Барабанные тормоза SIBRE серии TM-I 40 / TM-I 60: полный технический обзор электромагнитных тормозов пружинного замыкания
В современном промышленном производстве электромагнитные тормоза пружинного замыкания занимают особое место среди тормозных систем для грузоподъёмного и технологического оборудования. Их главное преимущество — сочетание принципа fail-safe (автоматического замыкания при потере питания) с электрическим управлением, легко интегрируемым в стандартные системы автоматизации. Барабанные тормоза SIBRE серии TM-I 40 и TM-I 60 являются именно такими устройствами: пружинное замыкание с растормаживанием электромагнитным соленоидом, соответствие американскому стандарту AISE 11, диапазон тормозных моментов от 50 до 5500 Нм в шести типоразмерах.
Документальная база серии — лист данных M 1501 372 E-EN-2010-03 компании SIBRE Siegerland-Bremsen GmbH (Auf der Stücke 1–5, D-35708 Haiger, Германия). Обозначения TM-I 40 и TM-I 60 соответствуют двум температурным диапазонам одной конструктивной серии: TM-I 40 рассчитан на температуру окружающей среды 0–40 °C, TM-I 60 — на расширенный диапазон 0–60 °C. Механическая конструкция тормозов идентична, различие состоит только в типах применяемых соленоидов и соответственно в допустимых тормозных моментах при повышенной температуре.
Что такое тормоз серии TM-I и его место в линейке SIBRE
Аббревиатура TM-I расшифровывается как Trommelbackenbremse mit elektromagnetischem Antrieb (барабанный колодочный тормоз с электромагнитным приводом). Принцип работы — нормально замкнутый: при отсутствии электрического тока на соленоиде тормоз замкнут под действием пружин. При подаче напряжения соленоид создаёт электромагнитное усилие, преодолевающее силу пружин и освобождающее тормозные колодки от барабана. При отключении питания — в том числе аварийном — тормоз мгновенно замыкается.
По принципу действия серия TM-I занимает промежуточное положение между серией SBM (ручное управление маховиком) и серией THi (пружинное замыкание с гидравлическим растормаживанием). Электромагнитное растормаживание является предпочтительным решением в тех случаях, когда требуется интеграция в электрическую систему управления без применения гидравлики — что особенно актуально для оборудования, не оснащённого централизованной гидросистемой.
Соответствие стандарту AISE 11 (Association of Iron and Steel Engineers) указывает на ориентацию серии на рынок США и на оборудование металлургической промышленности, для которой этот стандарт является базовым. Вместе с тем конструктивные параметры тормозов серии TM-I вполне применимы в широком международном контексте.
Важная особенность серии: указанные в листе данных тормозные моменты доступны исключительно в сочетании с блоком управления соленоидом SCU (Solenoid Control Unit) согласно листу данных M 1501376. Соленоиды серии TM-I должны подключаться только через блок SCU — это обязательное условие корректной работы.
Конструктивные особенности и принцип работы
Тормоза серии TM-I построены на основе двухколодочной рычажной конструкции с симметричным охватом барабана — аналогично сериям THi и SBM. Замыкание тормоза осуществляется пружинами, создающими необходимое усилие прижима колодок. Растормаживание обеспечивается электромагнитным соленоидом серии GH, который при подаче напряжения развивает тяговое усилие, преодолевающее силу пружин.
Коэффициент трения фрикционных накладок принят равным μ = 0,4 — стандартное значение для промышленных накладок. Масса тормозов в листе данных указана без соленоида (kgs* = without solenoid): от 19 кг для TM-I 8 до 206 кг для TM-I 23.
Соленоиды серии GH выпускаются в четырёх типоразмерах: GH 140, GH 160, GH 180 и GH 245. Выбор типоразмера соленоида определяет максимальный тормозной момент при заданном типоразмере барабана — чем крупнее соленоид, тем большее усилие он развивает и тем выше допустимый тормозной момент. Это позволяет гибко настраивать тормоз под конкретные требования без замены механической части. Подключение соленоида осуществляется через блок управления SCU, который обеспечивает оптимальный режим подачи тока (форсированный пуск с последующим снижением до удерживающего тока), что критически важно для надёжного и быстрого растормаживания.
