Проблемы надёжности и безопасности тормозов крановых механизмов

Казуто Ю.В., Карасев Д.А., д.т.н., Вертинский А.В., к.т.н., Ивашков Н.И., к.т.н., Костромин А.Д. Научно-производственное предприятие "Подъёмтранссервис", МГТУим. Н. Э. Баумана.

При освоении и внедрении новых разработок возникает необходимость обучения персонала методам эксплуатации, монтажа и регулировки новых механизмов. Однако, как показывает практика, даже при работе с повсеместно применяемыми типовыми механизмами необходимо разъяснение обслуживающему персоналу принципов эксплуатации и обслуживания данных механизмов. Наиболее опасно непонимание принципов работы и обслуживания механизмов и систем безопасности, к которым относятся, в том числе, крановые тормоза.

Неудовлетворительное качество обслуживания тормозов и отсутствие надлежащего контроля в процессе работы ведут к резкому снижению надежности и повышению аварийности кранов в целом. Разумеется, в комплекте документации любого тормоза и механизма, в котором тормоз установлен, поставляется руководство по монтажу, регулировке и эксплуатации тормозов. Однако данные инструкции не всегда полно отражают все этапы жизненного цикла тормоза. Кроме того, зачастую рабочие и инженеры ремонтных и сервисных подразделений не получают данных инструкции, так как инструкции совмещены с паспортами на изделие, хранящимися в отделе главного инженера.

Следовательно, для повышения надежности тормозов и, как следствие, всего крана, как комплекса узлов и агрегатов - следует проводить работу в направлении повышения квалификации обслуживающего персонала, а также параллельно сводить к минимуму необходимость проведения регулировок при работе с тормозами. Для решения задачи снижения необходимых регулировок существуют известные методы, однако в действительности тормоза, имеющие автоматические регулировки, оказываются ещё более требовательными к условиям эксплуатации, поэтому отечественная промышленность придерживается стандартной, проверенной временем и сравнительно дешевой конструкции.

Решение проблемы квалификации обслуживающего персонала заключается в разработке и распространении среди ремонтных и сервисных подразделений типовых инструкций по монтажу, эксплуатации и регулировки.
С этой целью разработана инструкция для тормозов ТКПМ металлургических кранов с электромагнитными толкателями как для новых изделий. Данная инструкция максимально подробно описывает все этапы работы с тормозом, начиная от монтажа на кран и заканчивая ремонтными мероприятиями (операции по замене быстроизнашиваемых частей).

В настоящее время разрабатываются инструкции по монтажу, эксплуатации и регулировке для всех типов тормозов: как с электрогидравлическими толкателями (тормоза типа ТКГ), так и с электромагнитным приводом малых типоразмеров (тормоза типа ТКП).

Можно ожидать, что применение данных руководств персоналом при работе с тормозом будет способствовать увеличению безопасности и надежности как самих тормозов, так и всего крана в целом.

Надежность и безопасность - первоочередные задачи при проектировании компонентов машин и промышленного оборудования в целом. Машина должна быть безопасна как для окружающих, так и для персонала, обслуживающего ее и управляющего ею. Если требования к общепромышленному исполнению машин и оборудования более-менее исторически сложились, то различные опасные производства вносят свои специфические требования, причем совершенно разные.

Для примера приведем выдержку из требований к устройству, конструкции и безопасной эксплуатации подъёмных кранов и грузоподъёмных механизмов для объектов, где используется атомная энергия (ОИАЭ) НП-043-03.
Группы кранов, эксплуатация которых допускает влияние на безопасность объектов ОИАЭ:
Группа B: краны ОИАЭ, эксплуатируемые в помещениях, где размещаются системы (компоненты) или оборудование, моет влиять на безопасность ОИАЭ.

Все тормоза должны оснащаться устройствами для безопасного ручного растормаживания.
Тормоза, установленные на механизмах передвижения должны иметь запас торможения с коэффициентом 1,2.

Группа Б: краны ОИАЭ, производящие транспортировку радиоактивных веществ или различных радиоактивных отходов с характеристиками в диапазоне средней или низкой активности.
То же, что и краны группы В плюс:
Все механизмы должны оснащаться тормозами с автоматическим действием. Для каждого механизма подъёма обязательна установка двух взаимонезависимых тормозов - основного и дополнительного. Они должны функционировать независимо друг от друга. Необходимо, чтобы дополнительный тормоз обеспечивал срабатывание с замедлением действия по отношению к основному. Каждый из тормозных механизмов подъёмного устройства должен быть спроектирован с коэффициентом запаса усилия торможения не менее, чем 1,5 - для условий действия реальной эксплуатационной нагрузки.

Группа A: краны ОИАЭ, перемещающие ядерные материалы, включая свежее и отработавшее ядерное топливо, высокоактивные радиоактивные отходы;
Те же требования, что предъявляются к кранам групп Б и В, плюс дополнительно:
Расчётная нагрузка на тормоза должна быть увеличена не менее, чем на 25 % от технической паспортной грузоподъемности крана ОИАЭ.

Как видно из выдержки, с увеличением уровня опасности зоны использования грузоподъемного оборудования вводится дублирование устройств безопасности и повышение коэффициента запаса и нагрузки при расчете тормозных устройств.
В то же время в упомянутых требованиях не говорится, например, о дублировании приводов тормозных устройств. Обязательно должны присутствовать только средства безопасного ручного растормаживания. Но иногда дублирование привода размыкания тормоза просто необходимо.

Это касается не только объектов, где используется атомная энергия, но и большого спектра совершенно различных объектов с повышенными требованиями по безопасности.

Рассмотрим на примере: кран стоит в опасной зоне, в тормозном устройстве механизма передвижения вышел из строя привод размыкания. В подобном грузоподъемном оборудовании используются нормально-замкнутые тормоза. Для перемещения крана в безопасную зону и его ремонта представляется возможным только ручное размыкание тормозного устройства. В таком случае для сохранения безопасности и повышения надежности оборудования становится необходимым дублирование привода размыкания тормоза.

Зачастую есть потребность в применении гибридных, совмещенных приводов разных принципов срабатывания для размыкания тормозных устройств.

С задачей проектирования и внедрения современных тормозных устройств подобных конструкций успешно справляются отечественные производители строительной техники.