مكابح الكالابر

A Caliper Brake هو آلية التشغيل الأساسية داخل نظام فرامل القرص. إنه تجميع ميكانيكي يعبر فوق قرص الكبح الدوار (أو الروتور) وهو مسؤول عن تحويل الطاقة الهيدروليكية أو الهوائية أو الميكانيكية إلى قوة تثبيت محورية مطلوبة لإنتاج عزم الكبح. مبدأ عمله ينطوي على تطبيق هذه القوة على مجموعة من فُرَز الفرامل، والتي تضغط بدورها على وجهي القرص، مكونة احتكاكًا لإبطاء أو إيقاف دورانه.

يُعد فرامل الاقلاب (الكاليبـر) الأساس التكنولوجي لغالبية تطبيقات الكبح عالية الأداء الحديثة، وتُقدَّر قيمته لفعاليته وقابليته للتحكم وإدارته الحرارية المتفوقة.

التحليل الهندسي: التص Classification والخصائص

من منظور هندسي، تُصنف مكابح الكاليبـر بناءً على طريقة تحفيزها وأكثرها أهمية، مبادئها الوظيفية.

1. التصنيف حسب طريقة التحفيز:

• مكابح الكاليبـر الهيدروليكية: تستخدم هذه المكابح سائلًا هيدروليكي مضغوط لتحريك المذيعات، وتولّد قوى تثبيت عالية جدًا من حزمة مدمجة. هي المعيار للتطبيقات الثقيلة والطاقة العالية، مثل توربينات الرياح، ومعدات التعدين، والآلات الثقيلة المتنقلة.
• مكابح هوائية: تُشغَّل بالهواء المضغوط، وتُعرف باستجابتها السريعة للغاية، والتحكم الدقيق، والتنظيف في العمل. وهي مناسبة بشكل مثالي للتطبيقات التي تتطلب تحكم عزم مستمر ومتحكم، مثل أنظمة التوتر في صناعات الورق والأسلاك والتحويل.
• المكابح الميكانيكية: تستخدم هذه المكابح الروافع أو الكابلات أو آليات البراغي لتطبيق القوة. بينما هي أقل قوة، فإن بساطتها تجعلها مناسبة لوظائف فرامل الوقوف أو فرامل الخدمة الأساسية منخفضة الطاقة.

2. التصنيف وفق المبدأ الوظيفي (تمييز حاسم):

• المكابح النشطة (خدمة): في هذا التكوين، يتم توليد قوة الكبح فقط عند تطبيق الطاقة (ضغط هيدروليكي أو هوائي). عزم الكبح يتناسب طرديًا مع الضغط المطبق. وتُستخدم هذه المكابح للكبح الديناميكي القياسي والتحكم.
• مكابح مفعلة بالزنبرين (آمنة فشل): هذا تصميم أمان حاسم. يحتوي الكاليبـر على زنابر ميكانيكية قوية ومسبقة الضغط تدفع القوة الكبحية بشكل دائم. يتم استخدام الضغط الهيدروليكي أو الهوائي لسحب المذيبات وإطلاق الكبح. في حال فقدان الطاقة أو فشل النظام، يوزع الضغط وتشتغل الزنابر فورًا، مما يضمن توقفًا آمنًا. هذا المبدأ الآمن فشِل-مضمون إلزامي لإجراءات الإيقاف الطارئ والاحتفاظ الثابت (مثل المصاعد والرافعات ونواقل مائلة).

المزايا الهندسية الأساسية:

• إدارة حرارية متفوقة: هذه هي الميزة الأكثر أهمية لمكابح الكاليبـر مقارنة بمكابح الأسطوانة أو الكتل. تصميمه المفتوح، إلى جانب استخدام أقراص مهوّاة، يتيح تبريدًا ناقلًا بالكفاءة العالية. هذا التصميم يوفر مقاومة استثنائية لـالانخفاض الحراري (فقدان أداء الكبح عند درجات حرارة عالية)، مما يجعله مثاليًا للكبح الديناميكي عالي التردد أو عالي الطاقة.
• الوحدوية والتوسع: يمكن زيادة عزم الكبح الكلي للنظام بسهولة وبشكل خطي عن طريق إضافة مزالق أقواس إلى قرص واحد أو بزيادة قطر القرص، مما يوفر مرونة تصميمية هائلة.
• تحكم دقيق ونسبية: عزم الكبح الخارج يكون عالي النسبة إلى الضغط الداخل، مما يسمح بتحكم سلس ودقيق وقابل للتحكم الآلي بسهولة في التباطؤ والتوتر.
• الخدمة: فحص واستبدال لوحة الفرامل عادة ما يكون عملية بسيطة لا تتطلب تفكيكًا رئيسيًا للفرامل، مما يقلل بشكل كبير من وقت التوقف للصيانة.

القيد الأساسي:

• القابلية البيئية: التصميم المفتوح القياسي، بينما هو ممتاز في التبريد، يمكن أن يكون عرضة لتسرب الغبار الكاشط والماء والملوثات الكيميائية. في بيئات قاسية للغاية، يتم تقليل ذلك من خلال استخدام تصاميم كاليبـر مغلقة بالكامل أو أغطية حماية.

في مفردات كبح صناعي، يرمز مصطلح فرامل الكاليبـر إلى الكبح الديناميكي عالي الأداء. عندما تكون المتطلبات الأساسية لتطبيق ما هي السعة الحرارية، التحكم الدقيق، الاستجابة السريعة، ومرونة التصميم، فإن فرامل الكاليبـر هي تقنية الإرشاد. وعلى الرغم من أنها ليست أقوى بشكل فطري في بيئات ملوثة كما هي مكابح الأسطوانة المغلقة كليًا، فإن التطور المستمر في تصميمها جعلها الخيار المهيمن وغالبًا الأفضل تقريبًا في معظم مهام الكبح الصناعي الحديثة والمتطلبة.