5.2.2. Тормоза с осевым замыканием

К тормозам с осевым замыканием относят дисковые, конусные и грузоопорные тормоза.

В дисковых тормозах (рис. 5.5) тормозной момент создается силой прижатия неподвижных дисков 5 к вращающимся 6, посаженными на шлицевой тормозной вал. Обычно применяются многодисковое исполнение тормозов.

Дисковые тормоза применяются в приводах гидравлических кранов, оборудованных аксиально-поршневыми гидромоторами, и устанавливаются на быстроходном валу. Для увеличения силы трения на неподвижные диски прикрепляют фрикционные накладки. Замыкается тормоз пружиной 1 с регулировочным болтом 2, размыкается при помощи трех электромагнитов 3. якоря которых закреплены на тормозном диске. Тормоз вмонтирован в кожух 4.

Рис. 5.5. Дисковый тормоз: 1 – замыкающая пружина; 2 – регулировочный болт; 3 – электромагнит; 4 – кожух; 5 – неподвижные тормозные диски ; 6 – вращающиеся тормозные диски

Благодаря компактности дисковые тормоза нашли широкое распространение в судовых приводах, они монтируются в корпуса электродвигателей.

Тормозной момент, создаваемый тормозом

, (5.7)

где z – число дисков;

F_a – осевое усилие прижатия дисков, создаваемое силой упругости пружины 1;

f – коэффициент трения;

–средний радиус поверхности трения (рис. 5.5), .

, – внутренний и наружный радиус тормозных дисков.

Для конусных тормозов (рис. 5.6) тормозной момент равен

, (5.8)

где F_a – осевое усилие прижатия конусных дисков;

–средний радиус поверхности трения, ;

–внутренний и наружный диаметр конусов;

–угол вершины конуса, во избежание заклинивания 15.

Рис. 5.6. Конусный тормоз

5.2.3. Колодочные тормоза

Колодочные тормоза с электромагнитным приводом. Двухколодочные тормоза с электромагнитом (рис. 5.3) являются основными в грузоподъемных машинах и представляют собой уравновешенную систему, где практически отсутствуют усилия, изгибающие вал. тормоз состоит из шкива 1, тормозных рычагов 2, в которых шарнирно закреплены колодки 3 с фрикционными накладками, рабочей замыкающей пружины 4, находящейся в скобе и закрепленной на штоке, вспомогательной пружины 6 (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 практически одновременно подается ток в катушку электромагнита 9, которая втягивает в катушку якорь, он толкает шток влево, сжимает рабочую пружину и колодки расходятся – тормоз разомкнут. При включении электродвигателя электромагнит теряет питание катушки, якорь отходит вправо, пружина 4 разживается и прижимает тормозные колодки 3 к тормозному шкиву 1, механизм под действием сил трения останавливается.

Тормозные электромагниты бывают переменного и постоянного тока, короткоходовыми (ход 2-4 мм), длиноходовые (ход 20-80 мм).

Короткоходовые электромагниты устанавливают непосредственно на тормозные рычаги, что делает конструкцию тормоза компактной. Они могут работать в любом положении, а не только в вертикальном. Эти тормоза имеют следующие недостатки:

а) резкие удары якоря о сердечник и шток, что может вызвать поломку клапана;

б) небольшое число включений в час (до 300);

в) неодинаковые моменты инерции тормозных рычагов, что создает при резком замыкании динамическую неуравновешенность тормозной системы и удары колодок о шкив.

Для уменьшения тормозного момента, а следовательно, размеров и массы тормоз целесообразно располагать на быстроходном валу механизма, где действует наименьший вращающий момент привода.

Определим силовые зависимости в колодочном тормозе (рис.5.3 а)). тормозной момент, создаваемый тормозными колодками

, (5.9)

где F_T1, F_T2 – силы трения, возникающие между колодками и шкивом;

D – диаметр тормозного шкива;

f – коэффициент трения, для вальцованной ленты он равен f=0,42;

F_N1, F_N2 – сила прижатия колодки к шкиву.

Из равенства (5.1) определяем силу прижатия колодок

. (5.10)

а)

б)

Рис. 5.7. Двухколодочный тормоз с электромагнитом переменного тока ТКТ

1 – шкив; 2 – тормозные рычаги; 3 – колодки с фрикционными накладками; 4 – рабочая замыкающая пружина; 5 – скоба; 6 – вспомогательная пружина (для быстрого отвода левой отводки); 7 – шток; 8 – клапан с якорем; 9 – катушка электромагнита; 10 – регулировочный винт (для регулировки зазора между шкивом и колодками).

Тогда необходимое усилие пружины, замыкающие тормоз, определим из условия равновесия колодки для первого рычага

, ; (5.11)

для второго рычага

, . (5.12)

Между тормозным моментом, создаваемым тормозом, и силой замыкания пружины с учетом выражений (5.9)-(5.12) устанавливается такая зависимость

. (5.13)

Анализ приведенной формулы показывает, что на величину тормозного момента влияют такие факторы:

– использование накладок из асбестовой вальцованной ленты позволит увеличить коэффициент трения до 0,43, при трении сталь по стали0,14…0,16;

– увеличение диаметра тормозного шкива увеличивает тормозной момент;

– сокращая длину пружины 4 (рис. 5.7), в соответствие с законом Гука увеличится сила упругости пружины тормозной момент станет больше;

–увеличение отношения плеч рычажной системы увеличит величину тормозного момента.

Тормоза с электрогидравлическим приводом. Тормоза с электрогилротолкателями имеют следующие преимущества перед тормозами с электромагнитными толкателями:

а) плавность включения, что способствует повышению уменьшению динамических нагрузок и повышению долговечности тормозов;

б) возможность большого числа включений в час (до 2000);

в) меньшие пусковые токи;

г) выше износостойкость и надежность.

Для электрогидравлических толкателей характерны недостатки: они не могут эффективно работать при условиях низких температур, при установке тормоза в наклонном положении.

Дисково-колодочные тормоза. В последнее время все большее распространение получают дисково-колодочные тормоза, обладающие рядом преимуществ перед колодочными:

а) улучшенная теплоотдача;

б) большие тормозные моменты;

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОЛКАТЕЛЬ

Рис. 5.8. Двухколодочный тормоз с электрогидравлическим толкателем:

1 – колодки с фрикционными накладками; 2 – тормозные рычаги; 3 – шток; 4 – тяги; 5 – рабочая замыкающая пружина; 6 – гидроцилиндр; 7 – регулировочный винт (для регулировки зазора между шкивом и колодками)

в) равномерные давления на колодки;

г) больший срок службы фрикционной пары;

д) меньшие моменты инерции диска.

Рис. 5.9. Дисково-колодочный тормоз