Stromag Dessau. safety in motion PRODUKTKATALOG. BZFM V7 Bremse. für Standardelektromotoren in allgemeinen Industrieanwendungen

Transkript

1 Stromag Dessau safety in motion PRODUKTKATALOG BZFM V7 Bremse für Standardelektromotoren in allgemeinen Industrieanwendungen ENGINEERING THAT MOVES THE WORLD

2

3 Anwendungen Halte- und Arbeitsbremsen-Variationen für allgemeine Industrieanwendungen Einsatz an Standardelektromotoren Standardmerkmale Spulenkörper mit Spule : Thermische Klasse 155 (F), spezieller Oberflächenschutz Ankerscheibe : Spezieller Oberflächenschutz: nitrocarburiert Bremsscheibe : Spezieller Oberflächenschutz: nitrocarburiert Reibbelagträger : Fest fixierter Reibbelagträger auf der Motorwelle durch eine Passfederverbindung, Oberflächenschutz verzinkt Reibbelag : Axial flexible Reibbeläge im Reibbelagträger erlauben eine hohe Toleranz beim Befestigen des Reibbelagträgers auf der Welle, was den Anbau der Bremse erleichtert. Stellring : Ermöglicht eine einfache Reduzierung des Bremsmomentes bis zu einem Wert von 55 % des Nennmomentes. Einstellschrauben : Mehrfach mögliche Verschleißnachstellung mittels Schraubenprinzip Befestigungsschrauben : Gehören zum Lieferumfang, verzinkt Anschlusskabel : 0,5 Meter lang Optionen Mikroschalter zur Schaltzustandanzeige oder Verschleißkontrolle (ab Baugröße 6,3) Handlüftung Schaltbausteine Einweggleichrichter Brückengleichrichter Schnellschaltbausteine 1 von

4 Vorteile Drehmomentbereich 2,7 380 Nm Einfacher Anbau an den Motor, keine Demontage der Bremse erforderlich Fertig montiert und voreingestellt geliefert Alle Oberflächen sind korrosionsgeschützt Kompatibilität von Verschleißteilen Geringer Verschleiß durch eine hohe Standfestigkeit des Reibmaterials Kompakte, einfache Konstruktion mit hoher Wärmekapazität Die eingepassten Reibbeläge formen eine unterbrochene Reibfläche, was für eine gute Luftzirkulation und Wärmeableitung sorgt. Eingeschliffen und momentgeprüft geliefert Einfache Momentreduzierung durch Stellring Als Standard vorbereitet für Montage eines Handlüftbügels, Nachrüstung problemlos möglich Frei von axialer Last während des Bremsens und während des Betriebes Geeignet für den vertikalen Anbau, bitte Rücksprache mit Bewährte zuverlässige Konstruktion Spezielle Kundenwünsche werden berücksichtigt Schutzart IP 44 durch Gummimanschette und Dichtring an der durchgehenden Welle Mögliche Spannungen Mögliche Anschlussspannungen: 24 V DC, 103 V DC, 190 V DC, 207 V DC und 240 V DC, Andere Spannungen auf Anfrage Spulen geeignet für: AC Anschlüsse mit Einweg- oder Brückengleichrichtung Wir empfehlen folgende Variante Verwendung der Standardspannung mit Gleichrichter, den GKN Stromag Dessau anbietet. 2 von

