Аварийный и рабочий тормоз крана: отличия и TSG 51
Аварийный тормоз крана отвечает за экстренное торможение и предотвращение падения груза, коэффициент запаса прочности M7~M8≥2,0; рабочий тормоз обеспечивает замедление и остановку при нормальных операциях подъёма и опускания. Механизм подъёма должен быть оснащён не менее чем 2 тормозными системами, из которых минимум 1 — независимый аварийный тормоз. Оба тормоза должны быть полностью независимы в системе управления и не иметь общих электрических цепей.
Компания Келуде Тяжёлая Промышленность при проектировании и производстве мостовых кранов строго соблюдает стандарт двойного тормоза. В механизме подъёма крана тормоз является последним рубежом безопасности. Многие заказчики при выборе и приёмке путают функциональные границы аварийного и рабочего тормозов — первый предназначен для предотвращения падения груза в аварийной ситуации, второй — для замедления и остановки при повседневной эксплуатации. Они принципиально различаются по коэффициенту запаса прочности, контрольной цепи и стандарту приёмки. В данной статье на основе стандарта GB/T 3811 «Нормы проектирования кранов» и TSG 51 — специальных технических требований безопасности к грузоподъёмным машинам системно разбираются ключевые различия и требования к конфигурации и приёмке.
Аварийный тормоз и рабочий тормоз: определение и ключевые отличия
Аварийный тормоз — также называемый экстренным или вспомогательным тормозом, его единственная функция — обеспечить безопасное торможение в аварийной ситуации (например, при превышении скорости, потере питания, отказе рабочего тормоза). Он воздействует непосредственно на барабан или быстроходный вал, предотвращая свободное падение груза. Аварийный тормоз должен иметь независимую контрольную цепь, управляться напрямую модулем F-DQ безопасного PLC и не должен использовать общие контакторы или реле с рабочим тормозом.
Рабочий тормоз — также называемый эксплуатационным или сервисным тормозом, обеспечивает замедление и остановку механизма подъёма при нормальных операциях (подъём, опускание, остановка). Рабочий тормоз обычно устанавливается между электродвигателем и редуктором, управляется преобразователем частоты или контактором и способен выдерживать до 720 пусков/остановок в час в прерывистом режиме работы S3.
Ключевые различия проявляются в четырёх аспектах: коэффициент запаса прочности, место установки, способ управления и стандарт приёмки. В приведённой ниже сравнительной таблице указаны основные технические параметры для механизма подъёма:
| Параметр сравнения | Аварийный Тормоз | рабочий тормоз |
|---|---|---|
| ФункцияПозиционирование | Аварийныйторможение,Защита от падения,Срабатывание только при аварийном состоянии | Нормальный подъем и опусканиеЗамедление,Остановка,Интенсивная работа |
| Коэффициент запаса прочности(Подъём) | M1~M4≥1.5,M5~M6≥1.75,M7~M8≥2.0 | M1~M4≥1.5,M5~M6≥1.75,M7~M8≥2.0(Тот жеСтандарт) |
| Место установки | БарабанКонцевой илиБыстроходный валКонцевой,Автономная установка | Электродвигательиредуктормежду |
| Цепь управления | НезависимыйF-DQБезопасный выход,ирабочий тормозГальваническая развязка | Преобразователь частотыDOКонцевой илиКонтакторУправление |
| Время отклика | ≤100ms(Рекомендуется),Соответствующий требованиям≤300ms | ≤300ms(Нормальный режим работы) |
| Режим работы | Редкое срабатывание(толькоТестированиеи аварийное срабатывание) | S3Прерывистый цикл,в час≤720раз |
Нормативная база и требования к аварийному тормозу
Требования к установке аварийного тормоза регламентируются двумя ключевыми документами: ГОСТ 18443 «Тормоза для кранов» устанавливает требования к выбору и техническим характеристикам тормозов, предписывая обязательную установку двойного тормоза на механизме подъёма, причём один из них должен быть аварийным; TSG Q0002 «Правила технического надзора за безопасностью грузоподъёмных машин» относит наличие двойного тормоза к критическим пунктам инспекционного контроля — механизм подъёма без независимого аварийного тормоза признаётся несоответствующим требованиям.
