Strutturalmente parlando,
freni per gru sono principalmente divisi in tipo a ceppo, a disco e a nastro, tra i quali i freni a ceppo sono i più utilizzati. Generano la coppia frenante attraverso la forza di attrito tra le ganasce e il tamburo freno. L'entità di questa forza di attrito dipende direttamente dalla tensione della molla del freno, dal coefficiente di attrito del rivestimento delle ganasce e dall'area di contatto del tamburo freno. Prendiamo come esempio il freno a ceppo della serie YWZ, comunemente utilizzato. Il coefficiente di attrito del suo rivestimento delle ganasce è solitamente compreso tra 0,35 e 0,45 (in condizioni normali di temperatura e asciutte). Tuttavia, quando la temperatura supera i 200℃, il coefficiente di attrito scende drasticamente al di sotto di 0,2 e, in questo momento, l'attenuazione della coppia frenante può raggiungere oltre il 30%. Nel funzionamento effettivo, il limite di usura del rivestimento delle ganasce è generalmente impostato a un terzo del suo spessore originale. Ad esempio, un rivestimento di 15 mm di spessore deve essere sostituito quando si consuma fino a 5 mm; altrimenti, non solo la forza frenante sarà insufficiente, ma il tamburo freno potrebbe anche essere graffiato a causa della rottura del rivestimento.
Quando si seleziona un modello, molte persone guardano solo alla coppia frenante nominale, il che è ben lungi dall'essere sufficiente. Il livello di lavoro, le dimensioni del carico e la velocità di funzionamento della gru devono essere considerati in modo completo. Ad esempio, per le gru di livello A5 (con funzionamento moderato e frequente), la coppia frenante del freno deve essere superiore a 1,5 volte la coppia nominale del carico. Per le gru metallurgiche di livello A7, questo coefficiente deve essere aumentato a 2,0 volte, poiché gli ambienti ad alta temperatura accelerano l'invecchiamento dei componenti frenanti. Prendiamo come esempio una gru a ponte da 10 tonnellate. La coppia nominale del meccanismo di sollevamento è di circa 4.900 N · m e la coppia frenante nominale del freno corrispondente non può essere inferiore a 7.350 N · m. Per i meccanismi del carrello con una velocità di funzionamento superiore a 120 m/min, è necessario tenere conto anche della decelerazione frenante. Generalmente, è richiesto che sia compresa tra 0,5 e 1,0 m/s². Se è troppo grande, farà oscillare l'oggetto sollevato; se è troppo piccola, la distanza di frenata sarà troppo lunga. Entrambi pongono rischi per la sicurezza.
La manutenzione e la cura sono di fondamentale importanza. Molte aziende, nel tentativo di rispettare le scadenze, spesso trascurano l'ispezione quotidiana dei freni e se ne pentono solo quando sorgono problemi. In realtà, esistono chiari standard di parametro per le ispezioni quotidiane: il gioco di frenata deve essere controllato tra 0,8 e 1,5 mm. Se il gioco è troppo grande, la corsa di frenata supererà i 15 mm e la velocità di risposta sarà significativamente rallentata. Se è troppo piccolo, potrebbe causare un attrito continuo tra il rivestimento delle ganasce e il tamburo freno, con conseguente superamento del valore consentito della temperatura del tamburo freno. In generale, la temperatura di esercizio dei tamburi freno in ghisa non deve superare i 250℃. Il superamento di questo valore causerà la ricottura della superficie del tamburo, con la durezza che scende da HB200 a inferiore a HB150 e la resistenza all'usura significativamente ridotta. Durante l'ispezione, è possibile utilizzare un termometro a infrarossi per il monitoraggio in tempo reale. Se viene rilevata una temperatura anomala, la macchina deve essere immediatamente fermata per raffreddarsi.
I freni a stelo idraulico sono oggi la corrente principale. Particolare attenzione deve essere prestata al sistema idraulico di questo tipo di freno. Il livello dell'olio deve essere mantenuto a due terzi del segno del serbatoio dell'olio. La qualità dell'olio deve essere testata ogni sei mesi. Quando la viscosità cinematica supera i 40 cSt (a 40℃), deve essere sostituito; altrimenti, influenzerà la velocità di estensione e retrazione dello stelo. In circostanze normali, il tempo di azione a corsa completa dello stelo deve essere non superiore a 0,6 secondi. Se supera 1 secondo, indica che c'è un fenomeno di inceppamento. In inverno, è anche necessario prestare attenzione alle variazioni della viscosità dell'olio. Quando la temperatura ambiente scende al di sotto di -10 ℃, l'olio idraulico a bassa temperatura (indice di viscosità ≥140) deve essere sostituito per evitare che lo stelo funzioni male a causa della solidificazione dell'olio.
Lasciatemi fare un caso pratico. L'anno scorso, una gru a cavalletto in un porto ha improvvisamente perso i freni mentre sollevava carichi pesanti. Fortunatamente, l'operatore era esperto e ha prontamente invertito l'operazione, prevenendo così un grave incidente. L'ispezione successiva ha rivelato che il coefficiente di attrito del rivestimento delle ganasce è sceso a 0,18 dopo essere stato contaminato da macchie d'olio. Insieme al gioco di frenata che raggiungeva i 3,2 mm, la coppia frenante effettiva era solo il 40% del valore nominale, ben al di sotto dello standard di sicurezza. Questo è un tipico pericolo nascosto causato da una manutenzione inadeguata.
In conclusione, le impostazioni dei parametri dei
freni per gru seguono tutte la loro logica di sicurezza. Ad esempio, la deviazione di precarico della molla del freno non deve superare ±5% e l'eccentricità radiale del tamburo freno deve essere ≤0,1 mm/m. Dietro queste cifre c'è il limite di sicurezza guadagnato da innumerevoli lezioni sugli incidenti. Dopo aver lavorato in questo settore per molto tempo, capirai che la vera professionalità non consiste nel sapere quanta teoria, ma nell'implementare ogni parametro nel funzionamento quotidiano per garantire che la gru rimanga sempre in uno stato di "arresto e arrivo a un arresto stabile".
