Общее описание и назначение рельсовых тормозов SIBRE
Рельсовые тормоза SIBRE — это высокотехнологичные противоугонные и стопорные устройства для грузоподъёмных машин, кранов и промышленного оборудования, передвигающегося по рельсовым путям. Компания SIBRE Siegerland Bremsen GmbH (Германия) является одним из ведущих мировых производителей промышленных тормозных систем, а её линейка рельсовых тормозов по праву считается эталонной в отрасли грузоподъёмного машиностроения. Продукция SIBRE поставляется на объекты по всему миру — в порты, металлургические предприятия, судоверфи, открытые склады и промышленные комплексы любого масштаба.
Основная функция рельсового тормоза — надёжная фиксация крана или иной рельсовой машины на подкрановом пути в условиях воздействия внешних нагрузок: ветровой нагрузки, технологического усилия, уклона рельсового пути или случайного включения привода передвижения. В отличие от колодочных тормозов, воздействующих на тормозной шкив ходового колеса, рельсовый тормоз непосредственно захватывает головку рельса, обеспечивая существенно большее усилие фиксации при компактных габаритах устройства и независимость от состояния поверхности ходового колеса.
Рельсовые тормоза SIBRE применяются как в качестве основных устройств безопасности (противоугонных устройств), обязательных по нормативным требованиям для кранов, работающих на открытом воздухе, так и в качестве дополнительных стопорных устройств для кранов внутри помещений при длительной стоянке или техническом обслуживании. В обоих случаях принцип работы тормоза остаётся неизменным: в замкнутом состоянии тормоз удерживает кран на рельсе без подачи питания (принцип fail-safe), а для движения тормоз размыкается приводом — гидравлическим, пневматическим, электромеханическим или их комбинацией.
Широкий ассортимент типоразмеров и исполнений рельсовых тормозов SIBRE позволяет подобрать оптимальное решение для любого подкранового рельса — от лёгких профилей типа А45 до тяжёлых рельсов QU120 и КР120, используемых на портальных и козловых кранах грузоподъёмностью в несколько сотен тонн. Международная сертификация, соответствие нормам FEM, ISO и EN, а также многолетний опыт применения на ответственных объектах делают продукцию SIBRE первым выбором проектировщиков и эксплуатационных служб по всему миру, включая Россию и страны СНГ.
Принцип работы и классификация рельсовых тормозов SIBRE
Понимание принципа работы рельсового тормоза необходимо для его правильного выбора, проектирования системы управления и организации технического обслуживания.
Все рельсовые тормоза SIBRE построены по единому функциональному принципу: нормально-замкнутая система с пружинным замыканием и принудительным размыканием приводом. В обесточенном или обезвоженном состоянии (при отсутствии давления в гидравлической или пневматической системе) тормозные губки прижимаются к боковым поверхностям или подошве головки рельса под воздействием тарельчатых пружин или спиральных замыкающих пружин высокой жёсткости. Создаваемое при этом нормальное усилие сжатия в сочетании с коэффициентом трения фрикционных элементов по стали рельса формирует тормозное (удерживающее) усилие, фиксирующее кран на рельсовом пути.
При подаче рабочей среды (давления масла, сжатого воздуха или электрической команды) привод тормоза преодолевает усилие замыкающих пружин и разводит губки, освобождая рельс. Механизм привода передвижения крана получает возможность работать.
По типу привода растормаживания рельсовые тормоза SIBRE подразделяются на следующие основные группы:
Пружинные рельсовые тормоза с гидравлическим растормаживанием — наиболее распространённая группа, использующая гидравлическое давление для разведения губок. Обеспечивают наибольшее усилие зажима при компактной конструкции. Требуют наличия гидравлической станции.
Рельсовые тормоза с электрогидравлическим приводом — оснащены встроенной компактной гидравлической станцией с электродвигателем. Автономны в части гидравлики, не требуют централизованной гидросистемы, подключаются только к электрической сети управления.
Рельсовые тормоза с пневматическим приводом — используют сжатый воздух для растормаживания. Применяются на объектах с развитой пневматической инфраструктурой: портах, металлургических предприятиях, горнодобывающих комплексах.
