4.2.2 Классификация и назначение тормозов

Тормоза предназначены для регулирования скорости опускания груза и удержания его на весу. Кроме того, тормоз используют для остановки тележки, крана и удержания их в заторможенном положении. В тормозах всех типов торможение происходит в результате создания силы трения между вращающимися и прижимными элементами (колодки, ленты и т.д.).

В зависимости от назначения тормоза подразделяют:

- на стопорные тормоза, которые полностью останавливают механизм; спускные тормоза, ограничивающие скорость опускания груза;

- комбинированные тормоза, служащие одновременно для опускания груза, и

- комбинированные тормоза, служащие одновременно для остановки груза и регулирования скорости опускания.

По конструктивному признаку тормоза подразделяют:

- на колодочные тормоза,

- ленточные тормоза,

- конические тормоза.

Существуют тормоза управляемые и автоматические.

К управляемым относят колодочные, ленточные, конические, дисковые;

к автоматическим — центробежные и тормоза, работающие под действием силы тяжести поднимаемого груза (грузоупорные тормоза).

По характеру работы они бывают нормально замкнутые и нормально разомкнутые.

К тормозам предъявляются следующие требования:

- безотказность в работе,

- долговечность,

- бесшумность,

- необходимость плавного торможения,

- минимальные габариты.

Колодочные тормоза

Колодочные тормоза представляют собой простую и надежную конструкцию, а поэтому наиболее распространены.

Бывают одно- и двухколодочные тормоза.

Одноколодочный тормоз состоит из шкива 1, к которому при помощи рычага 3 прижимается колодка 2, вследствие чего на поверхности шкива возникает необходимая для торможения сила.

При диаметре тормозного шкива D окружная сила трения, возникающая между колодкой и шкивом, необходимая для создания тормозного момента Тт, будет F = 2Tт/D. Требуемую для создания этой силы трения нормальную силу колодки на шкив можно определить как N = F/f где f - коэффициент трения между шкивом и колодкой.

Целесообразно получить наибольшую величину силы трения F при незначительных силах N, поскольку эта сила создает дополнительную нагрузку на вал. Поэтому материалы рабочих поверхностей колодки и шкива выбирают такие, чтобы они обладали возможно большим коэффициентом трения.

Тормозные шкивы обычно изготавливают стальными (сталь 45Л, 55Л) или чугунными (Сч15—32), а тормозные колодки — из стали, чугуна, иногда из дерева. В настоящее время применяют стальные или чугунные колодки с обкладкой из специальной асбестовой ленты толщиной 4...12 мм.

Недостаток жесткого крепления колодки к тормозному рычагу заключается в том, что сложно обеспечить плотное прилегание колодки всей рабочей поверхностью к шкиву. Поэтому в большинстве случаев предпочитают крепить колодку к рычагу шарнирно. Такое крепление колодки вызывает некоторую неравномерность распределения давления по ее поверхности, так как равнодействующая нормальной силы N и силы трения Nf, действующих на колодку со стороны тормозного шкива, не проходит через центр шарнира (крепления колодки к рычагу). При прямом рычаге и шарнирном креплении колодки усилие К на конце рычага не зависит от направления вращения.

Существенным недостатком простых колодочных тормозов является также одностороннее нажатие колодки на тормозной шкив, которое вызывает дополнительные нагрузки на вал тормозного шкива и подшипники.

Поэтому в подъемно-транспортных машинах и механизмах наибольшее распространение получили двухколодочные тормоза.

Схема двухколодочного тормоза с электромагнитом: 1,2 — рычаги с колодками; 3,5 — тяги; 4,6 — рычаги.)

Двухколодочный тормоз состоит из двух симметрично расположенных одноколодочных тормозов 1 и 2, верхние концы рычагов которых соединены тягой 3 с винтовой стяжкой для регулирования ее длины и угловым рычагом 4. К правому шарниру этого рычага прикреплена тяга 5, шарнирно связанная с рычагом 6. Рис. Тормоз с короткоходовым электромагнитом: 1 — колодка; 2, 10 — пружины; 3 — шток; 4 — гайка; 5 — упор; 6, 11 — рычаги; 7 — электромагнит; 8 — якорь; 9 — скоба.

