دراسة حالة ترقية مكابح الرافعات المينائية

مكابح الأسطوانة الصناعية للتباطؤ السلس والتثبيت الفاشل الآمن

نظرة عامة على المشروع

قام مشغل لوجستيات الموانئ بترقية نظام الكبح لآلات الرافعات الثقيلة لتحسين السلامة التشغيلية وسلاسة الكبح والموثوقية على المدى الطويل. تضمن التطبيق دورات بدء وإيقاف متكررة، وأحمال عالية من العزم، ومتطلبات صارمة للتثبيت والكبح الطارئ.

تم اختيار مكابح الأسطوانة الصناعية كحل أساسي نظرًا لـ الهيكل الميكانيكي المتين، وسعة عزم الكبح العالية، وسهولة الصيانة، والأداء الفعال من حيث التكلفة على مدى الحياة. جمع النظام النهائي بين مكابح الأسطوانة الهيدروليكية الكهربائية للكبح الخدمي ومكابح الأسطوانة الكهرومغناطيسية لوظائف السلامة والتثبيت.

تحديات التطبيق

تفرض عمليات الرافعات المينائية مطالب فريدة على أنظمة الكبح:

• العمل بتردد عالي: تزيد أحداث الكبح المتكررة من الحمل الحراري والتآكل الميكانيكي.
• تباطؤ سلس: يمكن أن يسبب الكبح المفاجئ أحمال صدمة تسرع من التعب الهيكلي.
• تثبيت موثوق: يجب أن تثبت المكابح الحمل بشكل آمن أثناء التحديد وعند توقف الرافعة.
• السلوك الآمن عند الفشل: في حالة فقدان الطاقة، يجب أن يعود النظام إلى وضع كبح آمن.
• كفاءة الصيانة: يجب تقليل وقت التوقف والصيانة المعقدة إلى الحد الأدنى.

تصميم الحلول

1. الكبح الخدمي: مكابح الأسطوانة الهيدروليكية الكهربائية

تم استخدام مكابح الأسطوانة الكهربائية الهيدروليكية كحل رئيسي للكبح الخدمي. هذا النوع من المكابح يُستخدم على نطاق واسع في الرافعات، ونواقل الحزام، وغيرها من آلات النقل لأنه يوفر أداء كبح مستقر وسريع في الإطلاق عند دمجه مع محركات هيدروليكية كهربائية مثل وحدات Ed أو YT1.

شملت منطقية الاختيار لهذا التطبيق:

• الكبح الثقيل متعدد الأغراض: سلسلة YWZ4، YWZ8، و YWZ13 للآليات المعيارية للرافعات.
• توحيد فجوة الحذاء وتوازن الكبح: سلسلة YWZ3B، YWZ9، و YWZ10 مزودة بمساواة تلقائية لفجوة الحذاء.
• هامش أمان أعلى: سلسلة YW-P مع خصائص كبح إضافية بواسطة زنبرك.
• متطلبات الكبح ذات المرحلتين: سلسلة YW-E، توفر تباطؤًا سلسًا أثناء التوقفات العادية وقوة كبح محسنة للتوقفات الطارئة.
• قيود التركيب: تصاميم YW_L ذات مدى حركة طويل للتطبيقات التي تتطلب مدى حركة موسع للمشغل.
• خط الأساس الفعال من حيث التكلفة: سلسلة YW كحل قياسي وفعال من حيث التكلفة.

ضمان سلوك كبح سلس وقابل للتحكم تحت دورات عمل متكررة مع الحفاظ على استجابة وإطلاق سريع.

2. السلامة والتثبيت: مكابح الأسطوانة الكهرومغناطيسية

تم تقديم مكابح الأسطوانة الكهرومغناطيسية للتعامل مع وظائف التثبيت والسلامة الحرجة. توفر هذه المكابح استجابة سريعة، تحكم دقيق، ومنطق أمان مرن، بما في ذلك التكوينات الفاشلة الآمنة.

التكوينات الرئيسية المطبقة:

• مكابح الأسطوانة الكهرومغناطيسية MW(Z): مكابح زنبركية مطبقة ومفرغة مغناطيسيًا، توفر تثبيتًا فاشلًا آمنًا في حالات انقطاع التيار.
• خيارات الكهرومغناطيسية DC (ZWZ3 و ZWZA): مختارة للتطبيقات التي تتطلب خصائص كبح سلسة وهادئة ومستقرة.
• مكابح الأسطوانة الكهرومغناطيسية الموفرة للطاقة JZ: يُستخدم حيث تكون استهلاك الطاقة المنخفضة وتكاليف التشغيل المنخفضة من الأولويات.

من خلال إضافة طبقة تثبيت فاشلة مخصصة، حقق النظام أمانًا واحتياطيًا أعلى بشكل عام.

3. خيارات التشغيل البديلة

لمراعاة ظروف الموقع المختلفة وسيناريوهات التحديث، تم النظر في طرق تشغيل مكابح الأسطوانة الإضافية:

• مكابح الأسطوانة الهوائية: مناسب للمواقع التي تتوفر فيها إمدادات هواء مضغوط موثوقة.
• مكابح الأسطوانة الهيدروليكية (سلسلة TYW): يُستخدم حيث تتطلب قوى كبح عالية بشكل استثنائي وتتوفر وحدة طاقة هيدروليكية.
• مكابح الأسطوانة الهيدروليكية التي تُشغل بالقدم (TYWZ2): يُطبق كحل كبح طارئ أو احتياطي في بيئات لا تتوفر فيها طاقة كهربائية.

استراتيجية التنفيذ

تبعًا لنهج وظيفي على مستوى النظام بدلاً من التركيز فقط على نماذج المكابح الفردية:

• فصل الكبح الخدمي و التثبيت/الكبح الآمن وظائف.
• اختيار نوع المكبح بناءً على دورة العمل، ومتطلبات السلامة، ومصادر الطاقة المتاحة.
• استخدام عائلات مكابح الأسطوانة المعيارية لتبسيط الصيانة وإدارة قطع الغيار.
• التوافق مع المزايا الكامنة لمكابح الأسطوانة، بما في ذلك المتانة وسهولة الفحص.

النتائج والفوائد التشغيلية

بعد التشغيل، حقق مشغل الرافعة المينائية النتائج التالية:

• تباطؤ أكثر سلاسة وتحكمًا أكبر, مما يقلل من الصدمات الميكانيكية ويحسن استقرار التشغيل.
• أداء تثبيت موثوق, بما في ذلك السلوك الفاشل أثناء انقطاع التيار أو الظروف الطارئة.
• سهولة الصيانة المحسنة, مدعومًا بتصاميم مكابح أسطوانة قياسية وواسعة الاستخدام.
• تكاليف دورة حياة محسنة, خاصة حيث تم تنفيذ مكابح كهرومغناطيسية موفرة للطاقة.

الخلاصة

يوضح هذا المشروع كيف أن مكابح الأسطوانة الصناعية، عند اختيارها ودمجها بشكل صحيح، توفر حلاً فعالًا لتطبيقات الرافعات الثقيلة. من خلال الجمع بين مكابح الخدمة الهيدروليكية الكهربائية ومكابح التثبيت الفاشلة الآمنة، حقق النظام نتيجة متوازنة: تشغيل سلس، هوامش أمان عالية، وموثوقية على المدى الطويل.

لا تزال مكابح الأسطوانة الصناعية تقنية موثوقة وقابلة للتكيف لرافعات الميناء، والنواقل، وغيرها من الآلات الصناعية الثقيلة حيث التوقف والتثبيت الموثوق بهما ضروريان.