Рельсовые тормоза с электромеханическим приводом — используют электродвигатель с редуктором для привода механизма растормаживания без применения жидкости или воздуха. Оптимальны для объектов без гидравлики и пневматики.
По принципу захвата рельса тормоза SIBRE могут воздействовать на боковые поверхности головки рельса (двусторонний захват) или на подошву рельса снизу. Двусторонний захват головки рельса является наиболее распространённым конструктивным решением, обеспечивающим стабильное и предсказуемое тормозное усилие вне зависимости от уровня загрязнения рельса.
Технические характеристики рельсовых тормозов SIBRE
Технические характеристики рельсовых тормозов SIBRE охватывают широкий диапазон параметров, определяемый разнообразием типоразмеров и вариантов исполнения. Ниже приведены ключевые характеристики, актуальные для основных серий.
Тормозное (удерживающее) усилие — главный параметр рельсового тормоза, определяющий максимальную силу, которую тормоз способен удерживать вдоль оси рельса. В зависимости от типоразмера и исполнения тормозное усилие рельсовых тормозов SIBRE составляет от 10 кН (для лёгких кранов с рельсами малого профиля) до 1000 кН и более (для тяжёлых портальных и козловых кранов с массивными рельсами). Типичные значения для промышленных применений — 50, 100, 150, 200, 300, 500 кН.
Давление рабочей жидкости (для гидравлических исполнений) — рабочее давление в гидравлической системе привода тормоза составляет, как правило, 100–200 бар. Максимальное давление, допустимое для гидравлических компонентов тормоза, — 250–300 бар. Для серий с встроенной гидростанцией рабочее давление формируется внутренним насосом и не зависит от внешней системы.
Давление сжатого воздуха (для пневматических исполнений) — рабочее давление пневматического привода составляет 5–8 бар, что соответствует стандартному диапазону промышленных компрессорных станций.
Ширина захватываемого рельса — тормоза SIBRE совместимы с широким рядом подкрановых рельсов: A45, A55, A65, A75, A100, A120 (рельсы серии A по DIN 536), QU70, QU80, QU100, QU120 (портовые рельсы по стандарту DIN 5902/EN 13674), а также рельсы серий KP, KR и отечественных стандартов КР70, КР80, КР100, КР120 и Р65. Диапазон ширины головки рельса — от 45 до 175 мм и более.
Температурный диапазон эксплуатации в стандартном исполнении — от −20 до +60 °C; для исполнений с морозостойкими уплотнениями и специальными гидравлическими маслами — от −40 до +60 °C.
Время срабатывания тормоза при аварийном отключении питания — от 0,1 до 0,5 с в зависимости от типа привода и типоразмера. Для гидравлических тормозов с быстродействующим клапаном сброса давления время замыкания составляет менее 0,2 с, что обеспечивает эффективную остановку даже при высоких скоростях передвижения крана.
Напряжение питания электрических компонентов (электродвигателя встроенной гидростанции или электромеханического привода) — стандартные варианты: 3×380 В, 50 Гц; 3×400 В, 50 Гц; 3×460 В, 60 Гц; одно- и трёхфазные исполнения по запросу. Напряжение цепей управления и соленоидных клапанов — 24 В DC, 110 В AC, 220 В AC (по выбору заказчика).
Степень защиты оболочки — стандартное исполнение IP55 (защита от пыли и струй воды); по заказу — IP65 и IP67 для применений в условиях интенсивного воздействия влаги.
Типоразмеры рельсовых тормозов SIBRE
Линейка рельсовых тормозов SIBRE охватывает обширный типоразмерный ряд, позволяющий подобрать оптимальное решение для любого объекта и любого подкранового рельса. Основные серии рельсовых тормозов SIBRE классифицируются по тормозному усилию и типу привода.
Серия SHBS (Spring-Hydraulic Brake for Rails, Standard) — пружинно-гидравлические рельсовые тормоза стандартного исполнения. Тормозное усилие: от 30 до 300 кН. Совместимость с рельсами: A45–A120, QU70–QU120, KR70–KR120. Привод растормаживания — внешняя гидравлическая система давлением 100–200 бар. Конструкция выполнена в виде моноблока с двумя тормозными губками, захватывающими боковые поверхности головки рельса. Применяется преимущественно на мостовых и козловых кранах с централизованной гидравлической системой.
Серия SHBK (Spring-Hydraulic Brake for Rails, Compact) — компактные пружинно-гидравлические тормоза уменьшенных габаритов. Тормозное усилие: от 10 до 150 кН. Разработаны для применений с ограниченным монтажным пространством, в том числе для установки непосредственно на металлоконструкции ходовой рамы крана. Совместимость с рельсами: A45–A100, QU70–QU100.
Серия SHBE (Spring-Hydraulic Brake with Electric Hydraulic Unit) — пружинно-гидравлические тормоза со встроенной электрогидравлической станцией. Тормозное усилие: от 30 до 500 кН. Автономная конструкция, не требующая внешней гидравлической системы. Подключается только к электрической сети. Встроенная гидростанция оснащена электродвигателем, шестерёнчатым насосом, баком для масла, аккумулятором давления и соленоидным клапаном управления. Данная серия является наиболее востребованной для новых кранов и модернизируемых установок без центральной гидравлики.
Серия SPBS (Spring-Pneumatic Brake for Rails, Standard) — пружинно-пневматические рельсовые тормоза. Тормозное усилие: от 30 до 300 кН. Привод растормаживания — сжатый воздух давлением 5–8 бар. Применяются в портах, горнодобывающих предприятиях и металлургических заводах с развитой пневматической инфраструктурой.
Серия SEMBS (Spring-Electromechanical Brake for Rails, Standard) — пружинно-электромеханические рельсовые тормоза. Тормозное усилие: от 30 до 200 кН. Привод растормаживания — электродвигатель с редукторным механизмом. Не требует ни гидравлики, ни пневматики. Идеальны для модернизации действующего оборудования и для объектов с ограниченной инфраструктурой.
Серия SHBT (Spring-Hydraulic Brake for Rails, Heavy) — тяжёлые пружинно-гидравлические рельсовые тормоза для экстремальных нагрузок. Тормозное усилие: от 300 до 1500 кН и более. Применяются на мощных портальных кранах, судоподъёмных устройствах, тяжёлых козловых кранах и перегрузочных мостах.
Конструктивные особенности и преимущества тормозов SIBRE
Пружинные рельсовые тормоза с гидравлическим растормаживанием
Пружинные рельсовые тормоза с гидравлическим приводом являются конструктивной основой всей линейки рельсовых тормозов SIBRE. Их ключевое преимущество — предсказуемость и стабильность тормозного усилия вне зависимости от внешних условий: температуры, влажности, состояния рельса.
Замыкающие тарельчатые пружины (пакеты Бельвиля) обеспечивают практически постоянное усилие сжатия на всём рабочем ходу губок, что исключает зависимость тормозного усилия от степени износа фрикционных элементов. Это принципиально отличает тарельчатые пружины от спиральных пружин, усилие которых значительно изменяется в зависимости от степени сжатия.
Гидравлический цилиндр растормаживания выполнен с хромированным штоком и уплотнениями из материалов, стойких к воздействию минерального и синтетического гидравлического масла в широком диапазоне температур. Конструкция цилиндра предусматривает дренажное отверстие для контроля состояния уплотнений без разборки тормоза.
Тормозные губки выполнены из высокопрочного чугуна или стального литья с точно обработанными рабочими поверхностями. Сменные фрикционные накладки губок изготавливаются из специального безасбестового фрикционного материала, обеспечивающего стабильный коэффициент трения по стальному рельсу в диапазоне рабочих температур и условий. Накладки крепятся к губкам болтовым соединением и заменяются без демонтажа всего тормоза.
Рельсовые тормоза с электрогидравлическим приводом
Встроенная электрогидравлическая станция серии SHBE является одним из наиболее технически совершенных решений в линейке SIBRE. Компактный маслобак с электродвигателем, насосом и аккумулятором давления монтируется непосредственно на корпусе тормоза, образуя единый автономный агрегат. Аккумулятор давления позволяет выполнить несколько циклов растормаживания даже при отключении электропитания — что существенно повышает безопасность при перебоях в электроснабжении.
Соленоидный клапан управления встроен в гидравлический блок тормоза и управляется сигналом напряжения 24 В DC или 220 В AC от системы управления краном. Конструкция клапана обеспечивает мгновенный сброс давления при снятии управляющего сигнала — тормоз замыкается без задержки.
Рельсовые тормоза с пневматическим приводом
Пневматические рельсовые тормоза серии SPBS отличаются простотой конструкции и высокой надёжностью в условиях промышленной эксплуатации с наличием пневматической инфраструктуры. Рабочее давление 5–8 бар соответствует стандартным параметрам промышленных компрессорных установок.
Конструкция пневматических тормозов SIBRE предусматривает встроенный редукционный клапан и фильтр для очистки и стабилизации давления воздуха, поступающего в тормоз, что исключает влияние колебаний давления в магистральной сети на тормозное усилие.
Рельсовые тормоза с электромеханическим приводом
Серия SEMBS открывает возможность применения рельсового тормоза на объектах, где отсутствует как гидравлика, так и пневматика. Электродвигатель привода в сочетании с кулачковым или эксцентриковым механизмом обеспечивает плавное и полностью управляемое растормаживание с контролем положения губок через встроенный энкодер или концевые выключатели.
Электромеханический привод обеспечивает полную диагностику состояния тормоза в режиме реального времени: положение губок, усилие пружин, состояние накладок — все параметры могут передаваться в систему мониторинга крана по цифровому интерфейсу (Profibus, Profinet, CANopen или другие по выбору заказчика).
Варианты исполнения рельсовых тормозов SIBRE
Гибкость производственной программы SIBRE позволяет поставлять рельсовые тормоза в исполнениях, оптимизированных для конкретных условий эксплуатации.
Исполнения для различных климатических условий
Стандартное исполнение рассчитано на работу при температуре окружающей среды от −20 до +60 °C и относительной влажности до 95% без конденсации. Для применений в условиях сурового климата — Крайнего Севера, Сибири, арктических портов — поставляется исполнение с морозостойкими уплотнениями (материал NBR или PTFE), специальным гидравлическим маслом с низкой температурой застывания и подогревом гидравлического блока. Диапазон рабочих температур для холодного исполнения — от −50 до +60 °C.
Тропическое исполнение предусматривает усиленную антикоррозионную защиту металлических поверхностей (горячее цинкование или многослойное эпоксидное покрытие), применение уплотнений из материалов, стойких к воздействию озона и ультрафиолета, а также специальные смазочные материалы для высоких температур. Применяется в портах тропических и субтропических стран, на объектах с воздействием морской атмосферы.
Морское исполнение (offshore) разработано для применения на причальных и перегрузочных кранах морских портов, а также на плавучих кранах и судовом оборудовании. Предусматривает материалы корпуса из нержавеющей стали или алюминиевых сплавов, уплотнения из материалов, стойких к солевым туманам, соответствие требованиям морских классификационных обществ (DNV GL, Lloyd's Register, Bureau Veritas).
Взрывозащищённые исполнения Ex
Для применения в зонах с потенциально взрывоопасной атмосферой SIBRE поставляет рельсовые тормоза в исполнении Ex, соответствующем требованиям директивы ATEX 2014/34/EU (для европейского рынка) и ГОСТ Р МЭК 60079 (для российского рынка). Взрывозащищённые исполнения применяются на нефтеперерабатывающих и химических предприятиях, в шахтах с метановыделением, на газовых терминалах и аналогичных объектах.
Электрические компоненты взрывозащищённых тормозов (электродвигатель встроенной гидростанции, соленоидные клапаны, концевые выключатели) имеют маркировку Ex соответствующей категории и группы. Маркировка уточняется по результатам анализа взрывоопасности конкретного объекта.
