта с превышением скорости согласно стандарту ЕN 81-1. Заказчикам следует просить своих изготовителей двигателей и тормозов, чтобы они предъявляли результаты испытаний или сертификаты независимой инспекции, свидетельствующие о том, что тормоз соответствует техническим требованиям к аварийным тормозам.

Заключение



Лифты без машинного помещения обладают явными преимуществами, с точки зрения занимаемого пространства и эффективности работы, по сравнению с традиционными конструкциями, поэтому их распространение будет продолжаться. Тормоз двигателя - очень важный компонент конструкции механизма без машинного помещения, он может внести свой вклад в компактность системы и удобство ее обслуживания. Пружинный тормоз с включением от якоря - проверенное решение, отличающееся малым количеством компонентов, которые могут отказать, и продолжительным сроком службы. Эти тормоза могут быть даже сертифицированы как аварийные тормозные устройства, заменяя более громоздкие и дорогостоящие системы. Короче говоря, пружинные тормоза постоянного тока отвечают строгим требованиям к безопасности и функциональности для использования в лифтах без машинного помещения и являются жизнеспособным решением проблемы торможения.