Применение подъемно-транспортных машин для комплексной механизации производства (стр. 16 из 38)

Износ ленты считают ориентировочно в среднем 1 мкм за каждое включение тормоза.

В тяжелонагруженных тормозах применяют фрикционные металлокерамические материалы, которые имеют высокие коэффициент трения, стабильность и износостойкость, допускают высокие давления (до 2...5 МПа). Они обеспечивают работу тормозов при высоких температурах (до 500...1000° С) и изготавливаются на медной и железной основах.

Тормозные шкивы выполняют литыми из чугуна, стали 45Л или штампованными из стали 45 с упрочнением рабочей поверхности до твердости не менее НВ 350. Для улучшения охлаждения тормоза следует предусматривать на внутренней поверхности шкива ребра, усиливающие движение воздуха и теплоотдачу.

7.2 Колодочные тормоза

В грузоподъемных машинах применяют различные конструкции колодочных тормозов, различающихся между собой в основном схемами рычажных систем.

Торможение механизма колодочным тормозом происходит в результате создания силы трения между тормозным шкивом, связанным с одним из валов механизма, и тормозной колодкой, соединенной посредством рычажной системы с неподвижными элементами конструкции.

В простейшем случае одноколодочного тормоза (рис. 7.2, а) замыкающая сила Р, приложенная к тормозному рычагу, создает усилие нажатия N колодки на тормозной шкив, вследствие чего на вращающемся шкиве возникает сила трения FNf , противодействующая вращению механизма. Если момент от силы Р больше момента от движущей силы, действующей на том же валу, то происходит замедление скорости движения и в конечном итоге полное прекращение движения.

Рисунок 7.2– Расчетные схемы тормозов:

а – одноколодочного; б – двухколодочного

Тормозной момент, создаваемый одноколодочным тормозом:

T_TfND/2.

Откуда необходимое усилие нажатия колодки на шкив:

N 2T_T / fD .

Необходимое значение усилия Р, замыкающего тормоз, находят из условия равновесия рычага относительно его оси вращения:

P N l₁ fb /l.

Знаки «+» или «–» в уравнении определяют направление вращения тормозного шкива. Для устранения зависимости усилия P от направления вращения шкива рычаг искривляют так, чтобы b=0. На рис. 7.2, а условно показан зазор между колодкой и шкивом при наличии сил трения между ними.

При одноколодочном тормозе усилие N нажатия колодки на шкив воспринимается валом тормозного шкива и подшипниками вала, вследствие чего увеличиваются размеры вала и подшипников. Поэтому одноколодочные тормоза применяют весьма редко и только в ручных механизмах. Наиболее широко применяют двухколодочные тормоза с тормозными колодками, шарнирно связанными с тормозным рычагом (рис. 7.2, б).

Тормозной момент, создаваемый двухколодочным, тормозом, пред-ставляет собой сумму тормозных моментов, развиваемых каждой тормозной колодкой. Из уравнений равновесия тормозных рычагов при вращении тормозного шкива по часовой стрелке находим (рис. 7.2, б):

для рычага 1

Pl N₁ l₁ fb ; N₁ Pl/ l₁ fb ;

для рычага 2

Pl N₂ l₁ fb ; N₂ Pl/ l₁ fb .

Так как момент Рl одинаков для обоих рычагов, то очевидно, что усилия N₁и N₂ не равны между собой.

Общий тормозной момент, создаваемый тормозом:

TT f N1 N2 D/2. 7.2

Равнодействующие усилий N и F Nf соответственно для первого и второго рычагов:

S₁;

7.3

S₂.

Так как N₁N₂ , то S

Разность между S₁ и S₂ является усилием, изгибающим тормозной вал:

b 7.4

Анализ последнего выражения показывает, что усилие, изгибающее тормозной вал, равно нулю при плече b=0, т. е. при прямых тормозных рычагах. Поэтому в современных конструкциях тормозов во избежание появления усилия, изгибающего тормозной вал, применяют тормоза с прямыми рычагами. При этом тормозные моменты, создаваемые каждой колодкой, будут одинаковыми и независимыми от направления вращения тормозного шкива. Общий тормозной момент двухколодочного тормоза при прямых рычагах

T_T fPDl /l₁, 7.5

где

– КПД рычажной системы тормоза, учитывающий потери на трение в шарнирах рычажной системы ( 0,9...0,95).

