GB/T 22414-2008 «Технические условия и стандарты испытаний тормозных систем подъемных механизмов кранов»

Стандарт GB/T 22414-2008, эквивалентный стандарту ISO 12100-3:2002, является специализированным стандартом для тормозных систем подъемных механизмов кранов. Тормоз подъемного механизма является одним из важнейших элементов безопасности крана — он непосредственно обеспечивает торможение поднимаемого груза, и отказ тормоза приведет к падению груза, что может стать причиной серьезного несчастного случая. Стандарт применяется к проектированию, выбору и испытаниям тормозных систем подъемных механизмов различных типов кранов, включая мостовые, портальные, башенные и передвижные.

Основные требования к тормозной системе

Стандарт предъявляет четкие основные требования к тормозной системе подъемного механизма. Каждый подъемный механизм должен быть оснащен тормозом, тормозной момент которого не должен быть меньше 1,5-кратного номинального подъемного момента (то есть коэффициент безопасности тормоза не должен быть меньше 1,5). Тормоз должен быть установлен на конце высокоскоростного вала редуктора (на выходном валу электродвигателя). Торможение на высокоскоростном валу имеет преимущества в виде быстрой реакции и небольшого тормозного момента, что позволяет использовать тормоз меньшего размера. Тормоз должен быть постоянно замкнутого типа (тормоз с отключением при отключении питания), то есть торможение должно осуществляться под действием силы пружины, а разжатие — под действием электромагнитной или гидравлической силы, что обеспечивает автоматическое зажатие тормоза при отключении питания. Зазор при разжатии тормоза должен регулироваться равномерно, зазор между тормозными накладками с обеих сторон и тормозным барабаном должен находиться в диапазоне 0,5–1,0 мм.

Стандарт также содержит требования к приспособленности тормозов к условиям эксплуатации. Тормоза должны нормально работать при температуре окружающей среды в диапазоне от -20 до +50 °C. Тормоза, используемые в условиях высоких температур (на металлургических кранах), должны быть оснащены теплоизоляцией, а температура поверхности тормоза не должна превышать 150 °C. Тормоза, используемые во влажной или коррозионной среде, должны проходить антикоррозионную обработку. Электромагниты или гидравлические толкатели тормоза должны быть оснащены устройством ручного освобождения — в случае отключения питания или заклинивания тормоза ручное освобождение позволяет плавно опустить груз. Усилие, необходимое для срабатывания устройства ручного освобождения, не должно превышать 300 Н, а ход освобождения должен обеспечивать полное раскрытие тормоза. Тросы или тяги ручного разблокирования должны регулярно проверяться на свободу хода и ход, чтобы предотвратить заклинивание и отказ вследствие длительного простоя. После ручного разблокирования тормоза необходимо вручную вернуть его в нормальное рабочее состояние; категорически запрещается запускать подъемный механизм в разблокированном состоянии.

Расчет и проверка тормозного момента

Стандарт подробно определяет метод расчета тормозного момента. Номинальный тормозной момент Tb тормоза подъемного механизма должен удовлетворять условию: Tb ≥ 1,5 × Tl, где Tl — эквивалентный момент на валу электродвигателя при номинальной грузоподъемности. Tl = (Q + G0) × D / (2 × i × η), где Q — номинальная грузоподъемность, G0 — масса грузоподъемного приспособления, D — диаметр барабана, i — передаточное число редуктора, η — КПД механизма. Коэффициент безопасности торможения 1,5 является более строгой требованиями по сравнению с положениями стандарта GB/T 3811 — для механизмов подъема класса работы A6 и выше или важных механизмов подъема стандарт рекомендует повысить коэффициент безопасности до 1,8–2,0. В случае конфигурации с двумя тормозами (рабочий тормоз + аварийный тормоз) тормозной момент каждого тормоза должен отдельно соответствовать вышеуказанным требованиям, чтобы обеспечить возможность безопасного торможения одним из тормозов в случае выхода из строя другого.