Среди ключевых конструктивных элементов серии: стальной сварной корпус, обеспечивающий высокую жёсткость конструкции; сменные фрикционные накладки тормозных колодок, допускающие замену без полного демонтажа тормоза; регулировочные элементы для настройки зазора между колодками и барабаном. Опционально доступны устройство компенсации износа накладок (wear compensator device) и концевые выключатели для индикации состояния тормоза.
Условия эксплуатации: температура окружающей среды 0–40 °C (серия TM-I 40) или 0–60 °C (серия TM-I 60), относительная влажность не более 70% без конденсации.
Технические характеристики и типоразмеры серии TM-I
Серия включает шесть типоразмеров, обозначаемых по диаметру барабана в дюймах: TM-I 8, TM-I 10, TM-I 13, TM-I 16, TM-I 19 и TM-I 23 (8, 10, 13, 16, 19 и 23 дюйма соответственно, что соответствует барабанам 203, 254, 330, 406, 482 и 584 мм). Ниже приведены подробные характеристики для каждого типоразмера.
Важно: для каждого типоразмера представлены тормозные моменты для обеих температурных версий — TM-I 40 (0–40 °C) и TM-I 60 (0–60 °C). При повышенной рабочей температуре соленоид развивает меньшее усилие, поэтому максимальные тормозные моменты для версии TM-I 60 ниже, чем для TM-I 40.
TM-I 8 — начальный типоразмер серии (барабан 203 мм / 8 дюймов)
Типоразмер TM-I 8 является наименьшим в серии и предназначен для лёгких и средних нагрузок. Применяется с единственным типоразмером соленоида — GH 140.
Диаметр барабана: 203 мм. Масса без соленоида: 19 кг.
Тормозной момент для версии TM-I 40 (0–40 °C): при соленоиде GH 140 — от 50 до 300 Нм.
Тормозной момент для версии TM-I 60 (0–60 °C): при соленоиде GH 140 — от 50 до 225 Нм.
Полные габаритные размеры (мм): A = 640, B = 160, C = 515, D = 203, E = 170, F = 190, G = 160, H = 475, J = 146, K = 83, L = 178, M = 115, N = 10, P = 83, Q = 76, R = 96, d = 17,5.
Применяется в лёгких кранах-балках, монорельсовых тельферах, подъёмных механизмах технологического оборудования и вспомогательных приводах. При работе в условиях повышенной температуры (до 60 °C) максимальный тормозной момент снижается с 300 до 225 Нм — это необходимо учитывать при проектировании.
TM-I 10 — три варианта соленоида (барабан 254 мм / 10 дюймов)
Типоразмер TM-I 10 предлагает три типоразмера соленоида — GH 140, GH 160 и GH 180 — что обеспечивает широкий диапазон тормозных моментов на одной механической платформе.
Диаметр барабана: 254 мм. Масса без соленоида: 30 кг.
Тормозной момент для версии TM-I 40 (0–40 °C): при соленоиде GH 140 — от 40 до 325 Нм, при GH 160 — от 40 до 450 Нм, при GH 180 — от 100 до 850 Нм.
Тормозной момент для версии TM-I 60 (0–60 °C): при GH 140 — от 40 до 245 Нм, при GH 160 — от 40 до 335 Нм, при GH 180 — от 100 до 635 Нм.
Полные габаритные размеры (мм): A = 760–800, B = 160–195, C = 595, D = 254, E = 210, F = 202, G = 170, H = 570–580, J = 158, K = 102, L = 213, M = 133, N = 33, P = 95, Q = 89, R = 113, d = 17,5.
Особенность типоразмера: монтажный размер N = 33 мм (против 10 мм у TM-I 8) указывает на изменение посадочного места для данного типоразмера. Применяется в мостовых кранах малой грузоподъёмности, лебёдках подъёмных платформ и конвейерных системах.
TM-I 13 — оптимальный диапазон средних нагрузок (барабан 330 мм / 13 дюймов)
Типоразмер TM-I 13 обеспечивает тормозной момент до 1700 Нм при использовании соленоида GH 180 в версии TM-I 40. Три типоразмера соленоида GH 140, GH 160 и GH 180 позволяют гибко подбирать конфигурацию.
