Аварийный останов: расчет ударной силы при потере питания

Q: Следует ли при потере питания стравить цилиндр или запереть давление?

Ни один вариант не является универсально правильным. Festo различает SS1, при котором после останова давление снимается, и SS2, при котором оно сохраняется. Для вертикальной нагрузки может требоваться блокировка, тогда как на другой машине опасность представляет само запертое давление. Выберите реакцию по результатам оценки риска и проверьте установленную схему.

Пневмоцилиндр не переходит в одно предсказуемое состояние при исчезновении питания. ISO 13850:2015 определяет функцию аварийного останова независимо от вида энергии, а ISO 13849-1:2023 распространяется на полные функции управления, связанные с безопасностью. Рассчитайте энергию, остающуюся в движущейся оси, а затем проверьте установленную систему останова, вместо того чтобы считать снятие напряжения с клапана доказательством безопасности (ISO 13850, 2015; ISO 13849-1, 2023).

Это различие важно, поскольку потеря электропитания, потеря подачи сжатого воздуха и команда аварийного останова — разные события. Возможны различные исходы. В зависимости от схемы цилиндр может двигаться по инерции, продолжать движение под действием запертого давления, стравливать воздух, изменить направление или перемещаться под действием силы тяжести. Реакция зависит от точного условного обозначения клапана, положения пружины, пилотного питания, ориентации нагрузки, пути выхлопа и механических удерживающих устройств.

Ударная сила при аварийном останове во время потери питания — это переходная реакция, возникающая при рассеивании оставшейся кинетической, пневматической, гравитационной энергии или энергии пружины. Предварительные расчеты позволяют оценить энергию и среднюю силу. Пиковое значение определяет только фактическая зависимость силы от времени на установленной машине.

Такова граница применимости расчета.

Ключевые выводы

ISO 13850:2015 рассматривает аварийный останов как определенную функцию машины, а не как синоним потери питания.

Деление энергии на путь торможения дает среднюю силу, а не пик, передаваемый на конструкцию машины.

Проверяйте наихудшие достоверные значения массы, скорости, давления, состояния клапана, гравитационной нагрузки, пути торможения и поведение при повторном пуске.

Что в действительности означает потеря питания для пневматической оси?

Festo выделяет по меньшей мере 6 значимых реакций пневматической системы, включая безопасный останов 1, безопасный останов 2, безопасный останов с закрытием, безопасный останов с блокировкой, безопасное отключение крутящего момента и безопасную рабочую остановку. Различия между ними показывают, почему формулировка «снять питание» не является полным описанием состояния цилиндра (Безопасная пневматика Festo, дата обращения: 2026-07-23).

Начните с точного названия инициирующего события. При потере управляющего электропитания соленоиды могут обесточиться, в то время как заводская сеть сжатого воздуха остается под давлением. При отказе подающей магистрали давление на входе исчезает, но сжатый воздух сохраняется в объемах после места отказа. В отличие от этого команда аварийного останова — преднамеренный входной сигнал безопасности, для которого требуемая реакция машины должна быть определена заранее. Отказы компонентов образуют еще одну отдельную группу событий.

Инициирующее событие	Что может измениться немедленно	Какая энергия может сохраниться	Что необходимо проверить
Потеря управляющего электропитания	Соленоиды возвращаются, фиксируются или остаются в последнем механическом положении	Давление подачи, воздух в запертых полостях, энергия движущейся нагрузки, сила тяжести	Какие порты соединяются в обесточенном положении?
Потеря подачи сжатого воздуха	Давление на входе снижается в соответствии с объемом системы и утечками	Давление в полостях, энергия ресивера, энергия движущейся нагрузки, сила тяжести	Продолжает ли переключаться пилотная ступень и куда может выйти запертый воздух?
Команда аварийного останова	Логика безопасности задает определенную реакцию	Зависит от спроектированной функции безопасности	Должна ли ось стравить воздух, удерживаться, управляемо замедлиться или сочетать эти действия?
Отказ клапана, шланга или датчика	Один канал или путь потока может реагировать не так, как предписывает команда	Давление может сохраниться с одной стороны привода	Какие одиночные отказы могут нарушить требуемую реакцию?

Сначала точно определите событие.