Габаритные размеры рельсовых тормозов SIBRE
Габаритные размеры рельсовых тормозов SIBRE существенно варьируются в зависимости от типоразмера, типа привода и конкретной серии. Ниже приведены ориентировочные диапазоны для основных серий.
Для компактных тормозов серии SHBK с тормозным усилием 10–50 кН характерны следующие габариты: длина (по оси рельса) — 150–280 мм, ширина (поперёк рельса, с учётом губок) — 220–380 мм, высота — 180–320 мм. Масса — от 15 до 60 кг в зависимости от типоразмера.
Для стандартных тормозов серии SHBS с тормозным усилием 30–300 кН: длина — 280–500 мм, ширина — 350–620 мм, высота — 280–550 мм. Масса — от 50 до 280 кг.
Для тормозов серии SHBE (со встроенной электрогидростанцией) к базовым размерам тормозного механизма добавляются размеры гидравлического агрегата. Суммарные габариты для тормозного усилия 50–300 кН: длина — 400–700 мм, ширина — 450–750 мм, высота — 400–800 мм. Масса в сборе со встроенной гидростанцией — от 80 до 400 кг.
Для тяжёлых тормозов серии SHBT с тормозным усилием 300–1500 кН: длина — 600–1200 мм, ширина — 700–1500 мм, высота — 600–1100 мм. Масса — от 300 кг до 2000 кг и более.
Точные габаритные и присоединительные размеры для конкретного исполнения предоставляются в виде сертифицированных чертежей производителя при оформлении заказа и должны использоваться при проектировании монтажного узла.
Области применения рельсовых тормозов SIBRE
Применение в портовых и судостроительных кранах
Портовая отрасль является одним из крупнейших потребителей рельсовых тормозов SIBRE. Портальные и полупортальные краны, контейнерные перегружатели (типа RTG, RMG, STS), судовые краны-погрузчики — всё это оборудование, работающее в открытой атмосфере и подверженное интенсивному ветровому воздействию, в обязательном порядке оснащается рельсовыми противоугонными тормозами.
Нормы безопасности, действующие в портовой отрасли (FEM 1.001, EN 13001, ISO 4301), требуют расчёта противоугонных устройств на удержание крана при нормативной ветровой нагрузке в нерабочем состоянии — как правило, при скорости ветра 50–70 м/с. Рельсовые тормоза SIBRE рассчитываются на соответствующие усилия удержания с нормативным коэффициентом запаса.
Морское исполнение и тропическое исполнение тормозов SIBRE являются стандартным выбором для портов всех климатических зон — от арктических терминалов Мурманска и Архангельска до тропических портов Юго-Восточной Азии и Африки. Опыт применения продукции SIBRE в крупнейших портах мира насчитывает несколько десятилетий.
Применение в металлургических и промышленных кранах
В металлургической промышленности рельсовые тормоза SIBRE применяются на козловых кранах складов металла, кранах-перегружателях сырьевых материалов, мостовых кранах разливочных и прокатных цехов. Характерные требования металлургических применений — стойкость к высоким температурам окружающей среды, интенсивному пылевому загрязнению и воздействию искр расплавленного металла. Специальные исполнения с термозащитными экранами и усиленными пылезащитными уплотнениями разрабатываются по согласованию с заказчиком.
Применение в мостовых и козловых кранах
Мостовые и козловые краны на открытых складах, причалах, в логистических центрах, на предприятиях стройиндустрии и химической промышленности — все они относятся к категории кранов, для которых нормативными документами предписано применение противоугонных устройств. Рельсовые тормоза SIBRE серий SHBS, SHBE и SEMBS являются оптимальным техническим решением для данной категории объектов, обеспечивая надёжную фиксацию крана на рельсовом пути при минимальных требованиях к инфраструктуре питания и обслуживания.
Рельсовые тормоза применяются и на закрытых мостовых кранах — в тех случаях, когда требуется гарантированная фиксация крана в определённом положении на время технологических операций или технического обслуживания. В таких применениях тормоз выполняет функцию стопора стоянки, а не противоугонного устройства.
