Jaké typy brzdových zařízení se používají v elektrických pohonech – Svět automatiky – Rozvaděče, frekvenční měniče, regulátory, senzory, elektrické pohony v Novosibirsku

V moderních průmyslových zařízeních hrají elektrické pohony klíčovou roli, protože zajišťují přesné řízení pohybu mechanismů. Efektivní provoz jakéhokoli elektrického pohonu je však nemožný bez spolehlivého brzdového systému, který zaručuje bezpečnost a kontrolu nad procesem zastavení. Zajímavé je, že existuje řada různých brzdových zařízení, z nichž každé má své vlastní jedinečné vlastnosti a oblasti použití. Pochopení jejich charakteristik pomůže nejen vybrat správné zařízení, ale také výrazně zvýšit účinnost celého systému jako celku.

Hlavní typy brzdových systémů v elektrických pohonech

Moderní brzdová zařízení pro elektrické pohony lze rozdělit do několika hlavních kategorií. Každý typ má své vlastní technické vlastnosti a oblasti použití:

• Elektromagnetické brzdy jsou nejběžnějším typem používaným v průmyslových zařízeních.
• Mechanické brzdové systémy jsou tradičním řešením pro mnoho výrobních linek.
• Hydraulické brzdy – používají se u výkonných pohonů s vysokým zatížením
• Pneumatické brzdy – ideální pro potravinářský a farmaceutický průmysl
• Elektrodynamické brzdy – používané ve specializovaných zařízeních

Srovnávací tabulka hlavních charakteristik brzdových systémů:

Principy fungování různých brzdových zařízení

Pojďme se blíže podívat na to, jak fungují různé typy brzdových systémů. Elektromagnetické brzdy fungují na principu vytváření magnetického pole, které tlačí brzdové čelisti na kotouč nebo buben. To zajišťuje rychlé a spolehlivé brzdění, což je obzvláště důležité v automatizovaných systémech. Mechanické brzdy naopak využívají fyzický tlak pružin nebo jiných mechanických prvků k vytvoření brzdné síly.

Hydraulické brzdy jsou výkonné a mají hladký chod. Vytvářejí tlak kapaliny, který se přenáší systémem potrubí do brzdových válců. Pneumatické brzdy fungují na podobném principu, ale místo kapaliny používají stlačený vzduch, díky čemuž jsou obzvláště vhodné pro čistá výrobní prostředí.

Specifika použití brzdových systémů

Volba konkrétního typu brzdového zařízení závisí na mnoha faktorech. U zdvihacích a transportních zařízení se nejčastěji používají elektromagnetické brzdy kvůli jejich spolehlivosti a schopnosti udržet břemeno v případě výpadku proudu. Ve výrobě obráběcích strojů se dává přednost mechanickým systémům kvůli jejich snadné údržbě a relativně nízkým nákladům.

Pro výkonná průmyslová zařízení, jako jsou válcovny nebo těžební zařízení, jsou hydraulické brzdy optimální volbou. Jsou schopny vyvinout obrovskou brzdnou sílu a pracovat v extrémních podmínkách. Pneumatické systémy se používají v potravinářském průmyslu díky své hygieně a schopnosti pracovat ve výbušném prostředí.

Znalecký posudek: Alexander Petrovič Konstantinov

Alexandr Petrovič Konstantinov, přední inženýr průmyslové automatizace s 18 lety praxe, mezinárodní expert v oblasti průmyslové automatizace:
„Na základě mých praktických zkušeností mohu konstatovat, že nejčastější chybou při výběru brzdových zařízení je podcenění provozních podmínek. Například v jednom z projektů si zákazník vybral levné mechanické brzdy pro zařízení pracující ve vysoce vlhkých podmínkách. Důsledkem byly časté poruchy a prostoje. Nahradili jsme je elektromagnetickými systémy s krytím IP65, což problém kompletně vyřešilo.“

Podle odborníka je důležité zvážit i takový parametr, jako je doba odezvy brzdy. „V systémech s vysokými bezpečnostními požadavky, jako jsou například výtahová zařízení, vždy doporučujeme používat kombinované systémy, kde je hlavní elektromagnetická brzda doplněna mechanickou nouzovou brzdou.“