Пятипортовые двухпозиционные клапаны имеют 5 портов и 2 определенных положения. Среднего положения у них нет. Добавление третьего положения образует схему 5/3, однако «закрытый центр» по-прежнему описывает лишь соединения на схеме. Это не доказывает, что вертикальная нагрузка удержится, утечка окажется допустимой или опасный повторный пуск будет предотвращен. Используйте чертеж и данные безопасности конкретной модели, а не название семейства. Основные условные обозначения рассмотрены в сравнении клапанов 3/2 и 5/2.

Положение клапана — это свидетельство, а не окончательный вывод.

Рассмотрим, что может происходить при номинально закрытом среднем положении. Золотник может перейти в центр только при наличии пилотного давления, обратный клапан перед ним может сохранять это пилотное питание, а обратный клапан после него — запереть разное давление в двух полостях цилиндра. Тогда внешняя нагрузка сжимает воздух в одной полости, в то время как другая полость теряет воздух из-за утечки или расширяется. Положение может дрейфовать, хотя условное обозначение не показывает открытого пути. На другой машине блокирование движения способно сохранить опасное усилие зажима, которое необходимо снять перед доступом. Ни один из этих исходов нельзя классифицировать только по обозначению центра. Для анализа нужны полная схема, данные изготовителя об утечке и времени переключения, направление нагрузки, допустимое перемещение, требуемое состояние давления и испытание установленной машины, охватывающее соответствующий отказ.

Достоверный анализ потери питания проходит от инициирующего события через фактическое состояние пневмосистемы, оставшуюся энергию и требуемое безопасное состояние к измеренной реакции машины.

Наиболее полезная граница проходит не между «питание включено» и «питание отключено», а между контролируемой энергией и энергией, способной вызвать опасное движение. Отсутствие электричества не означает изоляцию энергии. Сжатый воздух и сила тяжести по-прежнему могут перемещать ось, а давление допустимо сохранять лишь тогда, когда проверенная функция удержания предотвращает опасное смещение.

Расчет энергии останова при потере питания

Для большинства расчетов промышленных амортизаторов ACE указывает 5 основных исходных параметров: массу, скорость удара, дополнительную движущую силу, число срабатываний в час и количество параллельно установленных амортизаторов. Затем отдельно проверяются энергия одного события, часовая энергия и приведенная масса (ACE Controls, дата обращения: 2026-07-23).

Энергия — основной параметр подбора.

Начните с поступательной кинетической энергии всех компонентов, движущихся вместе с осью:

E_k = \frac{1}{2} m v_i^2

Здесь $E_k$ — кинетическая энергия в джоулях, $m$ — общая движущаяся масса в килограммах, а $v_i$ — скорость непосредственно перед началом торможения в метрах в секунду. Учитывайте поршень или каретку, оснастку, кронштейны, перемещаемое изделие и любой механизм, движение которого приведено к оси цилиндра.

Если пневматическая тяга, пружина, технологическая сила или иной привод продолжает действовать на пути торможения, учтите совершаемую им работу. Для силы, изменяющейся в зависимости от положения:

E_p = \int_{0}^{s} F_p(x)\,dx

$E_p$ — работа движущей силы, $F_p(x)$ — результирующая сила, которая продолжает перемещать нагрузку в положении $x$ , а $s$ — эффективный путь торможения. Если обоснованно применимо приближение постоянной силы, используйте $E_p = F_p s$ . Не подставляйте автоматически теоретическое усилие по диаметру поршня: давление в полостях и противодавление на выхлопе могут изменяться в течение всего события.

Для линейной оси, наклоненной под углом $\theta$ к горизонтали, вклад силы тяжести равен:

E_g = \pm m g s \sin(\theta)

$E_g$ положительна, когда сила тяжести перемещает нагрузку к упору, и отрицательна, когда она сопротивляется такому движению. Используйте $g = 9.81\,\mathrm{m/s^2}$ и указывайте знак для каждого направления перемещения.

Расчетная энергия одного события:

E_{\mathrm{event}} = E_k + E_p + E_g

Запертый сжатый воздух может нелинейно добавлять или отнимать работу по мере изменения объемов и давлений в полостях. Этот эффект может быть существенным. В таком случае используйте проверенную пневматическую модель или измеренные данные «давление — положение», а не предполагаемый «процент остаточного давления».

