Fazlasıyla ağır mühendislik uygulamalarında yüklerin kontrol edilmesi, milyonlarca Newton metreyle ölçülen torklar üretebilen fren sistemleri gerektirebilir. Twiflex Üretim Müdürü Tony George, bu dev fren sistemlerinin nasıl tasarlandığını anlattı.
Tüm pazarlarda ve sektörlerde etkinliği artırmak için arayışlar sürerken, daha yüksek üretim oranları, daha büyük yükler ve daha yüksek hızlara yönelik taleplerin de ekipmanlar ve frenler de dahil olmak üzere ilişkili güvenlik sistemlerinin tasarımı üzerinde zincirleme bir etkisi bulunuyor.
Örneğin madenciliği ele alın. İnsanları ve malzemeleri binlerce metreye indiren yük asansörleri 10 milyon Nm veya daha fazla kapasiteli fren sistemleri gerektirebilir. Zambiya’da bir bakır madeninde çift tamburlu bir asansör için yeni bir projede 47,5 tonluk yüklerde park etme/durma ve acil durum duruşu görevleri için bir fren çözümüne ihtiyaç duyuldu. Twiflex, dinamik durdurma sırasında üretilen yüksek termal yüklerle başa çıkmak için artırılmış balata yastık alanı olan mevcut VMS3 SPS biriminden sağlanan kaliperler tedarik etti. Frenler, iki adet 6,8 m çapında disk üzerinde çalışıyor ve toplam 12,2 MNm tork üretiyor.
Madencilik sektöründe başka yerlerde de çok büyük frenlere rastlanır. Bir sonraki süreç için ezilmiş cevherin parçacık boyutunu küçülten öğütme değirmenleri birtakım kritik fonksiyonları gerçekleştirmek için fren sistemlerine ihtiyaç duyar. Bunlar bakım için değirmeni tutmak, elektrik kesintisinde rotasyonu durdurmak ve dengesiz yükleri nötr bir konuma getirmek için kullanılır. En büyük dişlisiz değirmen tasarımları, çapı 12 metreyi aşabilen bir tambur etrafında yer alan bir fren diski profiline sahip. Bu gibi uygulamalarda tipik tedarik kapsamı, 50 MNm’yi aşan torklar üreten, en büyük VMS DP kaliperlerinden altı veya sekizini içerebilir.
Tasarım hususları
Büyük uygulamalarda en yaygın fren sistemleri, bir güç kesintisi veya hidrolik basınç kaybı durumunda yükü tutma kapasitesine sahip olan yay uygulamalı, hidrolik olarak serbest kalan tasarımlardır. Her bir kaliper tarafından üretilen, disk üzerinde etki gösteren teğetsel kuvvet olan frenleme kuvveti, sıkma gücünü oluşturan yay grubunun ve disk ile bir sürtünme yaratan balata materyallerin bir fonksiyondur. Toplam fren torku, kaliper başına uygulanan frenleme kuvveti, kullanılan kaliper sayısı ve disk çapı ile belirlenir.
Sonuç olarak, herhangi bir uygulamanın belirli tork gereksinimleri genellikle birkaç yolla sağlanabilir. Twiflex gibi üreticilerin uygulama mühendislik ekiplerinin kilit rolü, optimum ticari çözümler sunmak için müşterileriyle çalışmalarıdır. Bu, kurulum ortamının şartları (mekân kısıtlamaları ve çalışma koşulları dahil olmak üzere) ile kurulum ve hizmete alma, işletme ve bakım dahil olmak üzere teçhizatın tüm yaşam döngüsü dikkate alınırken, uygulamanın teknik ihtiyaçlarını karşılayan bir çözüm olacaktır.
Frenlerin yüksek çevrimli görevler gördüğü durumlarda, frenin sık uygulanması ve geri çekilmesi sıkma kuvveti oluşturan yayların beklenen ortalama ömrünü etkileyebilir. Bu uygulamalarda, olası fren operasyonları düşünülerek, bu yayların yorulma ömrünün hesaplanması ve kullanılan yay modülünün fiziksel boyutu ile yüksek yorulma ömrü için ihtiyacın dengelenmesi gerekir.
Benzer şekilde, aşırı çalışma sıcaklıkları frende kullanılan malzemelerin seçimini etkileyecektir. Twiflex frenleri, tipik olarak -20 santigrat derece sıcaklığa kadar dinamik frenleme için uygun olan duktil demir olarak dökülür. Uygulamanın gerektirdiği hallerde, düşük sıcaklıklı malzeme dereceleri, bazı frenlerin -40 °C dereceye kadar düşük çalışma sıcaklıklarında kullanıma uygun şekilde üretilmesine imkân verir.
