Freni a tamburo industriali per decelerazione morbida e mantenimento fail-safe
Panoramica del progetto
Un operatore di logistica portuale ha aggiornato il sistema di frenatura dei suoi meccanismi di gru pesanti per migliorare la sicurezza operativa, la morbidezza della frenata e l’affidabilità a lungo termine. L’applicazione coinvolgeva cicli frequenti di avvio-arresto, carichi inerziali elevati e requisiti rigorosi per il mantenimento e la frenata di emergenza.
I freni a tamburo industriali sono stati scelti come soluzione principale grazie alla loro struttura meccanica robusta, alta capacità di coppia frenante, facilità di manutenzione e costo-efficacia nel ciclo di vita. Il sistema finale combinava freni a tamburo elettro-idraulici per la frenatura di servizio con freni a tamburo elettromagnetici per funzioni di sicurezza e mantenimento.
Sfide applicative
Le operazioni di gru portuali pongono richieste uniche ai sistemi di frenatura:
- Operazione ad alta frequenza: Eventi di frenata ripetuti aumentano il carico termico e l'usura meccanica.
- Decelerazione morbida: Frenate improvvise possono introdurre carichi di shock che accelerano la fatica strutturale.
- Mantenimento affidabile: Il freno deve mantenere saldamente il carico durante la messa in posizione e quando il ponteggio è parcheggiato.
- Comportamento fail-safe: In caso di perdita di energia, il sistema deve passare automaticamente a uno stato di frenata sicuro.
- Efficienza di manutenzione: Minimizzare i tempi di inattività e le manutenzioni complesse.
Progettazione della soluzione
1. Frenatura di servizio: freni a tamburo elettro-idraulici
I freni a tamburo elettro-idraulici sono stati utilizzati come soluzione di frenatura principale. Questo tipo di freno è ampiamente applicato in gru, nastri trasportatori e altre macchine di trasporto perché offre prestazioni di frenata stabili e rilascio rapido, quando combinato con attuatori elettro-idraulici come unità Ed o YT1.
La logica di selezione per questa applicazione includeva:
- Frenatura pesante generica: Serie YWZ4, YWZ8 e YWZ13 per meccanismi di gru standard.
- Mantenimento uniforme dello spazio tra le ganasce e frenata bilanciata: Serie YWZ3B, YWZ9 e YWZ10 dotate di equalizzazione automatica dello spazio tra le ganasce.
- Maggiore margine di sicurezza: Serie YW-P con caratteristiche di frenatura a molla aggiuntive.
- Requisiti di frenatura a due stadi: Serie YW-E, che garantisce una decelerazione fluida durante le fermate normali e una forza frenante potenziata per le fermate di emergenza.
- Vincoli di installazione: Progettazioni YW_L a corsa lunga per applicazioni che richiedono un’escursione estesa dell’attuatore.
- Soluzione di base economica: Serie YW come soluzione standardizzata ed economica.
Questa configurazione ha garantito un comportamento di frenata fluido e controllabile durante cicli di lavoro frequenti, mantenendo tempi di risposta e rilascio rapidi.
2. Sicurezza e mantenimento: freni a tamburo elettromagnetici
I freni a tamburo elettromagnetici sono stati introdotti per gestire funzioni di mantenimento e sicurezza critiche. Questi freni offrono risposta rapida, controllo preciso e logica di sicurezza flessibile, inclusi configurazioni fail-safe.
Configurazioni chiave applicate:
- Freni a tamburo elettromagnetici MW(Z): Applicati a molla e rilasciati elettromagneticamente, garantiscono il mantenimento fail-safe in condizioni di mancanza di energia.
- Opzioni elettromagnetiche DC (ZWZ3 e ZWZA): Selezionato per applicazioni che richiedono caratteristiche di frenata morbide, silenziose e stabili.
- Freni a tamburo elettromagnetici JZ a risparmio energetico: Utilizzato dove si prioritizza la riduzione del consumo energetico e dei costi operativi.
Aggiungendo uno strato di sicurezza dedicato, il sistema ha raggiunto una maggiore sicurezza complessiva e ridondanza.
3. Opzioni di attuazione alternative
Per adattarsi alle diverse condizioni del sito e scenari di retrofit, sono stati considerati metodi aggiuntivi di attuazione dei freni a tamburo:
- Freni a tamburo pneumatici: Adatto per siti con fornitura affidabile di aria compressa.
- Freni a tamburo idraulici (serie TYW): Utilizzato dove sono richieste forze di frenata eccezionalmente elevate e una unità di potenza idraulica è disponibile.
- Freni a tamburo idraulici azionati a pedale (TYWZ2): Applicato come soluzione di frenatura di emergenza o di backup in ambienti senza alimentazione elettrica.
Strategia di implementazione
L’aggiornamento ha seguito un approccio funzionale a livello di sistema piuttosto che concentrarsi esclusivamente sui singoli modelli di freni:
- Separazione di frenatura di servizio e frenatura di mantenimento/sicurezza funzioni.
- Selezione del tipo di freno in base al ciclo di lavoro, ai requisiti di sicurezza e alle fonti di alimentazione disponibili.
- Utilizzo di famiglie di freni a tamburo standardizzati per semplificare la manutenzione e la gestione dei ricambi.
- In linea con i vantaggi intrinseci dei freni a tamburo, tra cui durabilità e facilità di ispezione.
Risultati e benefici operativi
Dopo l’installazione, l’operatore della gru portuale ha ottenuto i seguenti risultati:
- Decelerazione più morbida e più controllata, riducendo gli shock meccanici e migliorando la stabilità operativa.
- Prestazioni di mantenimento affidabili, incluso comportamento fail-safe durante perdita di energia o condizioni di emergenza.
- Migliorata manutenibilità, supportato da design di freni a tamburo standardizzati e ampiamente utilizzati.
- Costi di ciclo di vita ottimizzati, in particolare dove sono stati implementati freni elettromagnetici a risparmio energetico.
Conclusione
Questo progetto dimostra come i freni a tamburo industriali, se scelti e integrati correttamente, forniscano una soluzione efficace per applicazioni di gru pesanti. Combinando freni di servizio elettro-idraulici con freni di mantenimento elettromagnetici fail-safe, il sistema ha raggiunto un risultato equilibrato: operazione fluida, alti margini di sicurezza e affidabilità a lungo termine.
I freni a tamburo industriali rimangono una tecnologia di frenatura comprovata e adattabile per gru portuali, nastri trasportatori e altre macchine industriali pesanti dove l’arresto e il mantenimento affidabili sono critici.