При повторяющихся производственных остановах также проверяйте тепловую нагрузку:

E_{\mathrm{hour}} = E_{\mathrm{event}} N_h

$E_{\mathrm{hour}}$ — энергия в час, а $N_h$ — число остановов в час. Устройство, предназначенное только для аварий, и постоянно циклирующий амортизатор могут иметь разные ограничения режима работы даже при одинаковой энергии одного удара.

Более узкое объяснение энергии движущейся нагрузки приведено в руководстве по расчету кинетической энергии. Для учета приведенной массы, времени возврата, температуры, монтажа и выбора модели используйте руководство по подбору внешнего амортизатора.

Средняя сила, пиковая сила и путь торможения

Для правильно отрегулированных промышленных амортизаторов ACE использует зависящее от модели приближение силы реакции $Q = 1.5E/s$ , а не универсальное соотношение $E/s$ . Этот коэффициент изготовителя показывает, почему только по массе и пути торможения невозможно определить пиковую силу произвольного цилиндра, буфера, кронштейна или жесткого упора (ACE Controls, дата обращения: 2026-07-23).

Путь изменяет среднюю величину, но не форму кривой.

Средняя энергетически эквивалентная сила равна энергии события, деленной на эффективный путь торможения:

F_{\mathrm{avg}} = \frac{E_{\mathrm{event}}}{s_{\mathrm{eff}}}

$F_{\mathrm{avg}}$ — средняя сила на принятом эффективном пути $s_{\mathrm{eff}}$ . Результат полезен для сравнения концепций останова. Он не учитывает форму кривой замедления, выбор зазоров, контактную жесткость, трение уплотнений, вибрацию кронштейна, отскок и место измерения силы.

Если известна фактическая зависимость ускорения от времени, движущаяся масса создает инерционную силу:

F_{\mathrm{inertia}}(t) = m a(t)

Нагрузки на конкретный болт, направляющую, шток или элемент рамы могут отличаться, поскольку по тому же пути действуют пневматическая тяга, сила тяжести, геометрия рычажного механизма и локальная динамическая реакция. Когда важно предельное пиковое значение для конструкции, используйте подходящий датчик силы, акселерометр, преобразователь давления или проверенную динамическую модель.

Средняя сила не может подтвердить прочность кронштейна.

Средняя сила определяется общей энергией и путем. Пиковая сила зависит от способа рассеивания энергии и передачи реакции по конструкции машины.

На расчетном листе сохраняйте две отдельные границы. Энергетическая граница определяет, что должен поглотить тормозящий элемент. Конструктивная граница показывает, куда передается реакция и какой компонент требует проверки по пиковой нагрузке. Соответствие первой границе не означает автоматического соответствия второй.

Пример расчета: что можно определить для движущейся нагрузки 30 кг?

Для определения начальной кинетической энергии в анализе по методу работы и энергии достаточно измеренных массы и скорости удара, однако для оценки средней силы все равно требуется заданный останов. Поэтому ACE рассматривает скорость удара, движущую силу, ход и частоту циклов как отдельные исходные параметры, не скрывая их в одном коэффициенте удара (ACE Controls, дата обращения: 2026-07-23).

Границы этого примера заданы намеренно.

Рассмотрим горизонтальную каретку со следующими измеренными или заданными параметрами:

Исходный параметр	Значение	Граница применимости
Общая движущаяся масса, $m$	30 kg	Включает каретку, оснастку и изделие
Скорость перед остановом, $v_i$	1.5 m/s	Измерена вблизи упора
Работа силы тяжести	0 J	Горизонтальная ось
Работа продолжающего действовать привода	0 J для этой предварительной оценки	Предполагается, что привод больше не перемещает нагрузку

Рассчитаем кинетическую энергию:

E_k = \frac{1}{2}(30\,\mathrm{kg})(1.5\,\mathrm{m/s})^2 = 33.75\,\mathrm{J}

Теперь сравним три предполагаемых пути торможения. Это сравнение концепций, а не паспортные характеристики изделий:

Предполагаемый эффективный путь торможения	Средняя энергетически эквивалентная сила	Что означает результат
$s_{\mathrm{eff}} = 40\,\mathrm{mm}$	$F_{\mathrm{avg}} = 844\,\mathrm{N}$	Предварительная средняя величина для управляемого останова с использованием всего пути
$s_{\mathrm{eff}} = 25\,\mathrm{mm}$	$F_{\mathrm{avg}} = 1{,}350\,\mathrm{N}$	При меньшем пути средняя сила возрастает, хотя энергия не меняется
$s_{\mathrm{eff}} = 5\,\mathrm{mm}$	$F_{\mathrm{avg}} = 6{,}750\,\mathrm{N}$	Предварительная средняя величина для очень короткого останова, а не прогноз пиковой силы

При пути торможения 5 mm средняя сила в 8 раз больше, чем при 40 mm, поскольку в принятых условиях сила обратно пропорциональна пути. Это не означает, что пиковая нагрузка на машину составит 6,750 N. Жесткий контакт может создать более высокий кратковременный пик, а настроенный амортизатор имеет собственную кривую реакции и паспортные пределы.

Если цилиндр продолжает создавать усилие 600 N на пути 25 mm, он добавляет:

E_p = (600\,\mathrm{N})(0.025\,\mathrm{m}) = 15\,\mathrm{J}

Сумма обоих слагаемых равна 48.75 J, а соответствующая средняя сила на пути 25 mm — 1,950 N. Поэтому испытание при потере питания должно установить, действительно ли тяга исчезает, уменьшается, меняет направление или остается вследствие запертого давления во время торможения.

ИнструментПодбор цилиндраКалькулятор энергии демпфирования цилиндраВведите движущуюся массу, скорость удара, продолжающую действовать силу привода, ход торможения, частоту циклов и паспортную энергоемкость, чтобы предварительно оценить энергию, которую должен поглотить останов.Энергия демпфирования = (0,5 × Масса × Скорость² + Работа привода + Работа силы тяжести) × Коэффициент запасаДвижущаяся массаСкорость удараПриводное усилиеХод демпфированияОткрыть калькулятор

Более подробно различие между средней и пиковой нагрузкой в конце хода рассмотрено в руководстве по усилию в конце хода.

Какая стратегия останова соответствует конкретной опасности?

ISO 12100:2010 устанавливает методику оценки и снижения риска для машин, а ISO 13849-1:2023 — метод проектирования функций управления, связанных с безопасностью, для электрических, гидравлических, пневматических, механических и программных технологий. Ни один из этих стандартов не предписывает одну универсальную схему клапана для всех цилиндров (ISO 12100, 2010; ISO 13849-1, 2023).

До выбора компонентов определите опасное событие и требуемое состояние. Формулировка «безопасно остановить цилиндр» слишком расплывчата. Укажите инициирующее событие, направление движения, максимально допустимое перемещение, время останова, конечное состояние давления или удержания, реакцию на соответствующий отказ и поведение при сбросе.

Опасное условие	Возможная концепция реакции	Что необходимо проверить
Горизонтальная каретка может ударить человека	Управляемое торможение с последующим стравливанием или блокировкой	Время и путь останова, силу или скорость в опасной зоне и запрет повторного пуска
Вертикальная нагрузка может упасть при снятии давления	Управляемый останов с проверенным тормозом, стопором штока или механической опорой	Удерживающую способность, положение включения, диагностическое поведение, утечку и дрейф нагрузки
Запертое давление само представляет опасность	Сначала остановить движение, затем стравить определенную зону и контролировать давление	Остаточное давление, время стравливания, ограничения глушителя и условия доступа
Изделие должно оставаться зажатым после останова	Поддерживать давление только там, где это допускает оценка риска	Падение давления, утечку через обратный клапан, независимое удержание и реакцию на отказ
Запасенная энергия движения превышает допустимую энергию демпфера цилиндра	Добавить правильно подобранный внешний амортизатор или иной управляемый останов	Энергию события и за час, приведенную массу, скорость, ход, силу реакции и монтаж

Функцию определяет опасность.

Функции различаются. Определения Festo показывают возможную логику. SS1 замедляет привод, а затем снижает давление в полостях. SS2 замедляет его и поддерживает давление для удержания остановленного состояния. SSC закрывает путь энергии и использует запасенную энергию для достижения останова, а SSB сочетает останов с блокировкой. Эти описания не доказывают, что один обычный клапан обеспечивает требуемый уровень эффективности защиты (PL).