В электромагнитном колодочном тормозе с короткоходовым электромагнитом колодки замыкаются предварительно сжатой пружиной 2, которая давит вправо на шток 3 левого рычага 11 и на скобу 9 правого рычага 6 влево.

Размыкаются колодки электромагнитом 7, закрепленным на правом рычаге. При включении тока якорь 8 давит на головку штока 3 и сжимает пружину 2. При этом под действием момента, создаваемого силой тяжести электромагнита, сначала отходит правая колодка на величину, определяемую регулируемым упором 5, а затем под действием пружины 10 отходит и левая колодка 1. Рабочее усилие пружины 2 регулируют гайкой 4.

К недостаткам тормозов с электромагнитным управлением следует отнести невозможность регулирования величины тормозного момента в процессе торможения и резкое включение тормоза. Эти недостатки исключены в тормозе с электрогидравлическим управлением, применяемым для размыкания тормоза. Электрогидравлический толкатель приводится в движение от специального гидронасоса с приводом от электродвигателя.

Ленточные тормоза

В ленточных тормозах к шкиву прижимается стальная лента, которую для увеличения силы трения и предотвращения износа покрывают асбестовой обкладкой. Принцип действия ленточного тормоза основан на законе трения гибкой нити.

Ленточные тормоза бывают простого, дифференциального и суммирующего типа.

В простом ленточном тормозе один конец ленты прикреплен к станине, другой - к рычагу; замыкают тормоз грузом, размыкают - при помощи электромагнита.

В дифференциальном ленточном тормозе торможение осуществляется в результате разности перемещения концов ленты, которые закреплены к рычагу по разные стороны от его оси поворота, причем a ≠ b. Этот тормоз обладает резким торможением, поэтому его выпускают с ручным управлением.

Простой и дифференциальный ленточные тормоза используют только при одностороннем торможении.

В суммирующем ленточном тормозе концы лент закреплены к рычагу. Поэтому при повороте рычага натягиваются или ослабляются оба конца ленты.

Конические тормоза

В этих тормозах конический диск 1 закреплен на валу, диск 2 посажен свободно и может перемещаться вдоль оси вала, не имея возможности вращаться.

Ограничители скорости (центробежные тормоза.)

Центробежный дисковый тормоз: 1 — вал; 2, 4 — диски; 3 — храповик; 5 — груз; 6 — пружина; 7 — втулка.

В качестве ограничителей скорости используют центробежные тормоза. Замыкание тормоза происходит под действием центробежной силы грузов, вращающихся с валом. На валу 1 центробежного дискового тормоза посажен на шпонке диск 2, а на его ступице свободно находятся храповик 3 и диск 4. Последний несет на себе тормозные грузы 5 на угловых рычагах, концы которых входят в пазы ступицы диска 2. Пружина 6, упираясь во втулку 7 и ступицу диска 2, стремится раздвинуть их. В это время грузы 5 расходящиеся от центробежной силы при вращении, посредством рычагов стремятся приблизить диск 2 к диску 4 и зажать храповик удерживаемый собачкой от вращения в сторону спуска.

Сила давления тормозных грузов возрастает пропорционально квадрату частоты вращения, в результате чего скорость спуска ограничивается известным пределом, отвечающим условию, что тормозной момент равен крутящему моменту. Удержать груз на весу центробежный тормоз не может

Тормоза механизмов грузоподъемных машин могут быть установлены на любом валу при условии, что между валом установки тормоза и рабочим органом (барабаном и колесом) есть постоянная жесткая кинематическая связь при помощи зубчатых или червячных передач и зубчатых муфт. Обычно же тормоз устанавливают на быстроходном валу, так как на нем действует минимальный крутящий момент, и тормоз получается наиболее компактным. Часто в качестве тормозного шкива используют одну из полумуфт упругой втулочно-пальцевой муфты, установленную на валу редуктора.