5 Benennung der Einzelteile 01 Spulenkörper 06 Spule 02 Ankerscheibe 07 Druckfeder 03 Bremsscheibe 12 Stellring 04 Reibbelagträger 13 Rundring 05 Reibbelag 14 Gummimanschette Funktion der Bremse Die Bremse BZFM V7 ist eine federbelastete Elektromagnet - Zweiflächenbremse, die im stromlosen Zustand bremst und elektromagnetisch lüftet. Im Spulenkörper (01) befindet sich eine Spule (06), die mit einem Epoxidharz der thermischen Klasse 155 (F) (maximale Grenztemperatur 155 C) fest im Spulenkörper (01) vergossen ist. Liegt an der Spule (33) keine elektrische Spannung an, drücken die Druckfedern (07), die sich im Innenund Außenpol befinden, die Ankerscheibe (02) axial gegen den im Reibbelagträger (04) schwimmend angeordneten Reibbelag (05). Dieser wird so zwischen der gegen Verdrehung gesicherten Ankerscheibe (02) und der Bremsscheibe (03) eingespannt und damit am Umlauf gehindert. Die Bremswirkung wird von dem Reibbelag (05) über den Reibbelagträger (04) und Passfeder auf die Welle übertragen. Wird die Spule (06) an eine Nenn-Gleichspannung entsprechend der Leistungsschildangaben (am Umfang des Spulenkörpers) oder über einen Stromag- Gleichrichtersatz an eine Wechselspannung angeschlossen, so wird die Ankerscheibe (02) durch die Elektromagnetkraft gegen die Kraft der Druckfedern (07) an den Spulenkörper (01) gezogen. Der Reibbelag (05) wird somit frei und die Bremswirkung ist aufgehoben. Die Bremse ist gelüftet. 3 von

6 Mikroschalter Als Standardoption erhältlich für die Baugrößen 6,3 25, Eingebauter Kontrollschalter, als Schließer bzw. Öffner einsetzbar. Dieser kann in den Motorschalter für den Haltebremsenbetrieb eingebaut werden, d.h. die Bremse lüftet bevor der Motor startet. Bremsenanschluss Anschlussleitung, Länge standardmäßig 0,5 m. Notlüftung mittels Handlüftbügel Optional kann die Bremse mit einer Handlüftung ausgestattet werden, die das manuelle Lüften über einen Handlüftbügel zulässt. Die Bremse ist für die Montage eines Handlüftbügels vorbreitet, die Nachrüstung ist problemlos möglich. Bremsscheibe Die Bremsscheibe ist an der B-Seite des Motors angebracht. Stellring Eine einfache Reduzierung des Bremsmomentes bis zu einem Wert von 55 % des Nennmomentes kann vorgenommen werden. Einstellschrauben Das Nachstellen des Luftspaltes der Bremse ist mehrfach bis zum Erreichen der unteren Verschleißgrenze des Reibbelages möglich. Maßblatt Tabelle 1: Technische Daten Baugröße M SN MÜ n 0 n zn Luftspalt min/max W P vn J m BZFM V7 Nm Nm min 1 min 1 mm kj kw kgm 2 kg 0,25 2, ,25 / 0,4 4 0,01 0, ,5 0,63 5,7 6, ,3 / 0,5 6 0,015 0, ,1 1,6 12,5 13, ,3 / 0,5 9 0,02 0, ,0 2,5 24, ,3 / 0,5 13 0,028 0, ,0 4 33, ,3 / 0,6 16 0,033 0, ,3 6, ,4 / 0,7 22 0,046 0, , ,4 / 0,7 32 0,09 0, , ,4 / 0,7 48 0,11 0, , ,4 / 0,7 60 0,14 0, ,6 4 von

7 M SN : schaltbares Nennmoment bei einer Reibgeschwindigkeit von 1m/s nach DIN VDE 0580 (gilt für Trockenlauf bei öl- und fettfreiem Reibbelag nach dem Einschleifen) MÜ : ohne Schlupf übertragbares statisches Moment, nach DIN VDE 0580 (gilt für Trockenlauf bei öl- und fettfreiem Reibbelag nach dem Einschleifen) n 0 : max. Leerlaufdrehzahl n zn : zulässige Schaltdrehzahl P k : Erregerleistung bei 20 C P vn : Nennschaltleistung S4-40 % ED W : Schaltarbeit pro Schaltung für z = 1 5h 1 J : Massenträgheitsmoment der rotierenden Teile m : Masse Betriebsart : S1, S2, S4-40 % ED Therm. Klasse : 155 (F) nach DIN VDE 0580 AC-Steuerung : über Gleichrichterbaustein möglich 5 von