Často kladené otázky o brzdových zařízeních

• Jak často by se měly provádět servis brzdových systémů? Četnost údržby závisí na typu brzdy a provozních podmínkách. U elektromagnetických systémů postačuje roční kontrola, zatímco mechanické systémy vyžadují kontrolu každé 3–6 měsíce.
• Jak zvolit výkon brzdového zařízení? Je nutné zohlednit moment setrvačnosti mechanismu, požadovanou dobu brzdění a součinitel bezpečnosti. Doporučuje se volit brzdu s rezervou výkonu 20-30 % vypočítané hodnoty.
• Co dělat, když se brzdový systém přehřeje? Nejprve zkontrolujte chladicí systém a stav brzdových destiček. V případě potřeby prodlužte intervaly mezi brzdnými cykly nebo nainstalujte přídavné chlazení.

Perspektivy vývoje brzdných technologií

Moderní výzkum se zaměřuje na vytváření účinnějších a spolehlivějších brzdových systémů. Zvláštní pozornost je věnována vývoji inteligentních brzd se schopností autodiagnostiky a předvídání poruch. Nové materiály se zlepšenými třecími vlastnostmi mohou prodloužit životnost brzdových destiček o 40–50 %.

Zajímavý je vývoj hybridních brzdových systémů, které kombinují výhody různých typů brzdění. Například kombinace elektromagnetického a elektrodynamického brzdění umožňuje maximální účinnost s minimálním opotřebením.

Závěr

Stručně řečeno, lze konstatovat, že správná volba brzdového zařízení pro elektrický pohon je složitý úkol, který vyžaduje zohlednění mnoha faktorů. Od typu zařízení a provozních podmínek až po bezpečnostní požadavky a ekonomickou proveditelnost – všechny tyto aspekty je třeba pečlivě analyzovat. Moderní trh nabízí širokou škálu řešení, která dokáží uspokojit jakékoli potřeby průmyslových podniků.

Internetový obchod wautomation.ru nabízí širokou škálu brzdových zařízení pro elektrické pohony za dostupnou cenu a je spolehlivým partnerem při nákupu s rychlým dodáním. Najdete zde jak standardní řešení, tak specializované vybavení pro specifické úkoly vaší výroby.

Hydraulika popisuje přenos energie tekutinami za účelem řízení, pohonu a vytváření pohybu. Hydraulika se používá ve všech oblastech průmyslu a hydraulický olej je druhou nejprodávanější kategorií maziv na světě po motorových olejích.

Aplikace hydraulických olejů

Hydraulické oleje se používají: v mobilních zařízeních jako pohony konstrukčních prvků nebo příslušenství a pro přenos točivého momentu; ve statických průmyslových zařízeních pro hydraulické pohony, hydraulické převody a v systémech cirkulace oleje.

K hlavním úkolům Hydraulické oleje zahrnují: přenos tlaku, mazání prvků systému, odvod tepla.
Hlavní požadavky k oleji: optimální viskozitní charakteristiky, odolnost vůči oxidaci a tepelným vlivům, vlastnosti proti opotřebení.

Hydraulické technologie a prvky

Kapalina je nejdůležitější součástí každého hydraulického systému, druhem konstrukčního prvku, proto se v závislosti na technologii rozlišují dvě kategorie hydraulických kapalin.

Hydrostatické systémy používejte statický tlak, tj. vysoký tlak při nízkém průtoku. Zde se používají hydraulické oleje. Princip systému je založen na Pascalově zákoně: „Tlak působící kdekoli na objem kapaliny vytváří sílu, která se přenáší rovnoměrně všemi směry. Tato síla působí kolmo k jakémukoli povrchu uvnitř kapaliny nebo v kontaktu s ní.“

Hydrodynamické systémy využívají kinetickou energii proudící kapaliny, tj. nízký tlak, ale vysoký průtok. Zde se používají kapaliny přenášející energii, tzv. ATF – kapaliny pro automatické převodovky, ale i kapaliny pro měniče a spojky.

