Общее описание и назначение тормозов ТКГ и ТКТГ
Колодочные тормоза с электрогидравлическим толкателем серий ТКГ и ТКТГ являются одними из наиболее распространённых тормозных устройств в отечественном и международном крановом машиностроении. На протяжении десятилетий эти тормоза служат надёжным инструментом безопасного останова и удержания грузов в механизмах подъёма, передвижения и поворота грузоподъёмных машин.
Аббревиатура ТКГ расшифровывается как «Тормоз Колодочный с Гидротолкателем», ТКТГ — «Тормоз Колодочный Тяжёлый с Гидротолкателем». Уже из названия следует принципиальное различие: серия ТКТГ ориентирована на тяжёлые режимы эксплуатации с повышенными тормозными моментами и предназначена преимущественно для мощных механизмов подъёма крупнотоннажных кранов.
Тормоза обоих типов строятся по единому конструктивному принципу: нормально-замкнутый колодочный тормоз с размыканием колодок при помощи электрогидравлического толкателя. В отсутствие напряжения питания тормоз удерживается в замкнутом состоянии усилием стяжной пружины — это реализует принцип «безопасного отказа», обязательный для любых механизмов подъёма грузов.
Широкое распространение тормозов ТКГ и ТКТГ обусловлено сочетанием нескольких факторов: простотой конструкции, доступностью запасных частей, отработанными методиками расчёта и проектирования, соответствием действующим стандартам на грузоподъёмное оборудование, а также высокой надёжностью в условиях производственной эксплуатации.
Принцип работы тормозов с электрогидравлическим толкателем
Понимание принципа работы электрогидравлического тормоза необходимо для правильного выбора, монтажа и обслуживания оборудования.
В исходном (обесточенном) состоянии тормозные колодки прижаты к поверхности тормозного шкива усилием главной нажимной пружины. Пружина создаёт расчётное усилие замыкания, которое через рычажную систему преобразуется в нормальную силу прижатия колодок к шкиву. Произведение этой силы на коэффициент трения фрикционных накладок и радиус шкива определяет тормозной момент тормоза.
При подаче напряжения питания на электродвигатель гидравлического толкателя масло под давлением перекачивается в рабочий цилиндр, шток толкателя выдвигается и через рычажную систему разводит тормозные колодки, освобождая тормозной шкив. Механизм привода получает возможность работать.
При отключении напряжения — плановом или аварийном — масло сливается обратно в бак толкателя, шток возвращается в исходное положение, и нажимная пружина вновь смыкает колодки, обеспечивая торможение. Время срабатывания тормоза при отключении питания составляет доли секунды и определяется жёсткостью пружины и скоростью слива масла в толкателе.
Электрогидравлический толкатель обеспечивает ряд существенных преимуществ перед электромагнитным приводом: плавное растормаживание без ударов, меньший шум при работе, возможность регулировки хода штока и, следовательно, зазора между колодками и шкивом, а также высокий ресурс при интенсивных циклах включения.
Ключевыми параметрами электрогидравлического толкателя являются усилие на штоке, ход штока, мощность электродвигателя и число включений в час (ПВ%). Для тормозов серий ТКГ и ТКТГ применяются толкатели типа ТЭ, КЭМ и аналогичных серий отечественного и импортного производства.
Тормоза ТКГ для механизма подъёма: серия ТКГ-160 — ТКГ-500
Серия тормозов ТКГ для механизмов подъёма включает пять основных типоразмеров, отличающихся диаметром тормозного шкива (число в обозначении соответствует диаметру шкива в миллиметрах) и, соответственно, тормозным моментом. Все тормоза серии выполнены в нормально-замкнутом исполнении с пружинным замыканием и электрогидравлическим растормаживанием.
Конструкция и основные узлы тормоза ТКГ
Конструктивно тормоза серии ТКГ состоят из следующих основных узлов: сварной или литой станины (рамы), двух симметричных рычагов с шарнирными осями, тормозных колодок с фрикционными накладками, главной нажимной пружины с регулировочной гайкой, электрогидравлического толкателя, регулировочных тяг и болтов.
