Przekładnia z hamulcem lub motoreduktor z dwoma hamulcami

Potrzeby dysponowania podwójnymi hamulcami w jednostkach napędowych nie pojawiają się w aplikacjach napędowych często, aczkolwiek wciąż występują. A są również aplikacje, w których zdublowany hamulec jest wręcz bezdyskusyjnym warunkiem.

Niektórzy producenci motoreduktorów oferują podwójny hamulec zabudowany bezpośrednio na silniku, co nie do końca spełnia oczekiwania użytkowników, gdyż obydwa hamulce działają na ten sam wał napędowy. Wał silnika znajduje się na początku całego ciągu hamowania i zastosowanie na nim dwóch hamulców tylko częściowo zwiększa pewność hamowania. Ponadto w przypadku konieczności wymiany samego silnika lub serwisu hamulców, np. w mechanizmach podnoszenia, niezbędne jest blokowanie urządzenia transportowego w określonej pozycji, co nie zawsze jest łatwe w realizacji. A są też aplikacje, w których z przekładnią musi być połączony specyficzny silnik, który nie ma wersji nawet z pojedynczym hamulcem i trzeba wówczas w ciągu napędowym silnik – napędzane urządzenie instalować osobny hamulec.

Rozwiązaniem dla powyższych potrzeb może być przedstawiona poniżej konstrukcja przekładni kątowej wyposażonej w hamulec pomocniczy w połączeniu z silnikiem posiadającym hamulec podstawowy. Jeśli hamulec przekładni działa na jej stopień pośredni, a hamulec silnika na jej stopień wstępny, to unikamy zagrożeń mogących wystąpić w przypadku zastosowania podwójnego hamulca tylko na wałku silnika.

Zastosowanie dwóch niezależnych hamulców w jednym motoreduktorze wymaga dokonania niezbędnych przeliczeń doborowych oraz potwierdzenia prawidłowości działania wieloma testami. Jednostka napędowa, w szczególności przekładnia, musi dysponować odpowiednią wytrzymałością dla przenoszenia zwiększonych (czy zdublowanych – o tym za chwilę) momentów hamowania. Trzeba również przetestować i sprawdzić występujące opóźnienia w przypadku hamowania obydwoma hamulcami oraz ewentualną interakcję pomiędzy wałami, na których zabudowane są hamulce.

Testy dynamiki hamowania – opuszczanie - tylko hamulec przekładni


 

Testy dynamiki hamowania – opuszczanie - tylko hamulec silnika

Testy dynamiki hamowania – opuszczanie - obydwa hamulce

Testy dynamiki hamowania – podnoszenie - tylko hamulec przekładni

Testy dynamiki hamowania – podnoszenie - tylko hamulec silnika

Testy dynamiki hamowania – podnoszenie - oba hamulce

Wyniki przeprowadzonych testów w pełni potwierdziły skuteczność tego rozwiązania. Otóż zastosowanie dwóch hamulców na różnych stopniach przełożeń przekładni siłą rzeczy nakazuje zróżnicowanie ich momentów hamulcowych, a tym samym i wielkości mechanicznych samych hamulców. A bezpośrednio z wielkościami hamulców związane są czasy ich reakcji, ponieważ hamulce „mniejsze” reagują szybciej niż hamulce „większe”. Oczywiście, jeśli są zainicjowane w tym samym momencie, ponieważ z racji ich niezależności można nimi również niezależnie sterować. Sprawdzony jednak musi być przypadek inicjacji jednoczesnej, czyli pozbawienia zasilania obydwóch hamulców jednocześnie, gdyż nigdy nie można wykluczyć nieprzewidzianego zaniku zasilania.

Zróżnicowane czasy reakcji, czyli wcześniejsze hamowanie mniejszego hamulca silnikowego, a późniejsze większego hamulca sprzężonego bezpośrednio z przekładnią, mają bardzo korzystny wpływ na sam proces hamowania. Korzystny, ponieważ momenty hamowania po zainicjowaniu obydwóch hamulców nie sumują się w pierwszej fazie hamowania, a jedynie pod sam koniec procesu. Tym samym opóźnienia występujące w trakcie hamowania obydwoma hamulcami nie są dwukrotnością opóźnień występujących podczas hamowania np. tylko podstawowym hamulcem silnikowym. Tytułem wyjaśnienia – niemal zawsze potrzebujemy hamowania momentami generującymi minimalne konieczne, a nie maksymalne możliwe opóźnienia. Maksymalne możliwe opóźnienia, a dla ścisłości i przyspieszenia – w urządzeniach oznaczają konieczność ich przewymiarowania oraz ich szybsze zużywanie. Czyli zbytecznie dynamiczniej oznacza niepotrzebnie drożej, a zatem wbrew ekonomicznej logice użytkowników maszyn i urządzeń.

