Ленточный тормоз (стр. 3 из 5)

Однако в этом тормозе ввиду того, что барабан жестко устанавливается на валу испытываемого механизма, необходимо последний устанавливать в пространстве.

Известен ленточный тормоз, содержащий барабан, охватываемый тормозной лентой один конец которой закреплен на неподвижной опоре, а второй соединен с приводным механизмом, затягивающим ленту и удерживающим барабан в неподвижном состоянии.

Недостатком данного тормоза является возможность его пробуксовки, что снижает надежность. Однако известный ленточный тормоз кроме низкой надежности из – за пробуксовки имеет еще малую долговечность: происходит быстрый износ рабочего участка ленты.

Известен ленточный тормоз, который, с целью автоматического регулирования тормозного момента в процессе работы снабжен следящим приводом.

Натяжение сбегающего конца ленты и тормозной момент барабана пропорциональны степени сжатия пружины, изменяемой автоматически в зависимости от заданного профиля копиров.

Недостаток указанного ленточного тормоза является нестабильность тормозного момента из – за изменения коэффициента трения между лентой и барабаном и неравномерного износа ленты. Сложное конструктивное исполнение и сложность настройки и регулировки ограничили их широкое применение.

Целью изобретения является обеспечение компенсации погрешностей при установке испытываемого механизма на стенде.

Цель достигается тем, что ленточный тормоз снабжен рамой с двумя опорами качения, установленными с ее внутренней стороны и взаимодействующими с ободом барабана, причем опора натяжного устройства установлена на раме с ее внешней стороны. Кроме того, тормоз для его лучшего охлаждения может быть снабжен закрепленной на раме ванной с охлаждающей жидкостью, в которую погружена часть барабана с лентой.

Благодаря тому, что рама устройства находится в подвешенном состоянии относительно нагружаемого механизма и барабана, обеспечивается компенсация погрешностей установки, возможность получения стабильных нагрузок в длительном режиме и легкость регулировки величины нагрузки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных тормозных устройствах.

Цель изобретения – повышение надежности тормоза.

Указанная цель достигается тем, что ленточный тормоз, содержащий барабан, охватываемый тормозной лентой, связанной с натяжным устройством, снабжен обоймой и дополнительным барабаном с накладками для прижима ленты, при этом дополнительный барабан жестко закреплен в обойме, последняя соединена с натяжным устройством, а лента выполнена замкнутой.

Целью изобретения является создание конструкции тормоза со стабильным тормозным моментом, на работоспособность которого в процессе торможения не оказывало бы влияние изменение величины коэффициента трения.

Поставленная цель достигается тем, что в ленточном тормозе натяжное устройство выполнено в виде взаимодействующих между собой рычага, один конец которого шарнирно установлен на основании тормоза, а второй прикреплен к концам набегающей и сбегающей ветвей ленты, и подпружиненного ролика, размещенного в выполненном на основании криволинейном пазу. Кроме того, пружина, поджимающая ролик, вторым концом соединена шарнирно с натяжным узлом.

1 – тормозной барабан; 2 – тормозная лента; 3 – рама; 4 – опора качения; 5 – ветви тормозной ленты; 6 – натяжное устройство; 7 – рычаг; 8 – опора; 9 – винт;10 – опорные выступы; 11 – ванна; 12 упор

Рисунок 5 – Ленточный тормоз для имитации нагрузки механизма

1 – барабан; 2 – тормозная лента; 3 – натяжное устройство; 4 – дополнительный барабан; 5 – обойма; 6 накладка

Рисунок 6 – Ленточный тормоз

1 – барабан; 2 – тормозная лента; 3,7 – пружина; 4 – рычаг; 5 – ролик; 6 криволинейный паз; 8 – натяжное устройство

Рисунок 7 – Ленточный тормоз

3. Расчетная часть

3.1 Расчет главного тормоза. Усилия, действующие при торможении

Расчёт ведётся по методике, предложенной в литературе [1]

Исходя из исходной глубины бурения 4000м выбираем базовую модель ленточного тормоза, используемого в буровой лебедке У2 – 5 5 "Уралмашзавода". Все основные параметры ленточного тормоза сведены в таблицу 2.

В скважину спускают колонны разного веса с различными скоростями. Скорости спуска обеспечиваются вспомогательным и главным тормозами. Торможение при остановке осуществляет только главный тормоз, который поглощает в этот период всю энергию движущейся колонны и связанных с ней частей.