8 Baugröße BZFM V7 Tabelle 2: Maßtabelle Bremse (alle Maße in mm) d1 min (H7) d1 bevorzugt (H7) 11/12 12/15 16/20 20/22 22/25 30/32 35/38/40 45/48 45/50/55 d1 max (H7) d d4 (H7) d6 (H7) 74, d7 M4 M4 M4 M5 M6 M6 M10 M10 M12 d d11 (H9) d , d15 M4 M4 M4 M6 M6 M6 M10 M10 M12 d16 4,3 4,3 4,3 5,4 6,4 6,4 10,25 10,25 12,2 d L L2 1,5 1,5 1,5 1,8 1,8 1,8 2,0 2,0 2,0 L3 36,2 37,7 44,7 53,6 56,5 62,9 82,2 90,2 92,4 L4 44,7 46,2 53,2 64,4 68,3 74, L L7 (ca.) 6 5,9 7,2 8,2 8,2 9,6 8,4 8,4 7,3 L ,5 13,5 14,5 L9 6 6,3 6,8 11,6 12 9, ,6 L , Kabellänge Tabelle 3: Elektrische Daten gelten für Gleichspannung [DC](andere Spannungen auf Anfrage) Baugröße U N = 24V U N = 103V U N = 190V U N = 207V U N = 240V BZFM V7 P K [W ] P K [W ] P K [W ] P K [W ] P K [W ] 0, , , , , , von

9 Baugröße BZFM V7 Tabelle 4: Maßtabelle Handlüftung (alle Maße in mm) L ,5 49,5 54,7 14,5 10,5 11,5 L11 113,5 120, L13 48,5 55, ,5 147,5 L ,5 12,5 L β ,5 6 7,4 6 6,4 7 von

10 Bestellbeispiel Berechnungen Abbildung 1: Das Diagramm zeigt den Schaltvorgang einer elektromagnetischen Federdruckbremse in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet. Grundlage für die gewählten Definitionen ist die DIN VDE von

11 M 1 = Schaltdrehmoment [Nm] Das schaltbare (dynamische) Drehmoment ist das Drehmoment welches eine Bremse unter Schlupf in Abhängigkeit vom Reibwert und im betriebswarmen Zustand übertragen werden kann. (M 1 = 0, 9M SN ) M 3 = Synchronisierungsdrehmoment [Nm] Das Synchronisierungsdrehmoment ist das Drehmoment, das kurzzeitig nach Abschluss der Drehzahlangleichung auftritt. MÜ = Übertragbares Drehmoment [Nm] Das übertragbare (statische) Drehmoment ist das maximale Drehmoment, das eine Bremse ohne Schlupf und im betriebswarmen Zustand übertragen kann. M SN = Schaltbares Nenndrehmoment [Nm] Das schaltbare Nenndrehmoment ist das im Katalog angegebene dynamische Drehmoment, bei 1 m/sec Reibgeschwindigkeit. M L = Lastdrehmoment [Nm] +M L für Beschleunigung durch die Last, M L für Bremsunterstüzung durch die Last. Das Lastdrehmoment muss eine Bremse unter Berücksichtigung bestimmter Sicherheitsfaktoren übertragen. M 5 = Leerlaufdrehmoment [Nm] Das Leerlaufdrehmoment ist das Drehmoment, das die Bremse im betriebswarmen Zustand nach dem Einschalten (Lüften) überträgt. M A = Verzögerungsdrehmoment [Nm] Das Verzögerungsmoment ergibt sich aus der Addition (Differenz bei Hebezeugen im Senkvorgang) von schaltbaren Drehmoment und Lastdrehmoment. Schaltzeiten Die in der obenstehenden Abbildung am Beispiel einer ruhestrombetätigten Elektromagnet - Bremse dargestellten Schaltzeiten sind mit diesen Bezeichnungen auch für andere Betätigungsarten gültig. Die Verzögerungszeit t 11 ist die Zeit vom Zeitpunkt der Spannungsabschaltung (Betätigung) bis zum Beginn des Drehmomentaufbaus (bei gleichspannungsseitiger Schaltung vernachlässigbar klein). Die Drehmomentanstiegszeit t 12 ist die Zeit vom Beginn des Drehmomentanstiegs bis zum Erreichen von 90% des schaltbaren Nennmoment M SN. Die Einschaltzeit t 1 ist die Summe aus Verzögerungszeit und Anstiegszeit: t 1 = t 11 + t 12 Die Verzögerungszeit t 21 ist die Zeit vom Einschalten der Spannung bis zum Beginn des Drehmomentabfalls. Die Abfallzeit t 22 ist die Zeit vom Beginn des Drehmomentabfalls bis zum Abklingen des Drehmomentes auf 10% des schaltbaren Nennmomentes M SN. Die Ausschaltzeit t 2 ist die Summe aus Verzögerungszeit und Abfallzeit: t 2 = t 21 + t 22 Zur Verkürzung der Schaltzeiten bei Elektromagnet - Federdruckbremsen sind Sonderschaltungen erforderlich. Bitte gesonderte Unterlagen anfordern. Die in den Maßtabellen angegebenen Schaltzeiten gelten bei gleichstromseitiger Schaltung, betriebswarmem Gerät und Nennspannung ohne schaltungstechnische Sondermaßnahmen. 9 von

