Расчет тормоза механизма передвижения.

Назначение тормоза в механизме передвижения – поглощение кинетической энергии поступательно движущихся и вращающихся масс крана.

Согласно с нормами Госнадзорохрантруда Украины все краны и тележки со скоростями движения более 0,5 м/с должны быть оборудованы тормозами. Расчет тормозного момента механизма передвижения должен проводиться при условии исключения буксования приводных колес по рельсам при максимально допустимых значениях ускорения при торможении. Значение тормозного момента определяется как разница моментов сил инерции подвижной массы и минимального момента сил сопротивления передвижению:

                                                         .                                  (4.27)

Выражение для тормозного момента можно записать в развернутом виде:

                                        ,         (4.28)

где т – масса крана, кг; S J_вp – сумма моментов инерции вращающихся масс крана, приведенных к тормозному валу, кг×м²; w _Т – угловая скорость вала, на котором установлен тормоз, с^-1; u – скорость движения крана, м/с; e – угловое ускорение, с^-2:

.                                          (4.29)

       где  – радиус ходового колеса.

Минимальная сила сопротивления определяется без учета трения реборд ходовых колес (k_p = 1) и при движении крана под уклон:

                                                      .                                  (4.30)

Для обеспечения необходимого запаса сцепления и избежания пробуксовок приводных колес максимальное ускорение при торможении должно быть не больше значений, которые определяются по формуле:

                                                 .                      (4.31)

Ускорения при торможении и соответствующие им допустимые минимальные пути торможения приведены в таблице 4.5.

Минимальное допустимое время торможение:

                                                                .                                             (4.32)

 

Таблица 4.5 – Значения ускорения при торможении и минимальные пути торможения

	Коэффициент сцепления
	аТ, м/с2	st,	аТ, м/с2	st, м
1	0,90	u2/l,8	1,5	u2/3,06
½	0,45	u2/0,9	0,75	u2/1,53
½	0,250	u2/0,46	0,40	u2/0,625

 

 

Расчет тормоза механизма поворота

Тормоз в механизме поворота крана рассчитывают из условий поглощения кинетической энергии движущихся масс привода, конструкции крана, груза, а также преодоления моментов от действия ветровых нагрузок и уклона пути; силы сопротивления от трения в опорах уменьшают величину тормозного момента. С целью уменьшения габаритов тормоза его устанавливают на валу двигателя.

 

Тормозной момент:

или

                                             ,                 (4.33)

где  t_T – время торможения; u_м – передаточное число механизма; h _м – КПД механизма.

Если тормоз установлен не на валу двигателя, то все моменты нужно приводить к цепи приведения вала.

 

Ленточные тормоза

Применяются чаще всего в механизмах, где нужные большие тормозные моменты при малых габаритных размерах, а также в групповых приводах. Стальная лента с фрикционными накладками охватывает шкив и в результате прижатия ее к вращающемуся шкиву происходит торможение. Для равномерного отхода ленты от шкива предусмотрены регулировочные болты. Тормоза оборудуются электромагнитом, гидро- или пневмоприводами или ножными педалями. Замыкание тормоза может быть пружинным или грузовым. В случае необходимости создания больших тормозных моментов применяют двухобхватные ленточные тормоза с углом обхвата шкива 330°.

В зависимости от закрепления концов ленты различают следующие типы ленточных тормозов: простые, дифференциальные и суммирующие (рисунок 4.8).

Простой ленточный тормоз (рисунок 4.8, а) одностороннего действия применяется для нереверсивных механизмов.

Определяем величину окружного усилия на шкиве от тормозного момента:

                                                             ,                                              (4.34)

где Dт – диаметр тормозного шкива.

Натяжение набегающей и сбегающей ветвей тормозной ленты находим по формуле Эйлера (без учета влияния ее жесткости):

                                             , ,                               (4.35)

где a – угол обхвата тормозного шкива лентой; f – коэффициент трения между шкивом и фрикционной накладкой; е – основание натуральных логарифмов.

Соотношение между натяжениями:

                                                                .                                              (4.36)

Ширина ленты из условий допускаемого давления в зоне контакта:

                                                             ,                                        (4.37)

где [ р ] – допускаемое давление.

Значения допускаемого давления зависит от материала фрикционных пар и типа тормоза: для стопорных 0,6-0,8 МПа, для спусковых 0,3-0,4 МПа (первая цифра для тканой асбестовой ленты, вторая для вальцованной ленты).

Давление между лентой и шкивом:

                                   .                 (4.38)

Как видим, давление в контакте по дуге обхвата распределяется неравномерно, что приводит к неравномерному износу фрикционных накладок ленты.

Усилие, необходимое для торможения, определяют из условия равновесия тормозного рычага:

                                                    .                         (4.39)

где G_p, G_я – вес тормозного рычага и якоря электромагнита; h_р – КПД рычажной системы; а, с, d, l – размеры по рисунку 4.8, а.

На практике принимают  = 10…15.

Перемещение точки крепления ленты к рычагу при зазоре между шкивом и лентой e:

                                                    .                             (4.40)

Ход рычага под силой К:

                                                                .                                              (4.41)

Усилие электромагнита Р_я = Kl/d.

Ход якоря h_я = hd/l.

 

Дифференциальный тормоз (рисунок 4.8, б) также одностороннего действия, основанный на разнице моментов натяжения ветвей ленты. Усилие торможения:

                                                 .                        (4.42)

Тормозной момент:

                                          .          (4.43)

При а=bе^{f a ,}, что может иметь место на практике в результате изменяемости коэффициента трения, тормозной момент М_Т Þ ¥, чторавносильное мгновенной остановке привода (как при включении останова). Это может привести к аварии механизмов. Склонность к самозатягиванию, большой снос дифференциальных тормозов ограничивают их применения (только в лебедках, где необходимо создать большие тормозные моменты, и в механизмах с ручным управлением).

Чтобы исключить самозатягивание дифференциального тормоза, принимают размеры:

или

.                                          (4.44)

Принимают b= 30-50 мм

 

Суммирующий ленточный тормоз (рисунок 4.8, в) является тормозом двойного действия, у которого величина тормозного момента не зависит от направления вращения привода.

Усилие торможения:

                                          .                     (4.45)

Ход ленты D = e a /2.

Ход рычага:

                                                                .                                           (4.46)

Для создания одного и того же тормозного момента в суммирующем тормозе усилия торможения в (1 + е^{f a}) должно быть больше, чем в простом тормозе.

При тех же параметрах суммирующий тормоз создает меньший момент, однако обеспечивает возможность применять там, где требуется постоянство тормозного момента независимо от направления вращения шкива. Применяют для механизмов поворота и передвижения.

В случае необходимости создания больших тормозных моментов при малых габаритах применяют двухобхватные ленточные тормоза с углом обхвата 330° (рисунок 4.8, г).

 

 

 

 

Рисунок 3.8 – Схемы ленточных тормозов

 

Ленточные тормоза имеют существенные недостатки, которые ограничивают их применение: большие усилия, которые изгибают тормозной вал; неравномерный износ ленты; меньшая, чем у колодочных, надежность из-за возможности обрыва ленты.