Станина тормоза изготавливается из стального проката или литья и обеспечивает жёсткость всей конструкции при максимальных нагрузках. Рычаги выполнены из стали и шарнирно закреплены на осях, установленных в станине. Тормозные колодки с накладками из фрикционного материала (тип материала — ретинакс, асбо-металлический или безасбестовый композит) обеспечивают высокий коэффициент трения и стойкость к тепловым нагрузкам.
Регулировка тормоза выполняется изменением натяжения нажимной пружины (регулировка тормозного момента) и положением тяг (регулировка равномерности зазора между колодками и шкивом). Конструкция предусматривает ручное растормаживание на случай отсутствия питания — для аварийного опускания груза или обслуживания механизма.
Технические характеристики тормоза ТКГ-160
Тормоз ТКГ-160 — наименьший типоразмер серии, предназначенный для механизмов подъёма лёгкого и среднего класса нагрузки.
Диаметр тормозного шкива: 160 мм. Тормозной момент: от 100 до 160 Н·м (регулируется затяжкой пружины в указанных пределах). Ширина тормозных колодок: 70 мм. Угол охвата колодок: 70°. Ход штока толкателя: 30–40 мм. Масса тормоза (без толкателя): около 22–25 кг. Габаритные размеры (длина × ширина × высота): приблизительно 530 × 220 × 420 мм. Рекомендуемый электрогидравлический толкатель: ТЭ-16 или ТЭ-25 (усилие на штоке 160–250 Н, ход штока 50 мм). Режим работы толкателя: ПВ 25–40%, до 300 включений в час.
Тормоз ТКГ-160 применяется в механизмах подъёма мостовых кранов грузоподъёмностью до 5 т, а также в лебёдках и подъёмниках лёгкого режима работы.
Технические характеристики тормоза ТКГ-200
Тормоз ТКГ-200 занимает промежуточное положение в серии и рассчитан на механизмы подъёма среднего класса.
Диаметр тормозного шкива: 200 мм. Тормозной момент: от 160 до 315 Н·м. Ширина тормозных колодок: 80 мм. Угол охвата колодок: 70°. Ход штока толкателя: 40–50 мм. Масса тормоза (без толкателя): около 35–40 кг. Габаритные размеры: приблизительно 640 × 260 × 510 мм. Рекомендуемый толкатель: ТЭ-25 или ТЭ-50 (усилие 250–500 Н). Режим работы: ПВ 25–40%, до 300 включений в час.
Применяется в механизмах подъёма мостовых и козловых кранов грузоподъёмностью 5–12,5 т, в электрических талях и монорельсовых тележках.
Технические характеристики тормоза ТКГ-300
Тормоз ТКГ-300 — один из наиболее востребованных типоразмеров серии, широко применяемый в средних и тяжёлых режимах эксплуатации.
Диаметр тормозного шкива: 300 мм. Тормозной момент: от 400 до 800 Н·м. Ширина тормозных колодок: 100 мм. Угол охвата колодок: 70°. Ход штока толкателя: 50–60 мм. Масса тормоза (без толкателя): около 60–70 кг. Габаритные размеры: приблизительно 820 × 340 × 680 мм. Рекомендуемый толкатель: ТЭ-50 или ТЭ-80 (усилие 500–800 Н). Режим работы: ПВ 25–40%, до 240 включений в час.
Тормоз ТКГ-300 применяется в механизмах подъёма мостовых, козловых и портальных кранов грузоподъёмностью 10–32 т, в подъёмных установках металлургических производств.
Технические характеристики тормоза ТКГ-400
Тормоз ТКГ-400 предназначен для тяжёлых режимов работы механизмов подъёма с высокими требованиями к надёжности торможения.
Диаметр тормозного шкива: 400 мм. Тормозной момент: от 800 до 1500 Н·м. Ширина тормозных колодок: 120–140 мм. Угол охвата колодок: 70°. Ход штока толкателя: 60–70 мм. Масса тормоза (без толкателя): около 110–130 кг. Габаритные размеры: приблизительно 1000 × 420 × 840 мм. Рекомендуемый толкатель: ТЭ-80 или ТЭ-160 (усилие 800–1600 Н). Режим работы: ПВ 25–40%, до 180–240 включений в час.
