Come selezionare e applicare i freni ferroviari

I servomotori e i motori passo-passo che azionano i sistemi di movimento lineare spesso includono una funzione di frenatura o, nel caso dei motori passo-passo, una coppia di arresto che aiuta a impedire al motore (e, quindi, al carico) di muoversi quando è spento. Tuttavia, in alcune applicazioni, è necessario un freno secondario, per garantire ridondanza e soddisfare i requisiti di sicurezza o per trattenere il carico con precisione, senza oscillazioni o oscillazioni, mentre è in corso un processo esterno. Per i sistemi che utilizzano guide profilate, i freni per rotaie sono spesso la scelta migliore.

I freni ferroviari funzionano tramite forze elastiche, fluidi o una combinazione dei due, per innestare e disinnestare le pastiglie di attrito sui lati della rotaia profilata. Ad esempio, un modello utilizza la forza elastica per innestare le pastiglie di attrito e la forza pneumatica per rilasciarle. Un altro modello utilizza la forza idraulica sia per l'innesto che per il disinnesto.

I produttori offrono freni ferroviari sia in modelli normalmente aperti (talvolta denominati modelli attivi), in cui il freno o il morsetto è aperto o disinnestato finché non viene attivato tramite una forza pneumatica, idraulica o di altro tipo, sia in modelli normalmente chiusi (detti anche modelli passivi), in cui il freno o il morsetto è innestato finché non viene applicata una forza.

Per evitare l'usura del profilo della rotaia, i freni ferroviari sono progettati per agire sulle superfici non portanti del profilo. E poiché le linee di prodotti ferroviari di diversi produttori, e persino diverse linee di prodotti dello stesso produttore, presentano profili diversi, i freni ferroviari sono progettati di conseguenza. In altre parole, ogni freno è progettato per adattarsi a una specifica linea di prodotti di un produttore specifico.

Nella scelta di un freno per rotaie, il primo passo è selezionare il modello di freno corretto per la rotaia con cui verrà utilizzato. Quindi, tra le opzioni disponibili per adattarsi a una specifica rotaia profilata, scegliere il freno che fornisca la forza di tenuta richiesta. Ricordare che in alcuni casi, la forza di tenuta deve includere il carico e le forze di lavorazione esterne (come la foratura) che verranno applicate al carico. Tenere inoltre presente che se il carico è in orientamento verticale o inclinato, il freno dovrà trattenere il carico contro la forza di gravità. Anche il tempo di arresto è un parametro importante nella selezione, in particolare quando il freno è destinato all'uso in condizioni di arresto di emergenza. Più rapidamente il freno riesce ad arrestare il carico, minore sarà la distanza percorsa e minore sarà la probabilità di danni.

È importante notare che i freni ferroviari non sono progettati per arresti ripetuti e dinamici. Sono invece tipicamente progettati per il mantenimento di precisione durante le normali fermate di processo, consentendo di sacrificare il freno anziché sottoporre il carico o l'attrezzatura a forze derivanti da carichi d'urto. Possono anche essere utilizzati come dispositivi di frenatura ridondanti o per arresti di emergenza poco frequenti.