12 Bezeichnungen A R cm 2 Reibfläche m kg Masse Q Joule(J) Wärmemenge Q h W att(w ) stündliche Wärmemenge kj c spezifische Wärme Stahl c = 0, 46 kj kgk kgk n min 1 Drehzahl Gusseisen c = 0, 54 kj kgk t A s Bremszeit t S s Rutschzeit Massenträgheitsmoment J [kgm 2 ] Das in den Formeln angegebene Massenträgheitsmoment J ist das gesamte auf die Drehzahl der Bremse bezogene Massenträgheitsmoment aller von der Bremse zu verzögernden Massen. Reduzierung von Trägheitsmomenten Für die Reduzierung von Trägheitsmomenten gilt die Beziehung Trägheitsmomente linear bewegter Massen J 1 = J 2 ( n 2 n 1 ) 2 [kgm 2 ] Das Ersatz - Massenträgheitsmoment J Ers für eine linear mit der Geschwindigkeit v bewegte Masse m bezogen auf die Bremsdrehzahl n errechnet man nach der Formel J Ers : Auslegung nach dem Drehmoment J Ers = 91 m( v n )2 [kgm 2 ] [v = m/s] [n = min 1 ] [m = kg] Das mittlere Drehmoment einer Kraft - bzw. Arbeitsmaschine ergibt sich aus der Beziehung M = 9550 P n [Nm] [P = kw ] [n = min 1 ] Unter Berücksichtigung eines vorhandenen Übersetzungsverhältnisses sind die ermittelten Drehmomente auf die Bremsenwelle zu reduzieren. Je nach Art und Wirkungsweise der Kraft - bzw. Arbeitsmaschine sind bei der Festlegung der Bremsengröße Stoß - und Spitzenbelastungen zu berücksichtigen. Wenn bestimmte Bremszeiten verlangt werden, so muß schon bei der Auswahl der Bremsengröße nach dem Drehmoment auf ein ausreichendes Bremsmoment geachtet werden. Für das erforderliche schaltbare Nenndrehmoment M SN einer Bremse ergibt sich unter Berücksichtigung der Richtung des Lastdrehmomentes: 10 von

