5. Тормозные устройства
Тормозные устройства являются неотъемлемой частью грузоподъемных машин и предназначены для остановки крановых механизмов, ограничения скорости и удержания груза на весу. Согласно правилам Регистра каждый механизм грузоподъемного устройства, за исключением механизмов с винтовым приводом с самоторможением или с приводом от гидравлических цилиндров при наличии гидрозамков, должен быть снабжен автоматическим тормозом, обеспечивающим торможение с заданным коэффициентом запаса.
В гидравлических приводах торможение осуществляется гидравлическими моторами, когда блокируется слив масла из них – затормаживается вяжущий вал, т.е. мотор выполняет функцию гидрозамка. В механизмах с электроприводом торможение осуществляется сами электродвигателем. Электродвигатель может работать в следующих тормозных режимах: динамического торможения, однофазного торможения, торможения противовключением и рекуперационного торможения электроэнергии в сеть. Первоначальный этап торможения проводится им двигателем, а окончательная фиксация остановки любого механизма всегда проводится механическим тормозом в момент выключения электродвигателя. При исчезновении энергии в сети автоматически накладываются механические тормоза.
Все тормозные устройства можно разделить на две основные группы: остановы и тормоза.
5.1. Остановы
Остановы являются устройствами, служащими для удержания груза в подвешенном состоянии. Они не препятствуют подъему груза и исключают возможность его самопроизвольного опускания под действием собственного веса. Как самостоятельное тормозное устройство остановы применяются редко. Остановы подразделяются на храповые и фрикционные.
Храповые остановы (рис. 5.1). В грузоподъемных машинах в основном применяются храповые остановы. