Evolutie van de industriële remtechnologie

Steve Powell, Product Manager van de Heavy Duty Clutch Brake Group binnen Altra Industrial Motion, bespreekt de evolutie van de industriële remtechnologie van de afgelopen 45 jaar en belicht enkele van de voornaamste technische en commerciële doorbraken.

Vijftig jaar terug zagen we in de overgrote meerderheid van de industriële toepassingen, zoals de mijnbouw, energiesector en maritieme industrie, nog trommelremmen. Sinds die tijd is het gebruik van schijfremmen enorm toegenomen. Dit werd vooral veroorzaakt door de automobielindustrie, die in de jaren ‘70 schijfremmen begon toe te passen.

In tegenstelling tot trommelremmen, die bij hard remmen hitte in de trommel vasthouden, is de schijf van een schijfrem volledig aan de buitenlucht blootgesteld. Hierdoor wordt de schijf constant gekoeld, waardoor de neiging tot oververhitting en dus fading fors afneemt. De trommelrem heeft maar één vlak om de remenergie af te voeren, terwijl de schijfrem er twee heeft, wat efficiënter is.

Doordat de fabrikanten van industriële remmen steeds vaker voor schijfremmen kozen, zijn de remprestaties de laatste 45 jaar verrassend snel verbeterd, wat wijst op een uitgerijpte technologie.

Industriële remsystemen

Industriële remmen worden vaak blootgesteld aan extreem zware omstandigheden in afgelegen gebieden. In de olie- en gaswinning, mijnbouw en maritieme sectoren kiest men voor een gecombineerde aanpak van het remontwerp en een strikt onderhoudsprogramma. Juist deze uitdagende omstandigheden hebben de fabrikanten in staat gesteld om hun producten in de laatste 50 jaar door te ontwikkelen.

Remmen bij explosiegevaar

In explosiegevaarlijke omgevingen, zoals ondergrondse mijnen, worden vaak meervoudige natte schijfremmen in een tandwielkast gemonteerd (meerdere draaiende schijven met ringvormig frictiemateriaal in een afwisselend patroon). Deze remmen gebruiken de afschuifkracht van de olie, waarbij het koppel door een dunne olielaag wordt overgebracht en niet door het frictiemateriaal, waardoor vonkvorming zou kunnen optreden. Hoewel natte remmen van nature minder effectief zijn dan droge remmen, vormen ze een goed compromis dat de specifieke eisen van zulke toepassingen vervult.

In de olie- en gasindustrie zijn de remmen vaak watergekoeld vanwege de strenge veiligheidseisen. Er worden ook roestvrijstalen onderdelen gebruikt, gelakt volgens ISO12944-5:2007. Hier geldt ook de ATEX-regelgeving (vonkvrij) en Twiflex past een laag aluminiumgehalte toe om aan deze eis te voldoen. Zowel Twiflex als Svendborg Brakes kunnen ook offshore-uitvoeringen leveren.

Omdat de natuurlijke hulpbronnen opdrogen, is er een nieuwe trend richting verder afgelegen mijnbouwgebieden, zoals Siberië. De remmen zijn goedgekeurd voor temperaturen tot -20°C en in de schijfremtechnologie worden intussen betere staalsoorten toegepast, die ook bij strenge koude hun prestaties niet verliezen.

Er zijn bovendien remsystemen ontwikkeld, waarin de hydrauliekolie continu achter de remblokken circuleert om te verhinderen dat het bedieningsmechanisme vastvriest.

Bewaking op afstand

De technologie van de afstandsbewaking, met name van OE-fabrikanten, duidt op een wereldwijde verschuiving in het aankoopbeleid. Eindgebruikers geven voorrang aan de langetermijnwaarde en kijken meer dan ooit eerder naar de totale eigendomskosten (TCO) dan de aanschafprijs van de componenten. Dit is wellicht te wijten aan de recente ontwikkelingen vanwege de wereldwijde economische druk, maar desondanks wisten de fabrikanten van hoogwaardige onderdelen de levensduur en efficiëntie te verbeteren en toch concurrerend te blijven.

Sommige kraanbouwers leveren nu al een realtime rembewakingsfunctie, die aanzienlijke voordelen voor het onderhoudsproces biedt.

Twiflex en Svendborg bieden een heel scala aan bewakingsapparatuur, waaronder inductieve naderingsschakelaars, microswitches en analoge sensoren van 4 tot 20mA, die ‘rem aan’, ‘rem uit’ en de remblokslijtage aangeven. Ze leveren in- en uitgangssignalen, die naar een PLC gaan of gebruikt worden om op afstand data te verzamelen.

Frictiematerialen

Asbest werd jarenlang gezien als dé optimale oplossing voor industriële frictiematerialen – en het had ook een erg aantrekkelijke combinatie van eigenschappen en kostprijs. Maar toen in de jaren '70 de ernstige gezondheidsrisico's aan het licht kwamen, moesten andere materialen worden ontwikkeld.

Nieuwe materialen op basis van organische vezels of sintermetaal dienden aanvankelijk slechts als vervanging, maar later evenaarden en overtroffen ze de prestaties van hun asbesthoudende tegenhangers. De exacte samenstelling van frictiematerialen wordt vaak als commercieel gevoelig beschouwd en remfabrikanten houden de bestanddelen van hun eigen formules graag geheim.

Het testen is een belangrijk aspect bij het ontwikkelen van frictiematerialen geworden en veel fabrikanten beschikken over eigen testcentra. Hierdoor kunnen hun technici gemakkelijker toepassingsscenario's nabootsen en specifieke producten ontwikkelen, die de kosten van de uitvaltijd en het storingzoeken verminderen.

Alle remmen van Twiflex en Svendborg worden aan een cyclus- en druktest onderworpen voor ze de fabriek verlaten. Alle kritische remdelen (100%) ondergaan vóór verzending een niet-destructieve test. Twiflex heeft een compleet laboratorium voor vermoeidheidstests met een klimaatkamer, die temperaturen van -75 tot +180°C kan nabootsen, maar ook een testruimte om de remmen op materiaalmoeheid te testen en een inertietestbank, die dynamische remingrepen test. Svendborg heeft een volledig ingericht testcentrum met een grote inertietestbank om wrijving en temperaturen te testen plus een koude klimaatruimte.

Onderhoud verbeteren

Zodra een veerbediende rem niet van buiten wordt bekrachtigd, worden de remblokken in de remklauw tegen de remschijf gedrukt, waardoor de installatie wordt stilgehouden. Hoewel dit een veiligheid is bij een stroomuitval, wordt het onderhoud hierdoor flink bemoeilijkt – als een veerbediende rem is afgeschakeld, duwt hij hard tegen de schijf. Daarom moeten de veren worden ingedrukt om bij de remblokken te kunnen, waardoor veel potentiële energie in de rem blijft zitten.

Conventionele ontwerpen hebben een mechanische blokkering met een moer en centrale bout om de veerkracht tegen te houden en te voorkomen dat de remklauw bij het onderhoud dichtklapt. Maar als de moer het begeeft, klapt de rem dicht.

Twiflex heeft dit probleem opgelost met een unieke 'parkeerbeveiliging' op haar modulaire remmenserie, die voorkomt dat de remmen tijdens het onderhoud onverwacht dichtklappen door de potentiële energie van de veer te verminderen. Dit heeft een aantal voordelen:

• Regulier onderhoud kan sneller worden uitgevoerd
• Remkracht kan gemakkelijk worden afgesteld door de parkeerbeveiliging aan te zetten en het aantal shims te veranderen
• Inbouw is gemakkelijker en de rem kan zonder hydraulische druk worden geïnstalleerd.

Wereldwijd strategisch inkoopbeleid

Klanten willen steeds vaker liever een complete machine of systeem dan de optimale componenten los te kopen en zelf een systeem te bouwen. De service houdt niet meer op zodra de rem is opgestuurd en leveranciers bieden extra diensten, zoals ondersteuning bij de installatie en het onderhoud, om zich te onderscheiden van de concurrenten uit de opkomende economieën.

Altra Industrial Motion kan aandrijfoplossingen bieden van ruim 20 merken. Altra’s productengamma omvat koppelingen en remmen, open en dichte tandwieloverbrengingen, askoppelingen, gefreesde wentellagers, variabele toerenregelingen, riemaandrijvingen en lineaire actuatoren.

De komende 45 jaar?

De afgelopen 45 jaar zagen we belangrijke doorbraken in de manier waarop remsystemen worden ontworpen, onderhouden en geleverd. Maar wat brengen de komende 45 jaar? Aangezien de frictiematerialen grotendeels zijn uitontwikkeld, mogen we een sterkere nadruk op het systeemdesign, gebruiksgemak en onderhoudsoplossingen verwachten.

De opkomst van het internet der dingen zal ongetwijfeld de trend richting afstandsbewaking versterken, wat de industriële ontwikkeling en de olie- en gasboringen in nog verder afgelegen gebieden bevordert. Daarnaast zullen fabrikanten als Twiflex en Svendborg door hun nauwere samenwerking met de eindgebruikers hun hooggespecialiseerde oplossingen voor elke behoefte blijven doorontwikkelen: remsystemen zullen nog beter presteren, minder onderhoud vragen en ten slotte de productiviteit verhogen.

bron: Twiflex