Применяется в механизмах подъёма кранов грузоподъёмностью 32–80 т, в грейферных и магнитных кранах с интенсивным режимом работы (группа режима М5–М7 по ИСО 4301).
Технические характеристики тормоза ТКГ-500
Тормоз ТКГ-500 — максимальный типоразмер серии ТКГ для механизмов подъёма, обеспечивающий наибольший тормозной момент в данной линейке.
Диаметр тормозного шкива: 500 мм. Тормозной момент: от 1500 до 3000 Н·м. Ширина тормозных колодок: 140–160 мм. Угол охвата колодок: 70°. Ход штока толкателя: 70–80 мм. Масса тормоза (без толкателя): около 180–220 кг. Габаритные размеры: приблизительно 1250 × 520 × 1050 мм. Рекомендуемый толкатель: ТЭ-160 или ТЭ-250 (усилие 1600–2500 Н). Режим работы: ПВ 25–40%, до 180 включений в час.
Тормоз ТКГ-500 применяется в механизмах подъёма тяжёлых мостовых и портальных кранов грузоподъёмностью 80–200 т, специальных металлургических кранах, а также в подъёмно-транспортных системах горнодобывающей промышленности.
Тормоза ТКГ-160-1 и ТКГ-200-1 для механизмов передвижения и поворота
Тормоза модификации «-1» в обозначении типоразмеров ТКГ-160-1 и ТКГ-200-1 разработаны специально для применения в механизмах передвижения тележек и мостов кранов, а также в механизмах поворота. Их конструктивное отличие от базовых модификаций обусловлено иными требованиями к характеристикам торможения: в механизмах передвижения и поворота тормоз должен обеспечивать плавный останов без резких динамических нагрузок, чтобы исключить раскачку груза и повреждение конструкций.
Особенности тормоза ТКГ-160-1 и ТКГ-200-1
Главное конструктивное отличие модификации «-1» — применение толкателя с увеличенным ходом штока и, в ряде исполнений, с регулируемым клапаном сброса давления, обеспечивающим регулируемое время нарастания и спада тормозного момента. Это позволяет настроить плавность торможения в соответствии с кинематическими характеристиками конкретного механизма.
Тормозной момент тормозов «-1» настраивается на меньшее значение по сравнению с базовыми модификациями того же диаметра шкива — в соответствии с требованиями к тормозам механизмов передвижения, которые, как правило, должны обеспечивать тормозной момент не более 1,5 статического момента сопротивления передвижению (требование ПБ 10-382-00 и ГОСТ Р 54767).
Тормоз ТКГ-160-1: диаметр шкива 160 мм, тормозной момент 50–100 Н·м, ширина колодок 70 мм, масса около 22–25 кг, габариты аналогичны базовой модификации ТКГ-160.
Тормоз ТКГ-200-1: диаметр шкива 200 мм, тормозной момент 100–200 Н·м, ширина колодок 80 мм, масса около 35–40 кг, габариты аналогичны ТКГ-200.
Применяются в механизмах передвижения тележек мостовых кранов, механизмах передвижения моста козловых кранов, а также в поворотных механизмах башенных и консольных кранов.
Тормоза ТКТГ для подъёма тяжёлых грузов: серия ТКТГ-600М1 — ТКТГ-800М1
Серия тормозов ТКТГ представляет собой тяжёлый класс колодочных тормозов с электрогидравлическим толкателем, предназначенных для механизмов подъёма мощных кранов, специального металлургического и горнодобывающего оборудования. Индекс «М1» в обозначении указывает на модернизацию конструкции по сравнению с исходным вариантом серии — повышены тормозной момент, ресурс и удобство технического обслуживания.
Конструкция и особенности серии ТКТГ
Тормоза серии ТКТГ отличаются от серии ТКГ усиленной несущей конструкцией рамы и рычагов, увеличенной шириной тормозных колодок, более мощными нажимными пружинами и применением тяжёлых электрогидравлических толкателей. В конструкции предусмотрены улучшенные механизмы регулировки зазора и тормозного момента, а также более удобный доступ к фрикционным накладкам для их замены в полевых условиях.