Согласно стандарту GB/T 3811, расчёт коэффициента запаса прочности аварийного тормоза выполняется на основе статического момента от номинального груза. Выбор типа тормоза определяется режимом работы механизма:
Режимы M1–M4 (лёгкий) — коэффициент запаса прочности механизма подъёма ≥1,5. Допускается применение электромагнитного дискового тормоза или электрогидравлического колодочного тормоза. Аварийный тормоз может быть той же модели, что и рабочий, но должен устанавливаться на противоположном конце вала с физически изолированной цепью управления.
Режимы M5–M6 (средний) — коэффициент запаса прочности ≥1,75. Рекомендуется применение колодочного тормоза с гидравлическим толкателем или дискового тормоза. Фрикционные накладки должны быть выполнены в высокотемпературном исполнении (рабочая температура от –20 до 150 °C), материал тормозного диска — QT500-7 или ZG310-570.
Режимы M7–M8 (тяжёлый/весьма тяжёлый) — коэффициент запаса прочности ≥2,0. В качестве аварийного тормоза обязателен гидравлический дисковый тормоз с резервированием гидравлического контура. В качестве рабочего тормоза допускается гидравлический колодочный тормоз той же спецификации, однако диаметр тормозного диска аварийного тормоза должен быть на один типоразмер больше, что гарантирует способность к самостоятельному торможению.
Для механизма передвижения (мост/тележка) требования к коэффициенту запаса прочности тормоза ниже — достаточно ≥1,25, обычно устанавливается только рабочий тормоз. Однако для механизма передвижения крана у козловых кранов наружной установки следует предусматривать ветрозащитный тормоз (рельсовый зажим или анкерное устройство) в качестве дополнительной меры безопасности.
Приёмочные испытания и требования к проверке
Каждый кран производства «Келуде Тяжёлая Промышленность» перед отгрузкой проходит поэлементную проверку в соответствии с TSG 51 — специальными техническими требованиями безопасности. TSG 51 устанавливает следующие ключевые пункты приёмочного контроля двойного тормоза, невыполнение любого из которых влечёт признание изделия несоответствующим:
- Испытание торможения без нагрузки — при опускании порожнего крюка на максимальной скорости приводится в действие аварийный тормоз; величина проскальзывания при торможении не должна превышать 50 мм. Испытание проводится 3 раза, за результат принимается максимальное значение.
- Испытание торможения с номинальным грузом — при номинальной грузоподъёмности 1,0 груз поднимается на высоту 200 мм, затем приводится в действие аварийный тормоз; проскальзывание ≤50 мм, время срабатывания тормоза ≤300 мс (рекомендуется ≤100 мс).
- Испытание торможения с динамической нагрузкой 1,1 — при нагрузке, составляющей 1,1 номинальной, выполняется полный цикл подъёма и опускания в течение ≥15 минут, после чего приводится в действие аварийный тормоз. Данное испытание проверяет способность тормоза сохранять тормозной момент в нагретом состоянии; проскальзывание не должно превышать 50 мм.
- Проверка независимости цепей управления — при полном отключении электропитания и сигналов управления рабочего тормоза аварийный тормоз должен сохранять способность к самостоятельному срабатыванию. Аналогично, при отключении цепи управления аварийного тормоза рабочий тормоз не должен быть затронут. Контакторы, реле и клеммные колодки обоих тормозов должны быть полностью разделены.
- Контроль износа фрикционных накладок — согласно ГОСТ 33516 «Тормозные диски и накладки для крановых тормозов», коэффициент трения тормозной накладки должен составлять 0,3–0,5; при износе более 50% от первоначальной толщины накладка подлежит обязательной замене. Нормальный тормозной зазор — 0,5–0,8 мм, предельный — 1,0 мм.
По завершении всех испытаний инспекционный орган оформляет специализированный протокол проверки тормозной системы с указанием фактических значений тормозного момента, величины проскальзывания и результатов проверки коэффициента запаса прочности для каждого тормоза. Протокол хранится в составе документации на оборудование.
Регламент технического обслуживания и устранение неисправностей
Стратегии обслуживания аварийного и рабочего тормозов существенно различаются. «Келуде Тяжёлая Промышленность» рекомендует следующий регламент технического обслуживания. Поскольку аварийный тормоз срабатывает крайне редко, основной акцент в его обслуживании делается на «проверке работоспособности»: еженедельно выполняется ручное тестирование срабатывания для подтверждения отсутствия заеданий механизма; ежемесячно проводится испытание под нагрузкой (достаточно лёгкой) с регистрацией динамики проскальзывания при торможении. Для рабочего тормоза, работающего с высокой частотой, приоритетом является «управление износом»: строится кривая скорости износа фрикционных накладок для прогнозирования интервала замены.