13 Beschleunigung durch die Last M SN = M A + M L Bremsunterstüzung durch die Last M SN = M A M L Wenn wir das Verzögerungsdrehmoment M A durch den Impulssatz ausdrücken, erhalten wir nach entsprechender Umformung mit: Beschleunigung durch die Last M SN = t A = M A = J dω dt [Nm] J n 9, 55 t a + M L [Nm] J n 9, 55 (M SN M L ) [s] Bremsunterstüzung durch die Last M SN = t A = M A = J dω dt [Nm] J n 9, 55 t a M L [Nm] J n 9, 55 (M SN + M L ) [s] Dabei ist vorausgesetzt, muss sich das schaltbare Drehmoment wie ein Rechteckimpuls aufbaut. Es ist zu Beachten, dass mit zunehmener Drehzahl das dynamische Moment geringer wird. Auslegung nach Schaltarbeit Bei allen Schaltvorgängen unter Drehzahl bzw. bei Rutschvorgängen während des Betriebes wird in einer Bremse Schaltarbeit erzeugt, die in Wärme umgesetzt wird. Eine zulässige Schaltarbeit bzw. Schaltleistung darf nicht überschritten werden, damit keine unzulässige Erwärmung auftritt. Eine Auswahl der Bremsengröße nach den auftretenden Drehmomenten ist nur in sehr wenigen Fällen ausreichend. Deshalb muss von Fall zu Fall überprüft werden, ob die Bremse wärmemäßig richtig bemessen ist. Ganz allgemein ausgedrückt gilt für die Schaltarbeit in einer Bremse, die in der Zeit dt mit ihrem schaltbaren Drehmoment M S bei einer Winkelgeschwindigkeit ω S durchrutscht: dq = M S ω S dt Mit ω S und Umformung mit Hilfe des Impulssatzes ergibt sich für einen einzelnen Bremsvorgang bei vorhandenem Lastdrehmoment die Schaltarbeit Beschleunigung durch die Last Bremsunterstützung durch die Last Q = M SN M SN M L J n [kj] Q = M SN M SN + M L J n [kj] Rutscht eine Bremse während des Betriebes mit konstanter Schlupfdrehzahl durch, so errechnet sich die Schaltarbeit nach der Formel Q = 0, M S n S t S [kj] Arbeitsbremse: Bremse muss eine Welle mit der Schalthäufigkeit X von der Drehzahl Y auf Drehzahl null abbremsen und festhalten. Haltebremse mit Not - Aus - Funktion: Bremse fällt bei Wellen - Drehzahl null ein und hält fest, muss aber im Notfall von Wellen - Drehzahl Y auf null abbremsen können. 11 von

14 Zulässiges Arbeitsvermögen bei 3000 min 1 W [kj] Schaltarbeit z [ 1 ] Schaltungen pro Stunde h Abbildung 2: Wärmekapazität BZFM V7 bei n = 3000 min 1 **. Mit Hilfe der Betriebsbedingungen und der Anzahl der Schaltungen pro Stunde kann die Bremse ausgewählt werden. Beispiel: W = 10 kj/schaltung und z = 10 Schaltungen/Stunde Größe BZFM 1.6 V7 ** zulässige Schaltarbeit pro Schaltung bei anderen Drehzahlen auf Anfrage 12 von

15 Fragebogen zur Auslegung von Federdruckbremsen ANTRIEBSMASCHINE Frequenzgesteuerter Motor Polumschaltbarer Motor Motor mit konstanter Drehzahl Andere Motortypen Nenn- und Maximalleistung kw Nenn- und Maximaldrehzahl min 1 Maximales Drehmoment (Kippmoment) N m ABTRIEBSMASCHINE Drehwerksystem Aufzugsystem Katz- oder Fahrwerksystem Winden Personenbeförderungssystem Andere Anwendungen BREMSENTYP Arbeits- und Noptstoppbremse Haltebremse mit Notstoppeigenschaften BERECHNUNGSDATEN Nennbremsdrehzahl min 1 Notbremsdrehzahl (d.h. max. mögliche Überdrehzahl an Aufzugantrieben) min 1 Lastmoment bei Nennbremsdrehzahl Lastmoment bei Notbremsdrehzahl Maximal mögliches Lastmoment Anzahl der Bremsvorgänge pro Stunde bei Nenndrehzahl / bei gewünschter Drehzahl (inkl. Last) Anzahl der Schaltungen pro gewünschter Zeiteinheit bei Notstoppdrehzahl (inkl. maximaler Last) Massenträgheitsmoment der Teile, die vom Motor bewegt werden oder die kgm 2 von der Bremse abgebremst werden (Motor, Getriebe, Winde usw.) Geforderte Schaltzyklen der Bremse Umgebungstemperatur Schutzart oder kurze Beschreibung der Umgebungsbedingungen Schiff, Hafen oder Inhouse Optionen: Mikroschalter, Gleichrichter, Schaltelement, Klemmenkasten, Heizung oder andere N m N m N m C 13 von

16 GKN Land Systems 2014 PO Box 55, Ipsley House, Ipsley Church Lane, Redditch, Worcestershire B98 0TL P: +44 (0) Stromag Dessau safety in motion Dessauer Str. 10 P: +49 (340) F: +49 (340) The is a company of GKN Land Systems Find out more about GKN Stromag global trade representatives GKN LS 16 DE 0314 SPM 1-0,15