Фрикционные накладки тормозов ТКТГ выполнены из высококачественного безасбестового фрикционного материала, обеспечивающего стабильный коэффициент трения в диапазоне рабочих температур от −40 до +200 °C. Срок службы накладок при номинальных режимах работы составляет не менее 2–3 лет эксплуатации.
Рычажная система тормозов ТКТГ спроектирована с учётом повышенных нагрузок и обеспечивает равномерное распределение усилия замыкания по всей ширине колодки. Шарнирные соединения выполнены с применением бронзовых втулок или подшипников качения — в зависимости от исполнения — для снижения износа при частых циклах работы.
Технические характеристики тормоза ТКТГ-600М1
Тормоз ТКТГ-600М1 — начальный типоразмер тяжёлой серии, обеспечивающий существенно больший тормозной момент по сравнению с ТКГ-500.
Диаметр тормозного шкива: 600 мм. Тормозной момент: от 3000 до 6000 Н·м (регулируется в зависимости от натяжения пружины и выбранного толкателя). Ширина тормозных колодок: 200 мм. Угол охвата колодок: 70°. Ход штока толкателя: 80–100 мм. Масса тормоза (без толкателя): около 350–420 кг. Габаритные размеры: приблизительно 1600 × 680 × 1300 мм. Рекомендуемый толкатель: ТЭ-250 или ТЭ-400 (усилие 2500–4000 Н, ход штока 100–120 мм). Режим работы: ПВ 25–40%, до 120–180 включений в час.
Тормоз ТКТГ-600М1 применяется в механизмах подъёма мощных мостовых кранов грузоподъёмностью 160–320 т, специальных металлургических кранов (разливочных, миксерных), кранов-перегружателей в портах и на металлургических заводах.
Технические характеристики тормоза ТКТГ-700М1
Тормоз ТКТГ-700М1 занимает промежуточное положение в тяжёлой серии и рассчитан на максимальные нагрузки промышленного кранового оборудования.
Диаметр тормозного шкива: 700 мм. Тормозной момент: от 5000 до 9000 Н·м. Ширина тормозных колодок: 220–240 мм. Угол охвата колодок: 70°. Ход штока толкателя: 90–110 мм. Масса тормоза (без толкателя): около 480–560 кг. Габаритные размеры: приблизительно 1850 × 780 × 1500 мм. Рекомендуемый толкатель: ТЭ-400 или ТЭ-630 (усилие 4000–6300 Н). Режим работы: ПВ 25–40%, до 120 включений в час.
Тормоз ТКТГ-700М1 применяется в механизмах подъёма кранов грузоподъёмностью 320–500 т, специальных подъёмных установках горнодобывающей промышленности, судостроительных кранах, а также в подъёмном оборудовании гидро- и атомных электростанций.
Технические характеристики тормоза ТКТГ-800М1
Тормоз ТКТГ-800М1 — максимальный типоразмер серии ТКТГ, обеспечивающий наибольший тормозной момент в линейке и предназначенный для наиболее ответственных и тяжёлых применений.
Диаметр тормозного шкива: 800 мм. Тормозной момент: от 8000 до 15 000 Н·м. Ширина тормозных колодок: 250–280 мм. Угол охвата колодок: 70°. Ход штока толкателя: 100–120 мм. Масса тормоза (без толкателя): около 700–850 кг. Габаритные размеры: приблизительно 2100 × 900 × 1700 мм. Рекомендуемый толкатель: ТЭ-630 или ТЭ-1000 (усилие 6300–10 000 Н). Режим работы: ПВ 25–40%, до 120 включений в час.
Тормоз ТКТГ-800М1 применяется в наиболее тяжёлых и ответственных подъёмных механизмах: кранах-перегружателях в горнодобывающей промышленности, специальных металлургических кранах грузоподъёмностью свыше 500 т, судоподъёмных устройствах, шахтных подъёмных машинах. Это оборудование уровня особо ответственных объектов, где отказ тормоза недопустим, а требования к запасу по тормозному моменту максимальны.