Двухколодочные тормоза с электромагнитом (рис. 7.3) являются основными в грузоподъемных машинах и представляют собой уравновешенную систему, где практически отсутствуют усилия, изгибающие вал. Тормоз (рис. 7.3, а) состоит из шкива 1, тормозных рычагов 2, в которых шарнирно закреплены колодки 3 с фрикционными накладками, рабочей замыкающей пружины 6, находящейся в скобе 5 и закрепленной на штоке 7, вспомогательной пружины 4 (для быстрого отвода левой колодки), клапана с якорем 8, катушки электромагнита 9 и регулировочного винта 10 (для регулировки зазора между шкивом и колодками).

При включении приводного электродвигателя одновременно подается ток в катушку электромагнита 9, которая притягивает якорь, он толкает влево шток, сжимает рабочую пружину и колодки расходятся – тормоз разомкнут. При выключении двигателя или исчезновении электроэнергии в сети электромагнит теряет свои свойства, пружина разжимается и прижимает тормозные колодки к вращающемуся шкиву. Механизм под действием силы трения останавливается.

Рисунок 7.3– Схемы двухколодочных тормозов: а – типа ТКТ, б – ТКГ.

Тормозные электромагниты бывают переменного (чаще всего) и постоянного тока; короткоходовые (ход 2–4 мм) и плунжерные (ход 20–80 мм). Короткоходовые электромагниты бывают переменного однофазного тока типа МО-Б (клапанные) и постоянного тока типа МП и ТКП; плунжерные электромагниты – переменного трехфазного тока типа КМТ и постоянного тока типа КМП.

Короткоходовые электромагниты устанавливают непосредственно на тормозные рычаги и поэтому конструкция тормоза довольно компактна. Они могут работать в любом положении, а не только в вертикальном. Однако эти тормоза не лишены и существенных недостатков: резкие удары якоря о сердечник и о шток могут вызвать поломку клапана в опасном сечении; небольшое число включений в час (до 300); невозможность регулирования скорости движения якоря и тормозного момента во время торможения; неодинаковые моменты инерции тормозных рычагов вследствие закрепления клапанного электромагнита на одном из рычагов, что создает при резком замыкании динамическую неуравновешенность тормозной системы и удары колодок о шкив. Это является причиной возникновения больших динамических нагрузок в тормозных системах и в линии передач приводов.

В современных конструкциях тормозов вместо электромагнитов широко распространены более надежные электрогидравлические приводы (рис. 7.3, б).

Электрогидравлический толкатель – это автономный привод, состоящий из центробежного насоса, приводимого от специального электродвигателя, и поршня, который соединен с тормозной системой. Тормоза с электрогидротолкателями имеют следующие преимущества перед тормозами с электромагнитами: плавность включения и выключения тормоза, что способствует уменьшению динамических нагрузок в механизмах и повышает их долговечность; возможность регулировки времени торможения; возможность большого числа включений тормоза в час (до 2000); меньшие пусковые токи; выше износостойкость и надежность.

Несмотря на указанные достоинства электрогидротолкатели не везде могут успешно работать: в условиях низких температур; при установке тормоза в наклонном положении (отклонение не более 15°).

В зависимости от условий работы электрогидравлические толкатели изготавливают в следующих исполнениях: общепромышленном; тропическом; северном (t 60^o); морском и взрывобезопасном.

Толкатели в тропическом исполнении отличаются стойкими лакокрасочными и гальваническими покрытиями деталей; толкатели в морском исполнении имеют стальной корпус, большую виброустойчивость и обеспечивают работу в условиях повышенной влажности, температуры и вибрации.

Электрогидравлические толкатели выполняют одно- и двухштоковыми. Одноштоковые серии ТЭГ и ТГМ, усилием 160...800 Н; двухштоковые серии Г, усилием 1600 Н. Конструкция одноштоковых электрогидротолкателей типа ТЭГ показана на рис. 7.4, а. Электродвигатель 6, находящийся в рабочей жидкости, приводит во вращение центробежный насос 5, который создает давление над поршнем 4 в цилиндре 2. Поршень вместе со штоком 3 поднимается и воздействует на рычажную систему, сжимает пружину и отводит колодки от шкива. Корпус 1 толкателя крепится к опоре тормоза шарнир но с помощью проушины.