Для вертикальных осей изучите руководство по безопасности стопоров штока. Полная цепь управления, связанная с безопасностью, рассмотрена в руководстве по пневматическим цепям безопасности ISO 13849.

Видео: ACETips: правильная регулировка амортизатора от ACE Controls.

ACE Controls демонстрирует регулировку модели. Регулировку выполняют после правильного расчета энергии и выбора модели; она не заменяет анализ функции безопасности.

Как проверить установленную систему аварийного останова?

ISO 13849-1:2023 распространяется на интеграцию полной функции управления, связанной с безопасностью, и прямо не предписывает требуемую функцию безопасности или PLr для конкретной машины. Поэтому проверка должна охватывать установленные вход, логику, пневматический выход, привод, нагрузку и механическую реакцию, а не только сертификат клапана (ISO 13849-1, 2023).

Приемочные пределы должны быть зафиксированы в плане испытаний.

До изменения оборудования составьте матрицу испытаний. Включите наибольшую и наименьшую полезную нагрузку, наибольшую достоверную скорость подхода, оба направления движения, максимальное и минимальное давление, нормальную и неблагоприятную температуру, соответствующие отказы клапанов или датчиков и все режимы потери энергии, выявленные при оценке риска.

Измеряйте величины, которые позволяют проверить требование безопасности:

Скорость перед командой: регистрируйте скорость в точке начала торможения, а не только среднюю скорость хода. Частота выборки должна быть достаточной, чтобы не сгладить конечный участок подхода.
Время и путь останова: измеряйте их от момента команды безопасности и отдельно от момента изменения пневматического выхода.
Давление в обоих портах цилиндра: определите, сохраняется, меняет направление или уменьшается тяга во время останова. Синхронизируйте оба канала давления с положением, чтобы связать пневматическую работу с движением.
Ускорение или сила реакции: используйте достаточную полосу измерения, чтобы зарегистрировать переходный процесс, если важна пиковая нагрузка.
Конечное положение и дрейф: наблюдайте отскок, установление, движение из-за утечки или силы тяжести и состояние после заданного времени удержания машины в останове.
Остаточное давление: подтвердите состояние давления перед доступом или обслуживанием, включая изолированные ответвления, которые не контролирует основной манометр.
Сброс и повторный пуск: убедитесь, что восстановление электричества или воздуха не вызывает опасного движения.

По нашему опыту анализа применений, слабое место концепции останова быстрее всего выявляется, если рядом со схемой контура разместить синхронизированные графики положения, давления в обеих полостях и команды безопасности. Схема показывает предполагаемое состояние. Синхронные графики показывают, обеспечивают ли его фактическое время переключения клапана, ограничения потока, утечки и механика.

Испытывайте отказ, а не только команду.

Во время проверки привяжите все графики к единой шкале времени и сохраняйте исходную частоту выборки. Отметьте переход входа безопасности, переход логического выхода, индикацию состояния клапана, начало замедления, неподвижное состояние и любой последующий дрейф. Сравните эти отметки с заданным пределом реакции. Затем сопоставьте давление с положением, поскольку снижение давления в одном порту не доказывает исчезновение силы, если противоположная полость или сила тяжести продолжает перемещать нагрузку. Повторяйте испытание, пока не станет понятен нормальный разброс, но не превращайте небольшую выборку в универсальное статистическое обещание. В протоколе приемки укажите полезную нагрузку, режим, настройку регулятора, температуру, версии компонентов, диапазоны датчиков, параметры выборки и испытательные ограничители, чтобы другой инженер мог воспроизвести результат после обслуживания.

Не имитируйте отказы на незащищенной производственной машине. Сначала спланируйте испытание. Испытания отказов требуют огражденного доступа, закрепленной нагрузки, подходящих средств измерения и участия ответственного инженера по безопасности машин. Зафиксируйте точные модели и настройки компонентов, чтобы служба технического обслуживания могла повторить приемочное испытание после изменений.

Какие упрощения при проектировании аварийного останова приводят к ошибкам?