Аномальный шум аварийного тормоза — резкий визг при торможении обычно вызван окислением или загрязнением поверхности тормозного диска. Поверхность диска обрабатывается наждачной бумагой зернистостью 400, затем протирается безводным спиртом; после повторного испытания уровень шума ≤85 дБ(А) считается допустимым.
Превышение допустимого проскальзывания рабочего тормоза — при проскальзывании порожнего крюка более 50 мм сначала проверяется тормозной зазор (не должен превышать 1,0 мм), затем проверяется степень износа фрикционных накладок (порог — 50%). Если оба параметра в норме, проверяется усилие гидравлического толкателя на предмет снижения (нижний предел — 80% от номинального усилия).
Аварийный тормоз не отпускает — обычно причиной является перегорание обмоточного провода электромагнита или залипание контактов реле управления. Сопротивление обмотки проверяется мультиметром; при отклонении более ±10% от номинала требуется замена. Сопротивление контактов реле измеряется; при значении более 100 мОм реле подлежит замене.
Дополнительно: Три сценария отказа пневматического тормоза крана: задержка срабатывания на полсекунды, нарушение принципа отказобезопасности, отсутствие огнезащитной диафрагмы в горячем цехе — сравнение характеров отказов и стратегий предотвращения для различных типов тормозов.
Часто задаваемые вопросы
В: Как стандарт GB/T 3811 классифицирует коэффициент запаса прочности аварийного тормоза механизма подъёма?
О: Стандарт устанавливает коэффициент запаса прочности тормоза механизма подъёма в зависимости от режима работы: для режимов M1–M4 — ≥1,5; для режимов M5–M6 — ≥1,75; для режимов M7–M8 — ≥2,0. Для аварийного и рабочего тормозов применяются одинаковые нормы коэффициента запаса прочности, однако аварийный тормоз должен быть установлен независимо с физической изоляцией цепи управления. Для тормоза механизма передвижения коэффициент запаса прочности установлен единым — ≥1,25.
В: Каковы пункты проверки и критерии оценки двойного тормоза согласно TSG 51?
О: TSG 51 требует проведения четырёх проверок для каждого изделия: проскальзывание при торможении без груза ≤50 мм; проскальзывание при торможении с номинальным грузом ≤50 мм при времени срабатывания ≤300 мс; проскальзывание при торможении с динамической нагрузкой 1,1 в нагретом состоянии ≤50 мм; независимость цепей управления (полная электрическая изоляция обоих тормозов). Невыполнение любого из пунктов влечёт признание изделия несоответствующим и запрет на ввод в эксплуатацию. По результатам проверки оформляется специализированный протокол, который хранится в архиве.
В: При какой степени износа фрикционных накладок рабочего тормоза требуется их замена?
О: Согласно ГОСТ 33516, при износе тормозной накладки более 50% от первоначальной толщины требуется обязательная замена; коэффициент трения должен находиться в диапазоне 0,3–0,5. Нормальный тормозной зазор составляет 0,5–0,8 мм, предельный — 1,0 мм. При появлении на поверхности тормозного диска канавок глубиной более 0,5 мм или трещин диск также подлежит замене. Типичный интервал замены при режиме работы S3 составляет 6–12 месяцев.
В: Какие особые требования предъявляются к аварийному тормозу металлургического крана?
О: Мостовой кран для металлургических заводов (класс A7~A8) помимо коэффициента запаса прочности ≥2,0 должен соответствовать следующим требованиям: класс термостойкости фрикционных накладок — H (180°C), тормозной диск оснащается тепловым экраном и системой контроля температуры (порог срабатывания аварийного сигнала — 120°C), диаметр тормозного диска аварийного тормоза на один типоразмер больше, чем у рабочего тормоза. Оба тормоза должны быть подключены к безопасному PLC и обеспечивать мониторинг состояния по протоколу PROFIsafe.
Мостовые краны производства Келуде Тяжёлая Промышленность в стандартной комплектации оснащаются двойной тормозной системой и строго соответствуют требованиям стандарта GB/T 3811 и TSG 51 — специальным техническим требованиям безопасности. Для получения информации о параметрах тормозной системы и вариантах подбора для конкретной модели крана, вы можете ознакомиться с разъяснениями к стандарту GB/T 24811 «Тормоза для кранов» или обратиться к техническим требованиям GB/T 18443 «Тормоза грузоподъёмных кранов».