Сравнительные технические характеристики тормозов ТКГ и ТКТГ
Для удобства сравнения и выбора приведём основные технические параметры всех типоразмеров в обобщённом виде.
Серия ТКГ охватывает диаметры тормозных шкивов от 160 до 500 мм и тормозные моменты от 100 до 3000 Н·м. Масса тормозов серии без толкателя варьируется от 22 до 220 кг. Модификации «-1» (ТКГ-160-1, ТКГ-200-1) отличаются сниженным тормозным моментом для применения в механизмах передвижения и поворота.
Серия ТКТГ охватывает диаметры шкивов от 600 до 800 мм и тормозные моменты от 3000 до 15 000 Н·м. Масса тормозов без толкателя составляет от 350 до 850 кг. Все типоразмеры серии предназначены исключительно для механизмов подъёма.
Шаг между соседними типоразмерами по тормозному моменту в обеих сериях составляет приблизительно 1,5–2, что обеспечивает логически последовательный ряд для выбора оптимального типоразмера под конкретную нагрузку без избыточного запаса по тормозному моменту.
Варианты исполнения и монтажные схемы
Тормоза серий ТКГ и ТКТГ выпускаются в нескольких вариантах исполнения, позволяющих адаптировать стандартную конструкцию к конкретным условиям применения.
По расположению электрогидравлического толкателя: тормоза могут поставляться с толкателем, расположенным с левой или правой стороны относительно оси тормозного шкива (при виде со стороны шкива). Это важно при компоновке в стеснённых условиях. При заказе следует указывать сторону расположения толкателя.
По типу применяемого толкателя: тормоза комплектуются толкателями серий ТЭ (производство России и СНГ) или их импортными аналогами. Мощность двигателя толкателя и усилие на штоке выбираются в соответствии с типоразмером тормоза и требуемым тормозным моментом.
По материалу фрикционных накладок: стандартное исполнение предусматривает безасбестовые накладки из синтетического фрикционного материала (типа ФК-24Б или аналогов). По заказу возможна поставка с накладками из ретинакса или других специальных материалов для повышенных температурных нагрузок.
По климатическому исполнению: тормоза могут поставляться в исполнениях «У» (для умеренного климата), «УХЛ» (умеренный и холодный климат, диапазон температур от −40 до +40 °C), «Т» (тропический климат). При работе в условиях повышенной влажности или агрессивных сред применяется усиленное антикоррозионное покрытие.
Монтаж тормозов ТКГ и ТКТГ выполняется на раму или несущую конструкцию привода через стандартные монтажные отверстия в основании рамы тормоза. Ось тормозного шкива должна быть параллельна осям тормозных колодок; допустимое отклонение от соосности — не более 0,3 мм. Регулировка зазора между колодками и шкивом в расторможенном состоянии выполняется в пределах 0,5–1,5 мм на каждую сторону.
Области применения тормозов ТКГ и ТКТГ
Тормоза серий ТКГ и ТКТГ находят применение во всех отраслях, где используется подъёмно-транспортное оборудование с тяжёлым режимом работы.
В металлургической промышленности тормоза устанавливаются на мостовые краны разливочных, обжимных и прокатных цехов, краны-манипуляторы, загрузочные устройства шахтных печей. Условия работы — высокая температура окружающей среды, запылённость, интенсивные циклы включения — предъявляют повышенные требования к надёжности тормозного оборудования.
В портовой и судостроительной промышленности тормоза ТКГ и ТКТГ применяются на портальных кранах, перегрузочных мостах, кранах-перегружателях для навалочных грузов, а также на судовых грузовых кранах. Специфика применения требует исполнения для морского климата с усиленной антикоррозионной защитой.
В горнодобывающей промышленности тормоза устанавливаются на подъёмных машинах шахт, вагоноопрокидывателях, конвейерах с тяжёлым режимом работы, карьерных кранах и перегрузочном оборудовании. Для шахтных применений применяются исполнения с повышенным запасом тормозного момента в соответствии с требованиями Правил безопасности в угольных шахтах.