Нагрузки на крюке и усилие в ведущей струне каната при остановке зависит от времени и пути торможения, а также возникающих при этом динамических сил. Так как время торможения ничем не ограничивается и зависит только от оператора, во избежание возникновения чрезмерных динамических нагрузок, которые могут привести к обрыву каната, усилия на тормозных шкивах должны всегда создавать натяжение каната меньше его разрывного усилия в целом R_Д , Н, т. е. должно соблюдаться условие,

R_Д > k_Т· F ∙ D_T ∙ z / (D_E ∙ η_Л) = Р_{В МАХ,}(1)

где k_Т – коэффициент запаса торможения;

F – общая тангенциальная сила трения на ободах тормозных шкивов при неподвижной колонне, кН

При проектировочных приближенных расчетах тормоз лебедки может рассматриваться как простой ленточный тормоз, расчетная схема тормоза приведена на рисунке 6а, в котором гибкая лента с фрикционной накладкой нажимает на тормозной шкив. В этом случае общая тангенциальная сила трения на ободах тормозных шкивов при неподвижной колонне определяется по формуле

F = S_H S_C, (2)

где S_H – натяжение набегающего конца ленты, кН;

S_C – натяжение сбегающего конца ленты, кН

F = 25 5 = 20 кН

D_T – диаметр тормозного шкива, м,

Таблица 2 – Основные параметры ленточного тормоза буровой лебедки У2 – 5 – 5

Наименование	Размерность	Числовое значение величины
1.Ширина тормозной ленты	м	0,26
2.Диаметр тормозного шкива	м	1,18
3.Ширина колодки	м	0,25
4.Ширина тормозной шайбы	м	0,25
5.Скорость на ободе шкива при торможении	м/с	24
6. Диаметр барабана	м	0,56
7.Коэффициент трения тормозных колодок и шкива	0,55

D_T = (1,65 – 2,75) D_Б , (3)

D_Б – диаметр барабана лебедки, м,

D_T = 2,1 ∙ 0,56 = 1,18 м,

z – число тормозных лент;

D_E – наибольший диаметр навивки, м;

η_Л – к. п. д. лебедки;

Р_{В МАХ} – расчетное максимальное усилие в ведущей струне каната, Н,

274 кН > 2∙20∙1,18∙2 / (0,53∙0,9) = 197 кН

Увеличение угла охвата шкива лентой позволяет реализовать требуемый тормозной момент при меньших габаритах тормоза, однако увеличение угла охвата связано с усложнением конструкции системы управления. Наиболее простой она получается при угле охвата шкива лентой около 5 рад. В этом случае возможно непосредственное соединение сбегающих концов тормозных лент с коленчатым валом системы управления. При большем угле охвата становиться необходимым применение шатунов между коленчатым валом и сбегающими концами лент и роликовых упоров, обеспечивающих равномерность зазора между накладками лент и шкивами при растормаживании по всей дуге контакта. В связи с этим лишь четверть лебедок зарубежного производства имеет угол охвата 320 330º, и только 10% их составляют лебедки с 345 350º. [1]

3.2 Расчет колодочно – ленточного тормоза

Расчёт ведётся по методике, предложенной в литературе [1]

В буровых лебедках применяют ленточно – колодочные тормоза, в которых вследствие деформации ленты при довольно большой толщине колодок происходят их неравномерные прилегания к поверхности шкива. В ленточно – колодочном тормозе лента нажимает на тормозной шкив через систему отдельных колодок из фрикционного материала. Такие тормоза рассчитывают, подобно ленточным, по формулам трения гибких тел. Однако сила трения в колодочно – ленточном тормозе изменяется не непрерывно, а скачкообразно, поэтому расчетные формулы при ограниченном числе колодок отличаются от формулы Эйлера.

При неограниченном возрастании числа колодок выражение для определения силы торможения будет приближаться к уравнению Эйлера.

Расчетная схема ленточно – колодочного тормоза приведена на рисунке 8, удельная нагрузка по длине колодки распределяется неравномерно, как показано на рисунке 9, и тормозной момент, создаваемый отдельной колодкой М_{Н ,}Н·м

, (4)

где R_Б – радиус шкива тормоза, м,

R_Б = D_Т/ 2, (5)

R_Б = 1,18/2=0,59 м,

φ – угол охвата одной тормозной колодки, рад;

ρ – угол трения, рад;

n – число колодок

Полный тормозной момент М_Т, Н∙м, создаваемый тормозом на одном шкиве, можно выразить так

, (6)

а – простой ленточный; б – ленточно – колодчный; 1 – колодка; 2 – шкив; 3 – лента; 4 – рычаг; l – длина рычага; α – угол охвата; r – радиус кривошипа; ψ – угол поворота тормозного рычага; φ – угол охвата одной колодки; β_С и β_Н – угол между сбегающей и набегающей концами ленты и тангенциальной линией; γ_С и γ_Н – угол приложения тангенциальной силы на сбегающей и набегающей колодках; R_Б, R_О, R_Н, R_C – радиусы наружных поверхностях барабана, колодок и лент набегающей и сбегающей