Každý hydraulický systém se skládá z nejdůležitějších součástí:

• čerpadlo a motor pro pohon kapaliny;
• hydraulické válce pro přeměnu tlaku kapaliny na lineární pohyb;
• ventily pro regulaci zahájení a zastavení průtoku kapaliny;
• součásti obvodu: nádoby na kapaliny, potrubí, filtry;
• těsnění, těsnicí kroužky.

Složení hydraulických kapalin

Kapalina se skládá ze základového oleje a přísad, které regulují kvalitu a vlastnosti, a kterých základní olej neobsahuje dostatek k dosažení požadovaných výkonnostních parametrů.

Základové oleje se dělí na minerální (první a druhá skupina), hydrokrakovací (třetí skupina), PAO, esenciální oleje (POE) a polyglykoly (PAG).

S pomocí přísad Zlepšují se následující vlastnosti: odolnost proti stárnutí, zvýšená odolnost proti korozi, snížené opotřebení, zlepšená viskozitní stabilita při změnách teploty, snížené pěnění, zlepšené čisticí vlastnosti, snížený koeficient tření.

Charakteristiky hydraulických kapalin

Hydraulická kapalina působí současně jako pracovní kapalina i mazivo, nicméně jako důležitá součást systému musí plnit i další funkce:

• energie přenosového tlaku a kinetické energie;
• působí jako mazací olej pro přenos sil a krouticích momentů;
• snížit opotřebení kluzných ploch za podmínek okrajového tření;
• minimalizovat tření;
• chránit před korozí;
• odvádět teplo;
• udržovat stabilní viskozitu v daném teplotním rozsahu.

Aby kapaliny mohly tyto funkce plnit, musí splňovat následující požadavky: mít vhodné viskozitní charakteristiky; být stabilní vůči oxidaci a tepelným účinkům; mít protioděrové vlastnosti; mít nízký sklon k pěnění a dobré vlastnosti oddělování vzduchu; mít hydrolytickou stabilitu a dobré vlastnosti oddělování vody; být kompatibilní s materiálem těsnění; být dobře filtrovatelné; splňovat nebo překračovat požadavky výrobce zařízení; chránit proti rezivění a korozi; mít dobrou smykovou stabilitu a dobré vlastnosti za nízkých teplot.

Kritéria výběru

Volba hydraulické kapaliny závisí na podmínkách použití: rozsahu provozních teplot, konstrukci hydraulického systému, typu čerpadla, provozním tlaku a environmentálních normách. Viskozita kapaliny by měla být co nejnižší z doporučených tříd viskozity pro rychlou odezvu systému při aktivaci a také stabilní při změnách teploty a tlaku.

Typ čerpadla ovlivňuje maximální přípustnou viskozitu v mm2/s při studeném startu a minimální viskozitu za zatížení při maximální teplotě 90 °C. U rotačního lamelového čerpadla se tedy při studeném startu používá kapalina s minimální viskozitou, zubové čerpadlo umožňuje použití střední viskozity a pístové čerpadlo používá kapalinu s maximální viskozitou při studeném startu.

Provozní teplota hydraulického oleje obvykle nepřesahuje 60 °C. Výjimkou je hydraulika odolná vůči ohni (jedná se o speciální kategorii hydraulických olejů). Index viskozity se určuje podle normy ASTM D2270 závislostí kinematických viskozit při 40 a 100 C. Určuje se podle vzorce.

Klasifikace a standardizace hydraulických kapalin

Moderní výroba vyžaduje udržování stálých výrobních podmínek a bezproblémový provoz zařízení. Průmyslová zařízení musí často pracovat v teplotním rozsahu od -50 do +150 stupňů Celsia, přičemž musí fungovat bez poruch a nouzových zastavení s minimálními prostoji pro údržbu a opravy. Pro zajištění nepřetržité výroby je nutné správně vybrat mazivo, doplnit ho v požadovaném množství, neustále sledovat netěsnosti a kvalitu materiálu a pravidelně vyměňovat použitý materiál.

Stupně viskozity ISO

Nejdůležitějším faktorem kvality hydraulického oleje je jeho viskozita. Standardizací kvality se zabývá mezinárodní institut ISO, který stanoví mezní hodnoty kinematické viskozity pro každý viskozitní stupeň. Kolísání viskozity by se nemělo odchylovat od průměrné hodnoty o více než 10 %.