Диаметр барабана: 330 мм. Масса без соленоида: 50 кг.
Тормозной момент для версии TM-I 40 (0–40 °C): при соленоиде GH 140 — от 70 до 550 Нм, при GH 160 — от 75 до 1050 Нм, при GH 180 — от 90 до 1700 Нм.
Тормозной момент для версии TM-I 60 (0–60 °C): при GH 140 — от 70 до 412 Нм, при GH 160 — от 75 до 780 Нм, при GH 180 — от 90 до 1275 Нм.
Полные габаритные размеры (мм): A = 885–925, B = 160–195, C = 700, D = 330, E = 260, F = 286, G = 206, H = 650–660, J = 228, K = 146, L = 251, M = 160, N = 37, P = 146, Q = 140, R = 135, d = 21,5.
Применяется в кранах-штабелёрах, козловых кранах малой грузоподъёмности, механизмах горизонтального перемещения и технологических подъёмниках металлургических предприятий.
TM-I 16 — четыре варианта соленоида (барабан 406 мм / 16 дюймов)
Типоразмер TM-I 16 предлагает максимальное число вариантов соленоида в серии — четыре типоразмера: GH 140, GH 160, GH 180 и GH 215. Максимальный тормозной момент достигает 2750 Нм при соленоиде GH 215 в версии TM-I 40.
Диаметр барабана: 406 мм. Масса без соленоида: 85 кг.
Тормозной момент для версии TM-I 40 (0–40 °C): при GH 140 — от 80 до 575 Нм, при GH 160 — от 100 до 1100 Нм, при GH 180 — от 100 до 1800 Нм, при GH 215 — от 125 до 2750 Нм.
Тормозной момент для версии TM-I 60 (0–60 °C): при GH 140 — от 80 до 430 Нм, при GH 160 — от 100 до 825 Нм, при GH 180 — от 100 до 1350 Нм, при GH 215 — от 125 до 2060 Нм.
Полные габаритные размеры (мм): A = 1030–1075, B = 160–240, C = 860, D = 406, E = 315, F = 328, G = 260, H = 765–775, J = 274, K = 190, L = 308, M = 199, N = 32, P = 172, Q = 165, R = 167, d = 26.
Применяется в мостовых кранах средней грузоподъёмности, механизмах подъёма башенных кранов, прокатных производствах и металлургическом оборудовании.
TM-I 19 — высоконагруженные применения (барабан 482 мм / 19 дюймов)
Типоразмер TM-I 19 обеспечивает тормозной момент до 3400 Нм в версии TM-I 40 при соленоиде GH 215. Минимальный тормозной момент (усилие пружин) для всех вариантов соленоида составляет 200 Нм, что гарантирует надёжное аварийное торможение при отключении питания.
Диаметр барабана: 482 мм. Масса без соленоида: 130 кг.
Тормозной момент для версии TM-I 40 (0–40 °C): при GH 160 — от 200 до 1400 Нм, при GH 180 — от 200 до 2300 Нм, при GH 215 — от 200 до 3400 Нм.
Тормозной момент для версии TM-I 60 (0–60 °C): при GH 160 — от 200 до 1050 Нм, при GH 180 — от 200 до 1725 Нм, при GH 215 — от 200 до 2500 Нм.
Полные габаритные размеры (мм): A = 1215–1225, B = 195–240, C = 1025, D = 482, E = 385, F = 419, G = 292, H = 870, J = 330, K = 235, L = 337, M = 242, N = 13, P = 222, Q = 216, R = 202, d = 27.
Применяется в металлургическом производстве, тяжёлых кранах-балках, портальных кранах и специальном подъёмном оборудовании горнодобывающей отрасли.
TM-I 23 — максимальный типоразмер серии (барабан 584 мм / 23 дюйма)
Типоразмер TM-I 23 является наибольшим в серии TM-I и предназначен для самых тяжёлых промышленных применений. Максимальный тормозной момент достигает 5500 Нм в версии TM-I 40 при соленоиде GH 245. Минимальный тормозной момент (усилие пружин) для обоих вариантов соленоида составляет 500 Нм.