W uzupełnieniu informujemy, że hamulec na przekładni SEW-EURODRIVE jest standardowym hamulcem, jaki stosuje się w silnikach SEW – rzecz jasna większych, odpowiednio do mocy i wymaganych momentów hamujących. Sterowanie hamulcem przekładni odbywa się również z zastosowaniem dowolnego prostownika SEW, obsługującego użyty hamulec. Podobnie, jeśli chodzi o sposób sterowania prostownikiem – w wersji z przerywaniem zasilania tylko po stronie napięcia przemiennego albo w wersji przyspieszonej, z przerywaniem i napięcia przemiennego, i napięcia stałego (za prostownikiem) równocześnie. Podobnie z możliwością używania dźwigni do ręcznego odhamowywania – obowiązują dokładnie te same zasady, co przy sterowaniu hamulcem w silniku SEW.

Opisywana konstrukcja spełnia większość potrzeb, jeśli chodzi o napęd z dwoma hamulcami, a nawet umożliwia więcej. Poniżej przedstawiamy najczęstsze zastosowania przekładni z hamulcem lub motoreduktora z dwoma hamulcami:

W urządzeniach wymagających zdublowanego hamulca ze względów technologicznych, gdzie pewność zatrzymania wpływa na jakość produktu lub redukuje ryzyko strat cennego materiału do produkcji.

W urządzeniach wymagających gwarantowanego bezpieczeństwa dla ludzi (łącznie z aplikacjami z grupy tzw. „safety”).

W aplikacjach wymagających hamowania niższym momentem w trakcie standardowych procesów oraz hamowania pełnym momentem tylko w sytuacjach awaryjnych. Wówczas hamulec na silniku pełni rolę operacyjną, a dołączenie hamulca na przekładni nastąpi tylko w trybie awaryjnym.

W aplikacjach wymagających różnych momentów hamulcowych w zależności od fazy procesu czy pozycji napędzanego urządzenia. Dysponując dwoma niezależnymi hamulcami, mamy do dyspozycji trzy różne momenty hamowania.

W przypadkach wymiany silnika czy serwisu jednego z hamulców nie ma konieczności mechanicznego blokowania maszyny, gdyż robi to drugi z hamulców.

Można łączyć przekładnię z dowolnym silnikiem (lub innym źródłem napędu) nieposiadającym hamulca i mieć możliwość hamowania dzięki hamulcowi sprzężonemu bezpośrednio z przekładnią.

Wciąż zdarzają się przypadki stosowania sprzęgieł z mechaniczną blokadą ruchu wstecznego – popularnie zwane backstopami. Użycie takiego sprzęgła w silniku motoreduktora wyklucza jednoczesne zastosowanie hamulca, a tego ograniczenia nie ma motoreduktor z przekładnią wyposażoną w autonomiczny hamulec. Motoreduktor z przekładnią wyposażoną w hamulec może dysponować i hamulcem, i sprzęgłem jednokierunkowym jednocześnie i to nie działających na jeden i ten sam wał silnika.

Bardzo istotne jest to, że przedstawiane rozwiązanie nie jest kolejnym nowym typem motoreduktora w portfolio naszej Firmy, ale wypraktykowaną kombinacją już istniejących produktów SEW-EURODRIVE, czyli silników, przekładni, hamulców i prostowników. Produkty te w połączeniu umożliwiają użytkownikowi zupełnie nowe możliwości zastosowań.

Rysunki przedstawiają poglądowe wyniki z przeprowadzonych testów, potwierdzających poprawność samej koncepcji i skuteczność opisywanej konstrukcji motoreduktora z podwójnym hamulcem.


 

Testy powtarzalności drogi hamowania – opuszczanie

Testy powtarzalności drogi hamowania – podnoszenie

Jeśli ktokolwiek z Państwa po zapoznaniu się z powyższym materiałem potrzebowałby dodatkowych wyjaśnień, zapraszamy do kontaktu z Działem Technicznym SEW-EURODRIVE Polska. Wszystkim zainteresowanym powyższym rozwiązaniem deklarujemy pełne wsparcie w konfiguracji stosownego napędu – o ile tylko przedstawione nam założenia ją umożliwiają. W wypadku skorzystania z naszej oferty zapewniamy zarówno dostawę kompletnego napędu i sterowania, jak również pomoc przy uruchomieniu czy też np. opomiarowanie funkcjonującej aplikacji, gdyby tylko zaszła taka potrzeba.

Stanisław Nawracaj

Dyrektor Działu Rozwoju Biznesu

SEW-EURODRIVE Polska

SEW-EURODRIVE Polska Sp. z o.o.

ul. Techniczna 5

92-518 Łódź

tel. 42 293 00 00 

e-mail: sew@sew-eurodrive.pl

www.sew-eurodrive.pl