В машиностроении и общей промышленности тормоза ТКГ применяются на мостовых кранах общего назначения всех грузоподъёмностей — от 1 до 500 т. Этот сегмент является наиболее массовым рынком применения для данной серии тормозов.
В энергетическом секторе тормоза устанавливаются на монтажных кранах гидро- и атомных электростанций, на оборудовании для перемещения реакторных сборок и тяжёлого технологического оборудования.
Соответствие стандартам и нормативной документации
Тормоза серий ТКГ и ТКТГ разрабатывались и производятся в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:
ГОСТ 16081 — Тормоза колодочные с электрогидравлическим толкателем. Технические условия. Этот стандарт является основополагающим для серий ТКГ и ТКТГ и регламентирует основные конструктивные и технические требования к тормозам данного типа.
ГОСТ Р 54767 (ИСО 4301) — Краны грузоподъёмные. Правила и методы расчёта. Классификация механизмов. Определяет методику расчёта требуемого тормозного момента в зависимости от группы режима работы механизма.
ПБ 10-382-00 — Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов. Устанавливает требования к тормозам механизмов подъёма в части кратности тормозного момента к статическому моменту нагрузки (не менее 1,5 для механизмов подъёма группы режима М1–М3, не менее 1,75 — для М4 и выше).
ГОСТ 12.2.011 — Машины строительные, дорожные и землеройные. Общие требования безопасности.
ТУ производителя — технические условия предприятия-изготовителя, регламентирующие требования к материалам, технологии изготовления, методам испытаний и правилам приёмки тормозов.
Все тормоза серий ТКГ и ТКТГ проходят приёмо-сдаточные испытания на предприятии-изготовителе, включающие проверку тормозного момента, герметичности гидравлической системы толкателя, плавности хода рычажной системы и функциональных характеристик в режиме многократного срабатывания.
Выбор тормоза: критерии и практические рекомендации
Правильный выбор тормоза — ответственный этап проектирования подъёмного механизма. Несоответствие тормозного момента фактической нагрузке может привести либо к сползанию груза (при недостаточном моменте), либо к недопустимым динамическим нагрузкам на механизм (при чрезмерном моменте).
Расчёт требуемого тормозного момента выполняется по формуле: Мт = Кт × Мст, где Кт — коэффициент запаса торможения (для механизмов подъёма — 1,5–1,75 в зависимости от группы режима по ГОСТ Р 54767), Мст — статический момент нагрузки на тормозном валу при подъёме номинального груза.
После определения расчётного тормозного момента выбирают типоразмер тормоза из стандартного ряда ТКГ или ТКТГ с ближайшим большим паспортным моментом. При этом следует учитывать, что тормозной момент регулируется в допустимых пределах путём изменения затяжки пружины, а не является фиксированным значением.
При выборе между модификациями ТКГ и ТКГ-«1» необходимо руководствоваться типом механизма: для механизмов подъёма — всегда базовая модификация ТКГ с максимальным расчётным моментом; для механизмов передвижения и поворота — модификация «-1» с уменьшенным моментом и, при необходимости, с регулируемым временем торможения.
Выбор серии ТКТГ вместо ТКГ обоснован, когда расчётный тормозной момент превышает максимальное значение для ТКГ-500 (более 3000 Н·м) или когда диаметр шкива в схеме привода превышает 500 мм.
При сомнениях в правильности выбора рекомендуется проконсультироваться с техническими специалистами завода-изготовителя или сертифицированным дистрибьютором. Производители тормозов, как правило, располагают расчётными программами и базами данных типовых применений, что существенно ускоряет и упрощает подбор оборудования.
Тормоза с электрогидравлическим толкателем серий ТКГ и ТКТГ сочетают в себе проверенную временем конструкцию, широкий модельный ряд типоразмеров и соответствие актуальным нормативным требованиям. Это делает их надёжным и технически обоснованным выбором для проектировщиков и эксплуатационных служб промышленных предприятий, решающих задачи безопасного торможения грузоподъёмных механизмов любой мощности и класса нагрузки.