Диаметр барабана: 584 мм. Масса без соленоида: 206 кг.
Тормозной момент для версии TM-I 40 (0–40 °C): при GH 215 — от 500 до 3300 Нм, при GH 245 — от 500 до 5500 Нм.
Тормозной момент для версии TM-I 60 (0–60 °C): при GH 215 — от 500 до 2475 Нм, при GH 245 — от 500 до 4125 Нм.
Полные габаритные размеры (мм): A = 1365, B = 240, C = 1190, D = 584, E = 465, F = 485, G = 388, H = 1000, J = 406, K = 298, L = 403, M = 295, N = 15, P = 286, Q = 279, R = 244, d = 33.
Высокое усилие пружин (минимальный момент 500 Нм) обеспечивает надёжную аварийную фиксацию даже при полном отключении электропитания. Применяется в тяжёлых металлургических кранах, портальных кранах, шахтных подъёмниках и специальном оборудовании.
Сводная таблица типоразмеров серии TM-I
| Тип | D (мм/дюйм) | C (мм) | H (мм) | Соленоид | MBr 40°C (Нм) | MBr 60°C (Нм) | d (мм) | Масса* (кг) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TM-I 8 | 203 / 8″ | 515 | 475 | GH 140 | 50–300 | 50–225 | 17,5 | 19 |
| TM-I 10 | 254 / 10″ | 595 | 570–580 | GH 140–180 | 40–850 | 40–635 | 17,5 | 30 |
| TM-I 13 | 330 / 13″ | 700 | 650–660 | GH 140–180 | 70–1700 | 70–1275 | 21,5 | 50 |
| TM-I 16 | 406 / 16″ | 860 | 765–775 | GH 140–215 | 80–2750 | 80–2060 | 26 | 85 |
| TM-I 19 | 482 / 19″ | 1025 | 870 | GH 160–215 | 200–3400 | 200–2500 | 27 | 130 |
| TM-I 23 | 584 / 23″ | 1190 | 1000 | GH 215–245 | 500–5500 | 500–4125 | 33 | 206 |
*Масса указана без соленоида. Коэффициент трения фрикционных накладок μ = 0,4. MBr 40°C — диапазон тормозных моментов для версии TM-I 40 (при максимальном соленоиде). MBr 60°C — для версии TM-I 60 (при максимальном соленоиде).
Типоразмеры соленоидов серии GH
Выбор соленоида является ключевым параметром при заказе тормоза TM-I. Соленоиды серии GH выпускаются четырёх типоразмеров — GH 140, GH 160, GH 180 и GH 245 — и различаются тяговым усилием и габаритами. Более крупный соленоид обеспечивает большее усилие растормаживания, а значит, и более высокий допустимый тормозной момент при заданном типоразмере тормоза.
Соленоид GH 140 — минимальный типоразмер, применяется на всех типоразмерах тормозов от TM-I 8 до TM-I 16 при относительно небольших тормозных моментах. Соленоид GH 160 — средний типоразмер, обеспечивает промежуточные значения тормозных моментов в типоразмерах TM-I 10–19. Соленоид GH 180 — применяется в типоразмерах TM-I 10–19 для получения высоких тормозных моментов при умеренных температурных требованиях. Соленоид GH 215 — применяется в трёх наибольших типоразмерах: TM-I 16, TM-I 19 и TM-I 23. Соленоид GH 245 — максимальный, применяется исключительно в TM-I 23 для достижения тормозного момента до 5500 Нм.
При повышении рабочей температуры окружающей среды от 40 до 60 °C тяговое усилие соленоида снижается вследствие роста активного сопротивления обмотки. Это приводит к пропорциональному снижению максимального тормозного момента, как это отражено в отдельной таблице для версии TM-I 60 в листе данных.
Блок управления соленоидом SCU
Ключевым требованием к применению тормозов серии TM-I является обязательное использование блока управления соленоидом SCU (Solenoid Control Unit) в соответствии с листом данных M 1501376. Указанные в технической документации тормозные моменты достижимы исключительно при подключении соленоидов через блок SCU.