Скольжение при торможении является прямым показателем тормозных характеристик. Согласно стандарту, при номинальной нагрузке скольжение при торможении после срабатывания тормоза не должно превышать скорость подъема, деленную на 65 (т. е. S ≤ v/65, где v — номинальная скорость подъема, м/мин). Например, для крана со скоростью подъема 8 м/мин допустимый проскальзывание не должно превышать 8/65 = 123 мм. Измерение проскальзывания тормоза следует проводить в нагретом состоянии тормоза (после достижения теплового равновесия в режиме непрерывной работы), поскольку коэффициент трения холодного и нагретого тормоза различается. Измерение следует проводить после стабилизации подвешенного груза и срабатывания тормоза; необходимо выполнить три последовательных измерения и взять среднее значение в качестве основания для приемки. Если измеренное значение превышает допустимое, следует выяснить причину, проверив зазор тормоза, состояние поверхности тормозного барабана (наличие или отсутствие масляных загрязнений) и настройку давления пружины.

Типы тормозов и требования к материалам

Стандарт содержит рекомендательные положения относительно типов тормозов подъемных механизмов. В качестве тормозов подъемных механизмов рекомендуется использовать колодочные (с тормозными колодками) или дисковые тормоза. Колодочные тормоза отличаются простой конструкцией, большим тормозным моментом и удобством обслуживания, поэтому в настоящее время являются наиболее широко распространенным типом тормозов в подъемных механизмах кранов. Дисковые тормоза обеспечивают плавный тормозной момент, обладают хорошими теплоотводящими свойствами и низким уровнем шума при торможении, поэтому они подходят для случаев, когда предъявляются высокие требования к плавности торможения (например, при прецизионных подъемных работах). В качестве тормозных накладок следует выбирать асбестосодержащие фрикционные материалы (например, полуметаллические или спеченные металлические материалы) с коэффициентом трения в диапазоне 0,35–0,45, обладающие хорошей термостойкостью и не выделяющие вредной пыли. Материал тормозного колеса должен быть не ниже ZG340-640 или стали марки 45, твердость тормозной поверхности — HB 280–320, глубина закаленной зоны — не менее 3 мм. Радиальное биение тормозного колеса не должно превышать 0,05 мм, а шероховатость рабочей поверхности Ra — 1,6 мкм.

Требования стандарта к тормозным пружинам: следует использовать цилиндрические спиральные сжимаемые пружины, изготовленные из стали 60Si2Mn или 50CrV, прошедшие закалку и отпуск. Отклонение свободной высоты пружины не должно превышать ±3%, а отклонение деформации под рабочей нагрузкой от расчетного значения — ±5%. После 100 000 циклов сжатия под максимальной рабочей нагрузкой пружина не должна иметь остаточной деформации или усталостного разрушения. Электромагнит или гидравлический толкатель тормоза должны обладать достаточным усилием притяжения и ходом, чтобы обеспечивать надёжное раскрытие тормоза при номинальном напряжении (в диапазоне колебаний от -15% до +10%). Марка гидравлического масла для тормозов с гидравлическим толкателем должна выбираться в зависимости от температуры окружающей среды — для низкотемпературных условий следует использовать гидравлическое масло с низкой температурой застывания, а для высокотемпературных условий — гидравлическое масло с высокой вязкостью. Тормоз должен быть оснащён устройством автоматической компенсации износа тормозных накладок или ручной регулировки, обеспечивающим стабильность тормозного зазора в пределах износа накладок, не превышающего 50% от первоначальной толщины.

Сравнительная таблица параметров и конфигураций тормозных систем

В приведенной ниже сравнительной таблице обобщены основные требования стандарта к параметрам тормозной системы подъемного механизма; она служит справочным материалом для пользователей при выборе оборудования, приемочных испытаниях и проведении ежедневных проверок.

Часто задаваемые вопросы