Třída viskozity podle ISO((DIN 51 519) Viskozita hydraulického oleje se určuje na základě kinematické viskozity, která je popsána jako poměr dynamické viskozity k hustotě při referenční teplotě 40 °C. Jednotkou měření jsou centistoky neboli mm²/s. Klasifikace popisuje 0 stupňů (tříd) viskozity od 2 do 18 mm²/s. Každá třída se liší od předchozí hodnoty viskozity o 2 %. To znamená, že 1500 = 2 cSt, 50 = 2 cSt, 1,98 = 3 cSt, 2,88 = 5 cSt, 4,6 = 32 cSt.

Norma DIN

Označení oleje používá zkratku písmen a čísel, kde čísla označují třídu viskozity a písmena označují jakost (typ) oleje podle normy DIN 51 502, nejoblíbenější označení typů kapalin jsou uvedena níže.

Н – kapaliny na bázi základových olejů bez přísad pro systémy bez zvláštních požadavků.

HL – na bázi čištěných minerálních základových olejů s aditivy pro zlepšení oxidační stability a ochrany proti korozi. Pro hydrostatické pohonné systémy s vysokým tepelným zatížením vyžadujícím dobré odlučování vody, od -10 do 90 °C.

Hlp – obsahují přísady pro snížení opotřebení a zlepšení protioděrových vlastností. Nejuniverzálnější oleje pro široké použití v běžných hydraulických systémech včetně vysoce zatížených součástí vyžadujících dobrý odvod vody, od -20 do 90 °C.

HVLP – oleje s dalšími aditivy pro zlepšení viskozitno-teplotních charakteristik pro použití v hydrostatických pohonných jednotkách, od -35 do 120 °C. Mají vyšší index viskozity, což z nich činí vhodnější volbu v podmínkách proměnlivých provozních teplot typických pro mobilní zařízení.

Klasifikace AGMA

Americká asociace výrobců maziv vytvořila vlastní klasifikaci viskozity převodových olejů používaných v převodovkách a ozubených převodech. Tato norma se používá v konstrukcích, kde je hydraulický systém propojen s převodovkou. Číslo maziva se určuje od 1 do 13 a je uvedeno na kovovém štítku připevněném k zařízení. Rozsah viskozity se měří také v centistokech a má ekvivalent s některými normami ISO. Norma klade požadavky na materiály z hlediska odolnosti vůči korozi a oxidaci a vysokých mazacích vlastností.

Zároveň je viskozita olejů do automobilových převodovek a automatických převodovek určena klasifikacemi SAE a API. Automobilové převodové oleje lze použít i v průmyslových převodovkách, ale oleje podle specifikací AGMA nelze použít v automobilových převodovkách.

Vliv fyzikálních vlastností olejů na jejich výkonnostní charakteristiky

Viskozita – teplota

Závislost viskozity na teplotě má u hydraulických olejů velký význam. Viskozita prudce roste s klesající teplotou a klesá s rostoucí teplotou. Minimální přípustná viskozita při vysokých teplotách je určena nástupem fáze mezního tření.

Index viskozity je kritériem závislosti viskozity na teplotě; čím vyšší je, tím menší je závislost viskozity na změnách teploty.

Hydraulické oleje na bázi minerálních olejů mají přirozený VI 95-100, syntetické na bázi esterů dosahují maximálních hodnot 140-180 a polyglykoly až 180-200. Index viskozity lze také zvýšit pomocí aditiv.

Hydraulické oleje s vysokým viskozitním indexem umožňují snadné startování, snižují ztráty výkonu při nízkých okolních teplotách a zlepšují těsnění a ochranu proti opotřebení při vysokých provozních teplotách.

Viskozita – tlak

Únosnost mazacího filmu je určena závislostí viskozity produktu na tlaku. Dynamická viskozita kapalných médií se zvyšuje se zvyšujícím se tlakem. Závislost viskozity na tlaku, konkrétně nárůst viskozity s rostoucím tlakem, má pozitivní vliv na měrné zatížení například ložisek, protože viskozita mazacího filmu se zvyšuje vlivem vysokého parciálního tlaku od 0 do 2000 atm. Viskozita minerálního oleje se zvyšuje 30krát.

