Расчет колодочного тормоза для механизма подъема

Определяем место установки тормоза в приводе. Для уменьшения тормозного момента, а следовательно, размеров и массы, тормоз целесообразно располагать на самом быстроходном валу механизма. В этом случае тормозной момент минимален. При этом, согласно с Правилами Госнадзорохрантруда Украины в приводной линии механизма подъема между барабаном и тормозом должна быть жесткая связь (без фрикционных и кулачковых муфт). Для большей безопасности тормозной шкив в соединительной муфте необходимо располагать со стороны редуктора, а не со стороны двигателя.

Крутящий момент от веса поднимаемого груза, приведенный к валу двигателя:

                                                           ,                                    (4.13)

где Q – вес поднимаемого груза, кН; D – диаметр барабана; и_n, и_p – передаточные числа полиспаста и редуктора; h _м – КПД механизма.

Тормозной момент:

                                                           ,                                          (4.14)

где k_Т – коэффициент запаса торможения выбирают в зависимости от режима работы механизма:

 

Таблица 4.3 – Коэффициент запаса торможения k_Т

kТ	1,5	1,75	2	2,5
Группа классификации (режим работы)	2М-3М (Л)	4М(С)	5М(Т)	6М(ВТ)

 

При установке тормоза на барабане тормозной момент его в и_p раз больше, чем на валу двигателя, а следовательно, больше размеры и масса.

Диаметр тормозного шкива выбирают в зависимости от тормозного момента по таблице 4.4.

 

Таблица 4.4 – Диаметры тормозных шкивов d_t

dt, мм	100	200	300	400	500	600
МТ, Н×м	20	70…180	250..500	1100	2000	4000

 

Минимальный диаметр тормозного шкива (м):

                                                      ,                                 (4.15)

где f – коэффициент трения фрикционной ленты по стальному шкиву; р – давление между колодкой и шкивом.

Предварительно принимают: давление на 30 50% ниже допустимого, то есть р= 0,2…0,4Мпа, коэффициент трения f = 0,35. Сила трения между колодкой и шкивом:

                                                             .                                                (4.16)

Сила нажатия колодки на шкив:

                                                                .                                                 (4.17)

Работа торможения при отходе колодок на величину e:

                                                             ,                                               (4.18)

где h _р – КПД рычажной системы; обычно принимают h _р =0,9…0,95 (большие значения для шарниров со смазкой); e – радиальный зазор между колодкой и шкивом, его величина зависит от диаметра тормозного шкива (e = 0,6…2,0 мм).

Выбирают тип электромагнита с рабочим моментом М_Э, моментом от веса якоря (М_Я) и другими параметрами.

Усилие, приложенное к штоку при торможении ( рисунок 4.4, а),

                                                                ,                                                (4.19)

где d – плечо действия силы.

Передаточное число тормозной рычажной системы:

                                                                                                                (4.20)

Расчетное усилие тормозной пружины, необходимое для создания необходимого тормозного момента, определяется по формуле:

                                                   ,                                            (4.21)

где Р_В – усилие вспомогательной пружины.

Это усилие принимают небольшим Р_В = 20…80 Н.

 - дополнительное усилие для преодоления момента от веса якоря.

Расчет рабочей пружины проводят по предельному усилию полностью сжатой пружины, используя формулу:

                                                                ,                                            (4.22)

где k = 1,3,..1,6 – коэффициент запаса, учитывающий изменение усилия в пружине при регулировании тормоза.

Диаметр проволоки пружины

                                                         ,                                  (4.23)

где k – коэффициент кривизны, определяемый в зависимости от l; l = D_СР/d – отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки; [t] – допускаемое напряжение пружины. При расчетах можно принимать к=1,05…1,25; l=4…16.

Рабочая длина пружины

.                           (4.24)

Давление на колодки:

                                                         ,                                  (4.25)

где b =60…120° – угол обхвата шкива колодкой; В – ширина колодки; принимают на 5…10 мм меньше от ширины шкива: В=В_ш-( 5…10) мм Допускаемое давление в колодочных тормозах (МПа) зависит от типа тормоза: для стопорных тормозов [ р ]=0,6, для спусковых [ р ]=0,3…0,4. Можно принять высоту тормозной колодки Н=( 0,5…0,6) D_Т  и тогда:

                                                                .                                         (4.26)

Рычажную систему нужно проверить на жесткость. Перемещение рычажной системы от деформации рычагов и тяги не должно быть больше 0,1 номинального хода электромагнита. Расчет деталей тормоза на прочность проводят с учетом динамического коэффициента Кд:

короткоходовые электромагниты – 2,5;

плунжерные электромагниты – 2;

электрогидравлические толкатели и управляемые – 1,25.