Соответствие стандартам и сертификация
Рельсовые тормоза SIBRE разрабатываются и производятся в соответствии с требованиями ведущих международных и национальных стандартов, действующих в области грузоподъёмного машиностроения и промышленной безопасности.
FEM 1.001 (Federation Européenne de la Manutention) — европейские нормы расчёта крановых механизмов, определяющие методику расчёта противоугонных устройств с учётом ветровой нагрузки и группы режима работы крана.
EN 13001 «Краны. Общее проектирование» — европейский стандарт, регламентирующий требования к безопасности и надёжности крановых механизмов, включая тормозные и фиксирующие устройства. Соответствие EN 13001 является обязательным для кранов, поставляемых на рынок ЕС.
ISO 4301 «Краны. Классификация» — международный стандарт классификации кранов и механизмов по группам режима работы, лежащий в основе расчёта тормозных устройств.
DIN 536 и EN 13674 — стандарты на подкрановые рельсы, с которыми совместимы тормоза SIBRE. Соответствие размерным рядам данных стандартов гарантируется для всех серийных типоразмеров тормозов.
ГОСТ Р 54767 (ИСО 4301) и ПБ 10-382-00 — российские нормативные документы в области расчёта и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов. Продукция SIBRE, поставляемая на российский рынок, сопровождается соответствующей разрешительной документацией Ростехнадзора.
Директива по машиностроению 2006/42/EC (Machinery Directive) — обязательный документ для оборудования, поставляемого на рынок Европейского союза. Тормоза SIBRE соответствуют требованиям данной директивы и имеют маркировку CE.
Директива ATEX 2014/34/EU — для взрывозащищённых исполнений тормозов, предназначенных для применения в зонах с потенциально взрывоопасной атмосферой.
Система менеджмента качества производства SIBRE сертифицирована по ISO 9001. Производственные испытания каждого тормоза перед отгрузкой включают проверку тормозного усилия, герметичности гидравлических и пневматических контуров, функционирования привода и исправности электрических компонентов. Результаты испытаний документируются в паспорте изделия.
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание рельсовых тормозов SIBRE
Монтаж рельсовых тормозов SIBRE выполняется специализированным персоналом в соответствии с монтажной документацией производителя. Ключевые требования при монтаже: правильное позиционирование тормоза относительно оси рельса (оси симметрии губок и рельса должны совпадать с допуском ±2 мм по горизонтали и ±3 мм по вертикали), надёжное крепление корпуса тормоза к ходовой раме крана, правильное подключение гидравлических или пневматических магистралей и электрических цепей управления.
При вводе в эксплуатацию производится регулировка исходного зазора между губками и боковыми поверхностями головки рельса в расторможенном состоянии (как правило, 3–8 мм на сторону в зависимости от серии и типоразмера), проверка тормозного усилия динамометрическим методом, функциональные испытания цикла замыкания/размыкания.
Плановое техническое обслуживание выполняется в сроки, регламентированные руководством по эксплуатации производителя — как правило, один раз в три-шесть месяцев при нормальном режиме эксплуатации. Объём ТО включает: осмотр и измерение износа фрикционных накладок губок (замена при достижении предельного износа), проверку зазора губок и при необходимости его регулировку, контроль состояния гидравлических уплотнений и уровня масла в баке, проверку давления в аккумуляторе, осмотр и проверку электрических соединений.
SIBRE поставляет комплекты запасных частей для всех серийных типоразмеров тормозов, включая фрикционные накладки, уплотнения, пакеты тарельчатых пружин, сменные гидравлические блоки и электрические компоненты. Наличие запасных частей на складе значительно сокращает время устранения неисправностей и простой оборудования.
Рельсовые тормоза SIBRE являются результатом многолетней инженерной практики и передовых технологий немецкого машиностроения. Широчайший типоразмерный ряд, разнообразие вариантов привода и климатического исполнения, соответствие ключевым международным стандартам безопасности и высокое качество изготовления делают тормоза SIBRE надёжным, технически обоснованным и экономически эффективным решением для противоугонной защиты и стопорения рельсовых кранов и машин любого класса — от небольших складских установок до крупнейших портовых перегружателей и тяжёлых металлургических кранов.