Modüler yaklaşımın faydaları
Bazı özel uygulama gereksinimleri yeni bir kaliper tasarımı gerektirebilirken, çoğu fren sistemi, standart, modüler bileşenlerin kombinasyonuna dayanır. Bu modüler yaklaşım son kullanıcılar için tasarım sürecinin basitleştirilmesi, satın alma maliyetlerinin kontrol altına alınması ve onlarca yıla ulaşabilecek bir çalışma ömrü boyunca parça bulunurluğu ve servis desteği sağlanması gibi sayısız avantaj sunar.
Standart el aletleri kullanarak ve kaliperler sökülmeden, balataların değişimi dahil tüm Twiflex modüler frenlerin kurulumu, hizmete alınması ve bakımı yapılabilir. Kaliperin kendi ağırlığı genellikle sökülmesini imkânsız kılar; örneğin VMS-DP’nin fren başına ağırlığı yaklaşık 1900 kilogramdır. Diğer yandan modüler bir yapı, parçalar ve alt montajlar üzerinde kolayca çalışılırken, tüm kurulumun sökülmesinin nadiren gerekli olması anlamına gelir.
Modüler fren serisinde en yeni tasarım bir süre önce piyasaya sürülen VSD tipi kaliperdir. Bu ünite birkaç on yıldır dünya çapında ağır uygulamalara hizmet eden kanıtlanmış Twiflex “VS” kaliperinin yerini alıyor. VSD, daha küçük VKSD freninin tasarım dilini takip ediyor ve VKSD ile daha büyük VMS ünitesi arasındaki fren kuvveti aralığındaki boşluğu dolduruyor.
Bugün, ayrık kaliper/iki-modüllü tasarıma dayalı olarak VSD, 25 mm üzerindeki tüm disk kalınlıklarına doğal olarak uyum sağlayabilir. VS’nin aksine, bu ünite aynı zamanda tek bir yay modülü ve tahsisli bir fren üzerine monte edildiğinde fren diskinin herhangi bir eksen sapmasına rağmen hareket edebilen bir “reaktif yarım” olan hareketli bir fren olarak da mevcuttur.
VSD aynı zamanda Twiflex tarafından geliştirilmiş “parked-off” özelliğine sahiptir. Eşsiz bir bakım özelliği olan parked-off durumu fren balata yastıkları tamamen geri çekiliyken ve aynı zamanda yaylar serbest uzunluğundayken hidrolik basıncın düşürülebilmesi anlamına gelir. Bu, kaliperde potansiyel bir enerji kalmaksızın frenin çekilmesi, ayarlanması ve bakımına imkân veren tamamen güvenli bir durumdur.
Uzman tedarik ortaklıkları
70 yılı aşkın endüstriyel fren teknolojisi deneyimiyle Twiflex en büyük ve en karmaşık projelerde müşterilerini destekleyecek uzmanlık ve yeteneğe sahiptir. Şirketin uygulama mühendisleri, konseptten ayrıntılı tasarım ve performans hesaplamalarına kadar eksiksiz fren çözümleri geliştirmektedir. Rakipsiz ürün yelpazesi ve birinci sınıf üretim özellikleri, en yüksek kalite standartlarında çözümlere olanak verir. Ayrıca Altra Industrial Motion Corp bünyesinde yer alan Twiflex dünyanın her yerinde kurulum, hizmete sokma ve bakım yönetimine küresel damgasını vurmuştur.
Büyük sanayi varlıklarına yönelik talepler artmaya devam ediyor. Örneğin, madenler daha da derinleşiyor ve işleme ekipmanlarının daha yüksek hacimlerle ve daha hızlı üretim hızlarında çalışacak şekilde üretilmesi gerekiyor. Bu uygulamaların gerektirdiği daha yüksek frenleme kuvvetlerini sağlamak önemli mühendislik zorluklar yaratacaktır. Ekipman tasarımcıları, engin bilgiye ve en zor frenleme uygulamalarına yönelik uzun yıllara dayalı deneyime sahip bir üretici ile çalışarak bu kuvvetleri sürekli ve güvenilir şekilde ve uygun maliyetle sunan çözümlere kavuşabilirler.
Yazar