Блок SCU реализует оптимальный режим питания соленоида: при подаче команды на растормаживание SCU кратковременно подаёт повышенное напряжение для быстрого притяжения якоря соленоида (форсированный режим), после чего автоматически снижает ток до удерживающего уровня. Это обеспечивает быстрое и надёжное растормаживание при минимальном нагреве обмотки в удерживающем режиме.
При заказе тормоза необходимо дополнительно указывать входное напряжение для SCU — данный параметр определяет тип блока управления. Пренебрежение этим требованием и подключение соленоидов напрямую к сети без SCU недопустимо, поскольку не обеспечивает нормируемых тормозных моментов и может привести к перегреву обмоток соленоида.
Варианты исполнения и дополнительные опции
Серия TM-I предлагается в двух базовых температурных исполнениях и допускает ряд опций для адаптации к конкретным условиям эксплуатации.
Исполнение TM-I 40 — стандартное исполнение для нормальных производственных условий с температурой окружающей среды 0–40 °C. Обеспечивает максимальные тормозные моменты серии — до 5500 Нм для типоразмера TM-I 23 с соленоидом GH 245. Предназначено для применений в закрытых производственных помещениях с нормируемыми условиями эксплуатации.
Исполнение TM-I 60 — исполнение для повышенных температур окружающей среды 0–60 °C. При прочих равных параметрах обеспечивает несколько более низкие максимальные тормозные моменты по сравнению с TM-I 40 вследствие сниженного усилия соленоидов при высокой температуре. Рекомендуется для применений вблизи печей, в литейных цехах, в условиях тропического климата и на открытых производственных площадках в жарких регионах.
Устройство компенсации износа накладок (wear compensator device) — опция, которая автоматически поддерживает постоянный зазор между фрикционными накладками и барабаном по мере износа. Исключает необходимость периодической ручной регулировки зазора, что особенно важно при высокой частоте циклов торможения. При заказе указывается явно: «with wear compensator device».
Дополнительные опции включают концевые выключатели для индикации состояний «тормоз замкнут» и «тормоз разомкнут», что обеспечивает интеграцию в систему ПЛК и защитные блокировки. Возможно исполнение с защитным покрытием корпуса для повышенной влажности и агрессивных сред, а также специальные фрикционные накладки с повышенной термостойкостью.
Правила заказа и кодировка обозначений
При оформлении заказа производитель требует указывать следующие параметры. Первый — тип тормоза и типоразмер соленоида в формате: TM-I-40-13-GH160, где 40 — температурное исполнение (40 или 60 °C), 13 — типоразмер барабана (в дюймах), GH160 — типоразмер соленоида. Второй — наличие или отсутствие устройства компенсации износа. Третий — дополнительные опции. Четвёртый — входное напряжение для блока SCU.
Например, обозначение TM-I-60-16-GH215 означает: барабанный тормоз TM-I в исполнении для 60 °C, барабан 16 дюймов (406 мм), соленоид GH 215. В сочетании с блоком SCU данная конфигурация обеспечит тормозной момент от 125 до 2060 Нм.
Области применения барабанных тормозов SIBRE TM-I
Сочетание принципа fail-safe с электрическим управлением делает серию TM-I оптимальным выбором для автоматизированного оборудования, не оснащённого гидросистемой. Диапазон тормозных моментов от 50 до 5500 Нм охватывает широкий спектр промышленного оборудования.
Металлургическое производство является основной сферой применения, на что указывает соответствие стандарту AISE 11. Мостовые краны сталелитейных цехов, краны-тележки конверторных отделений, кантователи слябов и заготовок, подъёмники загрузочных устройств нагревательных печей — типичные применения серии TM-I на металлургических предприятиях. Исполнение TM-I 60 позволяет работать вблизи источников тепла без снижения надёжности.
Подъёмно-транспортное машиностроение — второй по значимости сектор. Мостовые краны, козловые краны и кран-балки оснащаются тормозами серии TM-I на механизмах подъёма и передвижения. Электромагнитный привод обеспечивает быстрое и надёжное растормаживание, легко управляемое от стандартных контроллеров крана без отдельной гидросистемы.
В горнодобывающей промышленности тормоза серии TM-I применяются на ленточных конвейерах с наклонными трассами, подъёмных лебёдках и механизмах транспортирования горной массы. Автоматическое аварийное замыкание при отключении питания является обязательным требованием для данных применений.
В целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности намоточные и размоточные устройства для рулонных материалов, лебёдки натяжных устройств и приводы транспортирующих систем используют тормоза серии TM-I в качестве рабочих и аварийных тормозных устройств.
В портовом и судовом оборудовании тормоза TM-I применяются в тех случаях, когда предпочтительна электрическая интеграция по сравнению с гидравлической. Швартовные лебёдки, подъёмные устройства якорных механизмов и грузовые лебёдки судовых кранов — типичные применения. Версия TM-I 60 обеспечивает работу в условиях тропического климата.
В строительной технике башенные краны и подъёмники для строительных материалов с электрическим управлением закономерно оснащаются тормозами с электромагнитным растормаживанием. Серия TM-I органично вписывается в электрическую схему управления таких машин.
Соответствие стандартам и нормативным требованиям
Барабанные тормоза SIBRE серии TM-I разработаны и изготовлены в соответствии с рядом нормативных документов.
AISE 11 (Association of Iron and Steel Engineers, Standard No. 11) — американский стандарт для тормозов металлургического оборудования. Соответствие данному стандарту указано в наименовании листа данных: «per AISE 11 standard» и является подтверждением ориентации серии на металлургический сектор. Стандарт регламентирует конструктивные параметры, методологию расчёта, требования к испытаниям и приёмке тормозов для оборудования стальных заводов.
Директива по машинному оборудованию 2006/42/EC — требования ЕС к безопасности конструкции и документации. Система менеджмента качества SIBRE сертифицирована по ISO 9001, что обеспечивает стабильность характеристик продукции и прослеживаемость производства.
ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъёмные сооружения» (Россия) — тормоза серии TM-I по конструктивным характеристикам соответствуют требованиям российских федеральных норм к тормозным устройствам грузоподъёмных кранов. При поставке на объекты повышенной опасности в России и СНГ возможна дополнительная документация для экспертизы промышленной безопасности.
Преимущества барабанных тормозов SIBRE серии TM-I
Принцип fail-safe с электрическим управлением — автоматическое замыкание при потере электропитания гарантирует безопасность персонала и сохранность грузов в любой аварийной ситуации при простоте интеграции в электрические системы управления без гидравлики.
Два температурных исполнения — версии TM-I 40 и TM-I 60 охватывают все типичные производственные условия, включая работу в горячих цехах и тропическом климате. Гибкий выбор соленоида — четыре типоразмера соленоидов GH для каждого механического корпуса тормоза позволяют получить широкий диапазон тормозных моментов без замены основной конструкции.
Соответствие AISE 11 обеспечивает применимость на американском рынке и на предприятиях, работающих по международным стандартам металлургической отрасли. Блок SCU гарантирует оптимальный режим управления соленоидом: форсированный пуск и экономичный удерживающий ток, что продлевает ресурс обмоток и обеспечивает стабильное быстродействие. Опция компенсации износа снижает затраты на техническое обслуживание при интенсивной эксплуатации.
Заключение
Барабанные тормоза SIBRE серии TM-I 40 и TM-I 60 — это надёжные и функционально гибкие устройства для автоматизированного промышленного оборудования, где требуется сочетание принципа fail-safe с электрическим управлением. Соответствие стандарту AISE 11, шесть типоразмеров с барабанами от 203 до 584 мм, тормозные моменты от 50 до 5500 Нм, четыре типоразмера соленоидов и два температурных исполнения делают серию TM-I универсальным решением для широкого спектра промышленных применений.
При выборе конкретной конфигурации необходимо учитывать три ключевых параметра: типоразмер тормоза (определяется требуемым тормозным моментом и габаритными ограничениями), типоразмер соленоида GH (определяется требуемым максимальным тормозным моментом в выбранном типоразмере тормоза) и температурное исполнение (TM-I 40 или TM-I 60 — в зависимости от условий эксплуатации). Обязательным условием корректной работы является использование блока управления SCU согласно листу данных M 1501376.
Для получения технической консультации, актуальных цен и сроков поставки рекомендуется обращаться к производителю или официальным дистрибьюторам SIBRE в вашем регионе.