Тормоза с осевым замыканием

К этому типу тормозов относятся дисковые, конусные и грузоупорные ( рисунок 4.9). В дисковых тормозах (рисунок 4.9, а) тормозной момент создается силой прижатия неподвижных дисков 5 к вращающимся дискам 6, посаженым на шлицевой тормозной вал. Как правило, тормоза применяют в многодисковом исполнении.

Для увеличения силы трения на неподвижные диски прикрепляют фрикционные накладки. Замыкается тормоз пружиной 7 с регулировочным болтом 2; размыкается – с помощью трех электромагнитов 3, якоря которых закреплены на тормозном диске. Тормоз вмонтирован в кожух 4 и может работать без смазки и в масляной ванне, где повышаются его эксплуатационные качества (долговечность, стабильность тормозного момента, охлаждение).

Дисковые тормоза применяют, в основном, в механизмах сравнительно небольшой мощности в сочетании с остановами.

Кроме пружинного замыкания, торможение может осуществляться грузом, силой нажатия через рычажную систему, а также с помощью гидравлики или пневматики.

Тормозной момент:

                                                             ,                                         (4.47)

где Q – осевое усилие прижатия дисков; z – количество пар поверхностей трения; f – коэффициент трения поверхностей; r _Т – средний радиус поверхности трения.

Средний радиус поверхности трения или радиус действия сил трения определяется в зависимости от закона распределения давления на кольцевой площадке радиусом r:

                                                                                         (4.48)

Принимая гипотезу, что работа трения (p u)в какой-нибудь точке поверхности трения является величиной постоянной, получаем

.                              (4.49)

Закон распределения давления р зависит от жесткости элементов пар трения и способа приложения осевого усилия.

Принимая равномерное распределение давления по всей площадке трения р = const, имеем:

                                                           .                                     (4.50)

Коэффициент трения f =0,12…0,16 при работе дисков в масляной ванне с фрикционными накладками по металлу и f =0,06 без накладок (сталь по стали).

Среднее давление на диски:

                                                      .                                  (4.51)

Значения допускаемых давлений зависят от условий работы фрикционной пары: без смазки 0,3…0,6, в масляной ванне 0,8…1,2 (большие значения отвечают вальцованной ленте).

Осевой зазор между дисками должен быть не меньше 0,75 мм с фрикционными обкладками и 0,2 мм – без обкладок в масле.

 

 

 

Рисунок 3.9 – Тормоза с осевым замыканием

 

Для конусных тормозов (рисунок 4.9, б)

.                               (4.52)

При том же тормозном моменте усилия Q меньше, чем в дисковом тормозе, и зависит от угла a конуса. Во избежание заклинивания конуса, угол a не должен быть малым (a ³15°).

Грузоупорные тормоза применяются в электроталях, ручных и машинных приводах механизмов подъема. Особенностью их является автоматическое замыкание под действием момента от силы тяжести поднимаемого груза.

Остановка груза происходит плавно, поскольку величина замедления одинакова и не зависит от массы поднимаемого груза.

Тормоз (рисунок 4.9, в) состоит из двух дисков один 2 закреплен на валу 1шпонкой, другой 4,выполненный заодно с шестерней 5,навинчен на резьбу. Между дисками на валу свободно посажено храповое колесо 3.При вращении вала 1 на подъем шестерня 5, связанная зубчатой передачей с барабаном, навинчивается на резьбу и, перемещаясь влево, зажимает храповое колесо между двумя дисками. Во время остановки привода груз удерживается на весу собачкой 6 храпового механизма. Для опускания груза двигатель изменяет направление вращения. При этом диск 4 свинчивается и отходит вправо от храпового колеса до тех пор, пока давление в зоне контакта не снизится настолько, что момент сил трения между храповиком и диском не окажется меньше грузового момента и груз не начнет ускоренно опускаться. Угловая скорость тормозного вала повышается вследствие свободного падения груза при разомкнутой системе до тех пор, пока не превысит скорость вращения шестерни 5.Тогда шестерня 5 снова будет навинчиваться на резьбу, зажимая храповое колесо и увеличивая момент трения между дисками и храповиком, прекращая их относительное движение. Малые относительные перемещения, таким образом, переходят в непрерывное скольжение дисков и груз опускается со скоростью, не превышающей скорость вала.

Осевое усилие сжатия дисков определяют исходя из величины грузового момента и параметров тормоза:

                                                      ,                            (4.53)

где r ₂ – средний радиус винтовой резьбы; y – угол подъема средней линии резьбы; j – угол трения в резьбе; f – коэффициент трения между дисками и храповым колесом; r _{T 1} – средний радиус трения между правым диском и храповиком.

Тормозной момент:

                                                         ,                              (4.54)

где r _{T 2} – средний радиус трения между левым диском и храповым колесом.

Для обеспечения плавности работы тормоз помещают в масляную ванну. Угол подъема резьбы y £ 15°; угол трения в резьбе j = 2…3°; число ходов винта 2…4.

Для больших тормозных моментов применяют многодисковые тормоза.

 

Управляемые тормоза

Управляемые тормоза в основном устанавливают в механизмах передвижения и поворота кранов для обеспечения плавной и точной остановки, особенно там, где резкое торможение может привести к потере стойкости кранов (башенных, портальных и ом.). Здесь применяются тормоза закрытого, открытого и комбинированного типов. Комбинированный управляемый тормоз состоит из обычного тормоза, к которому присоединены цилиндры и педаль управления.

По конструкции рабочего элемента бывают колодочные, ленточные и дисковые тормоза. Управление тормозами может быть педальное и с помощью гидравлических и пневматических приводов.

На рисунке 4.10 приведена схема колодочного тормоза открытого типа с гидравлическим управлением.

Во время работы крана тормозные колодки разведены с помощью пружины. При нажатии на педаль жидкость из главного цилиндра по трубопроводу подается в рабочий цилиндр, закрепленный на тормозной колодке, и происходит замыкание тормоза с усилием, пропорциональным силе нажатия, которая может изменяться в широких пределах.

 

 

Рисунок 4.10 – Схема управляемого тормоза

 

Усилие нажатия на педаль К_п для создания необходимого тормозного момента М_Т определяют из условия равенства работ педали и тормозных колодок

                                                           ,                                      (4.55)

где N – нормальное усилие на колодке; e – радиальный зазор; h_n – ход педали; h _о – общий ККД рычажной и гидравлической систем (0,65…0,75).

С учетом усилия в размыкающей пружине сила нажатия на педаль:

                                                             ,                                      (4.56)

где h – ход штока, h = 2 e b / a.

Находят

.                                        

Выразив силу N через тормозной момент, получим:

,                                                (4.57)

находим силу нажатия на педаль:

                                     .       (4.58)

Величина i =h/h_п является кинематическим передаточным отношением ножной и гидравлической систем:

                                                    .                                  (4.59)

Подставив значение i в формулу (4.58), получим:

.            (4.60)

Вспомогательную пружину рассчитывают на усилие для преодоления остаточного давления в гидросистеме, трение в шарнирах и для возвращения поршня рабочего цилиндра в начальное положение. Практически Р_В= 100…200 Н.

Расчетную величину хода педали принимают 125…150 мм, с учетом износа фрикционных накладок до 250 мм.

Из условий равенства объемов жидкости, перемещаемой из главного в рабочий цилиндр и обратно, соотношение диаметров цилиндров равно:

.                                (4.61)

Давление жидкости в рабочем цилиндре 3…4 МПа, а при экстренном торможении до 10 МПа.