Stlačitelnost Stlačitelnost hydraulických kapalin na bázi minerálního oleje závisí na teplotě a tlaku. Při standardních teplotách a tlacích lze kapalinu považovat za nestlačitelnou.

Rozpustnost plynu, kavitace

Kapalina může absorbovat plyn do nasycení, rozpuštěný plyn se může z kapaliny uvolňovat v bublinách při nízkém statickém tlaku, dokud není dosaženo nového bodu nasycení. Rychlost, s jakou plyn opouští kapalinu, obvykle překračuje rychlost absorpce. Plyn (vzduch) opouštějící kapalinu ve formě bublin mění nestlačitelnost kapaliny, což může negativně ovlivnit provozní vlastnosti kapaliny. Vzduchové bubliny se také mohou náhle zahřát na vysokou teplotu (adiabatická komprese). Za extrémních podmínek může být dosaženo teploty vznícení kapaliny, plynové bubliny mohou v čerpadlech explodovat, což způsobuje kavitaci a erozi, způsobuje pěnění a vede ke snížení účinnosti systému.

Odvzdušnění

Při vracení hydraulických kapalin do nádrže může proud kapaliny strhávat vzduch v důsledku netěsností v potrubí, zúžení nebo částečného podtlaku. Takto strhnutý vzduch musí být schopen dostat se na povrch kapaliny a být odstraněn ze systému, jinak může při návratu do systému systém poškodit. Odvzdušňovací schopnost oleje se testuje dle normy DIN 51 381.

Pěnění

K povrchovému pěnění dochází, když je rychlost odplyňování vyšší než rychlost praskání vzduchových bublin na povrchu kapaliny, tj. když se vytvoří více bublin, než jich zničí. Pěna snižuje účinnost systému, proto se používají protipěnivé přísady, které snižují povrchové napětí pěny. Negativním způsobem však ovlivňují odplyňovací vlastnosti kapaliny, což může způsobit problémy se stlačitelností a kavitaci, proto se používají ve velmi malém množství.

Deemulgace

Jedná se o schopnost hydraulické kapaliny odpuzovat proniknutou vodu. Voda způsobuje kavitaci v čerpadlech, korozi a urychluje destrukci elastomerů a plastů. Volná voda musí být ze systému co nejrychleji odstraněna. Hydraulická kapalina musí rychle a úplně odpuzovat proniknutou vodu. Deemulgace kapalin obsahujících detergentně-disperzní přísady se stanoví podle normy DIN 51 599.

Bod tuhnutí

Toto je nejnižší teplota, při které si kapalina stále zachovává svou tekutost.

Koroze mědi

testováno dle DIN 51 759. Měď a její slitiny se velmi často používají v hydraulických systémech, selhání jednoho prvku může vést k selhání celého systému. Proto je korozní zkouška mědi na měděném plechu důležitým ukazatelem stability celého systému.

Mezi dalšími faktory ovlivňujícími výkonnostní charakteristiky hydraulických olejů se posuzují: obsah vody, odolnost proti stárnutí, číslo kyselosti, vlastnosti proti opotřebení, smyková odolnost mazacích olejů obsahujících polymery atd.

Závěr

Hydraulické kapaliny jsou nejdůležitějším konstrukčním prvkem hydraulických systémů, které mají značné konstrukční rozdíly v závislosti na místě použití. Hydraulické systémy fungují ve všech průmyslových odvětvích a dokonce i v osobních automobilech. Pohony brzd a spojky, posilovač řízení, tlumiče, automatické převodovky – to jsou typičtí představitelé hydraulických systémů, které plní důležité poslání řízení automobilu. Každá aplikace hydraulického systému má své vlastní vlastnosti a vyžaduje svůj vlastní typ kapaliny se sadou vlastností, které jsou regulovány normami ISO, DIN. Při výběru hydraulického oleje je třeba nejprve zkontrolovat návod k obsluze jednotky a doporučení výrobce zařízení. Dalším krokem je výběr produktu na webových stránkách Oil-Forby na základě charakteristik uvedených v kartě produktu.

Pokud máte jakékoli dotazy, napište nám na adresu [email protected]

Správný výběr a profesionální použití!