Применение электромеханического тормоза в электроприводе

Во многих задачах применения электропривода по технологии или из соображений безопасности требуется, чтобы электродвигатель был оснащен механическим тормозом.
При этом тормоз может выполнять задачу подтормаживания или динамического торможения, например, для точного позиционирования и останова механизма в заданной точке, или может выполнять задачу стояночного тормоза, который удерживает механизм в заданном положении.

Большинство электроприводов оснащены стояночными электромеханическими тормозами, так как с задачей динамического торможения лучше справляются электронные устройства, такие как блоки динамического торможения или преобразователи частоты.

Стояночный электромеханический тормоз может иметь различную конструкцию, однако наиболее распространенной является конструкция дисковых тормозов. Второй конец вала электродвигателя освобождается от стандартной крыльчатки системы охлаждения двигателя, и на её место устанавливается тормоз. Неподвижная часть тормоза вместе с фрикционными накладками и электромагнитной катушкой крепится к заднему щиту электродвигателя, свободный конец вала соединяется с подвижной частью тормоза, которая играет роль крыльчатки системы охлаждения двигателя и тормозного диска.

В отключенном состоянии фрикционные накладки прижимаются к тормозному диску с помощью тарельчатых пружин. При включении электромагнитная катушка противодействует прижимающим пружинам и освобождает тормозной диск, позволяя двигателю свободно вращаться.

Для обслуживания механизмов часто требуется временно отключить стояночный тормоз двигателя. Эта операция возможна с помощью тормозов с ручным растормаживанием. Растормаживание возможно также с фиксацией, т.е. длительное отключением тормоза.

Как и всякий механизм, электромеханический тормоз обладает определенной инерционностью, и для наложения или снятия тормоза требуется определенной время. Обычно время наложения тормоза несколько больше из-за остаточной намагниченности катушки.

Иногда время наложения тормоза больше, чем заявленное производителем. Причина этого заключается в том, что электромагнитная катушка тормоза напрямую или через выпрямитель подсоединена к обмоткам электродвигателя. После отключения и до момента остановки вала электродвигатель находится в генераторном режиме и вырабатывает остаточное напряжение, замедляющее процесс наложения тормоза.

Существуют две модификации электромеханических тормозов: с катушками постоянного и переменного тока. На практике необходимо по каталогу проверить время срабатывания тормоза, но обычно тормоза с катушкой постоянного тока имеют немного меньшее время снятия и немного большее время наложения тормоза, чем их аналоги с катушкой переменного тока.

Обычно тип катушки тормоза выбирают по способу управления тормозом. Если необходимо, чтобы тормоз управлялся от сети переменного тока, и отключался одновременно с подачей питающего напряжения на двигатель, следует использовать тормоз переменного тока, подключенный к обмоткам двигателя.

Электромеханический тормоз не следует подключать к электронным устройствам управления двигателем таким как, устройства плавного пуска или преобразователи частоты. Эти устройства могут управлять тормозом, но они формируют питающее напряжение, совершенно не пригодное для электромагнитной катушки тормоза.

Тормозной момент тормоза определяется площадью тормозных накладок и силой их прижатия к тормозному диску. Соответственно регулировка тормозного момента осуществляется с помощью прижимающих пружин. Если конструктивно тормоз не развивает требуемого тормозного момента, то используют второй тормоз или тормоз с двусторонним наложением тормозных накладок.

Практически все электромеханические тормоза, которые устанавливаются на стандартные электродвигатели, имеют схожие характеристики. При выборе тормоза необходимо обратить внимание на время срабатывания и тормозной момент (статический и динамический). Статический тормозной момент – максимальный момент, который удерживает механизм в неподвижном состоянии. Динамический тормозной момент – момент, с которым осуществляется торможение привода. Значения времени срабатывания тормоза и динамического тормозного момента необходимо учитывать, когда осуществляется расчет тормоза для аварийных срабатываний или для расчета пути (движения), который совершит механизм с момента отключения питания тормозной катушки.

Если тормоз используется в качестве стояночного тормоза, износ тормозных накладок практически отсутствует, однако если тормоз накладывался в движении, тормозные накладки будут изнашиваться. Более того, из-за перегрева в результате торможения, они вообще могут потерять свои тормозящие свойства, как говориться – «сгореть».

Расчет ресурса тормозных накладок должен выполняться техническими специалистами по таблицам, которые сообщает производитель тормозов в своих каталогах. В каталогах приводятся графики соответствия максимального числа включений тормоза и кинетической энергии, которая выделяется в тепло при каждом торможении. С помощью этих графиков определяется максимальное число срабатываний тормоза в час, при котором он гарантированно будет выполнять свои функции.

Также приводятся графики соответствия общего числа включений тормоза и кинетической энергии, которая выделилась в тепло при торможении, в результате чего износ тормозных накладок составит не более 0,1 мм. С помощью этих графиков определяются межремонтные интервалы обслуживания и регулировки тормозных механизмов.