ISO 4414:2010 рассматривает существенные опасности на всех этапах проектирования, изготовления, модификации, монтажа, регулировки, эксплуатации и обслуживания пневматических систем. Такой охват жизненного цикла шире, чем выбор клапана или умножение расчетной силы на типовой коэффициент запаса (ISO 4414, 2010).

Упрощения дают сбой на границах систем.

Именно на стыках правдоподобные допущения о компонентах превращаются в небезопасное поведение машины. Проверяйте каждую передачу воздействия. Клапан может переключиться за паспортное время, но длинная трубка задержит реакцию полости. Стопор штока может удерживать номинальную осевую нагрузку, но податливое крепление создаст боковую нагрузку. Реле давления может показать стравливание коллектора, хотя изолированный объем привода останется под давлением. Амортизатор может выдерживать допустимую энергию одного события, но перегреваться при фактической частоте или передавать реакцию на недостаточно прочный кронштейн. Рассматривайте электрическую логику, пневматический поток, механику привода, внешнее тормозное оборудование, конструкцию, датчики и доступ оператора как единую цепь. Приемочные свидетельства должны охватывать весь путь энергии и не заканчиваться на границе приобретаемого компонента.

Избегайте следующих упрощений:

Упрощение	Почему оно неверно	Более надежное инженерное действие
«Все порты закрыты — значит безопасно»	Сжимаемость воздуха, утечки, сила тяжести и внешние силы все еще могут перемещать ось	Определить допустимое перемещение и проверить давление, дрейф и удержание
«Стравить обе полости всегда безопаснее всего»	При исчезновении поддерживающего давления вертикальная или попутная нагрузка может упасть либо ускориться	Предусмотреть проверенное удержание или блокировку с учетом опасности
«Запас 40% превращает среднюю силу в пиковую»	Произвольный множитель не восстанавливает кривую «сила — время»	Измерить пиковую реакцию либо использовать данные изготовителя о силе и проверенную модель
«Податливое крепление уменьшает удар»	Неконтролируемая деформация рамы нарушает соосность и переносит неопределенные нагрузки в другое место	Установить нормированный поглотитель энергии в конструктивно проверенном пути нагрузки
«ИБП гарантирует управляемый останов»	Резервное питание полезно только при подтвержденных функции безопасности, диагностике, видах отказа и емкости	Рассматривать источник питания как одну подсистему полной функции безопасности
«Демпфер цилиндра справится с любой потерей питания»	Работа демпфера зависит от скорости входа, давления, пути выхлопа, регулировки и характеристик конкретного цилиндра	Сопоставить наихудшую энергию останова с данными конкретного демпфера и испытать его
«Клапан с функцией безопасности обеспечивает соответствие машины»	Достигнутый уровень безопасности относится ко всей функции	Совместно проверять вход, логику, выход, реакцию привода, диагностику и отказы

Встроенные пневматические демпферы полезны для штатного замедления в конце хода. Само их наличие не подтверждает безопасность нештатного останова. В руководстве по воздушному демпфированию на высокой скорости объясняется, почему необходимо проверять скорость входа в зону демпфирования и фактический путь выхлопа.

Контрольный список проверки аварийного останова

ISO 13850:2015 определяет функциональные требования к аварийному останову, но сам по себе не задает конструкцию торможения, ограждения, отключения или ограничения движения. Совместите его требования к функции с оценкой риска машины, правилами безопасности пневмосистем и проверкой системы управления, соответствующей применению (ISO 13850, 2015).

Контроль конфигурации замыкает цикл.

Перед вводом машины в эксплуатацию убедитесь, что документация содержит:

Требуемая запись	Приемочное свидетельство
Инициирующие события	Отдельные определения потери электропитания, потери подачи воздуха, команды аварийного останова и соответствующих отказов компонентов
Безопасное состояние	Требуемые давление, движение, удержание и условия доступа для каждой опасной оси или зоны
Идентификация схемы	Точные условные обозначения клапанов, обесточенные положения, источники пилотного давления, обратные клапаны, ограничения и пути выхлопа
Исходные данные движения	Общая движущаяся масса и скорость, измеренная непосредственно перед остановом
Энергетический расчет	Кинетическое, движущее и гравитационное слагаемые с единицами, направлениями, источниками и допущениями
Пределы устройств	Данные конкретной модели демпфера, буфера, тормоза, стопора или амортизатора для установленного режима
Конструктивная граница	Путь нагрузки и, где требуется, измеренное либо подтвержденное пиковое значение
Испытание останова	Время, путь, давление в полостях, отскок, конечное положение, дрейф и повторяемость
Реакция на отказ	Поведение при соответствующем одиночном отказе, время диагностики и свидетельство достигнутого уровня безопасности
Управление повторным пуском	Преднамеренный сброс, предотвращение неожиданного пуска и определенные основания для повторных испытаний после изменений

Пересчитывайте и повторно испытывайте систему при изменении полезной нагрузки, скорости, давления, трубок, клапана, цилиндра, амортизатора, крепления, временных параметров контроллера или геометрии машины. Без контроля конфигурации расчетный лист перестает быть достоверным, как только установленная система останова отличается от зафиксированной.

Частые вопросы об аварийном останове при потере питания: что должны проверить инженеры?

До выбора промышленного амортизатора ACE использует не менее 5 исходных параметров применения, а ISO 13849-1:2023 оценивает полную функцию управления, связанную с безопасностью, а не один компонент. Эти вопросы помогают отделить предварительный расчет энергии от анализа состояния клапана, проверки конструкции и испытаний установленной машины (ACE Controls, дата обращения: 2026-07-23; ISO 13849-1, 2023).

Исчезает ли все усилие пневмоцилиндра сразу после потери электропитания?

Нет. Потеря электропитания может изменить положение электромагнитного клапана, тогда как давление подачи и в запертых полостях сохраняется. Результирующее движение зависит от 2 или 3 положений клапана, расположения пружин, источника пилотного давления, соединений портов, обратных клапанов, утечек и нагрузки. Во время заданного испытания отказа измеряйте давление в обеих полостях и движение.

Дает ли деление энергии на путь торможения пиковую ударную силу?

Нет. Деление энергии на эффективный путь торможения дает среднюю энергетически эквивалентную силу при указанных допущениях. Пиковая сила зависит от кривой «сила — время» и пути нагрузки. В примере с массой 30 kg и путем 5 mm средняя сила равна 6,750 N, но это не подтвержденный пик.

Следует ли при потере питания стравить цилиндр или запереть давление?

Ни один вариант не является универсально правильным. Выбор зависит от опасности. Festo различает SS1, при котором после останова давление снимается, и SS2, при котором оно сохраняется. Для вертикальной нагрузки может требоваться блокировка, тогда как на другой машине опасность представляет само запертое давление. Выберите реакцию по результатам оценки риска и проверьте установленную схему.

Когда необходим внешний амортизатор?

Используйте внешний амортизатор, когда выбранный демпфер цилиндра или другой останов не способен принять достоверную энергию события, скорость, приведенную массу или режим работы. Для выбора недостаточно одних джоулей. ACE проверяет энергию одного события, часовую энергию, приведенную массу, ход и скорость удара, после чего требуется проверить монтаж и установленную машину.

Какие измерения входят в приемочное испытание аварийного останова?

Зарегистрируйте не менее 7 групп результатов: скорость перед командой, время останова, путь останова, давление в обеих полостях, ускорение или силу реакции при необходимости, конечное положение или дрейф и поведение при повторном пуске. Испытайте наихудшие достоверные конфигурации и соответствующие отказы. Сравнивайте каждый результат с записанным пределом функции безопасности, а не с субъективной оценкой «плавного останова».

Источники и техническая литература

ISO 13850:2015, функция аварийного останова и принципы проектирования, не зависящие от вида энергии

ISO 13849-1:2023, проектирование и интеграция функций управления, связанных с безопасностью, для разных технологий

ISO 12100:2010, методика оценки и снижения риска для машин

ISO 4414:2010, общие правила для пневматических систем и требования безопасности на протяжении жизненного цикла

Festo, пневматические подфункции безопасности SS1, SS2, SSC, SSB, STO и SOS

ACE Controls, энергия одного события, движущая работа, часовая энергия, приведенная масса и основы расчета промышленных амортизаторов

Динамика аварийного останова: расчет ударных сил при потере питания

David Li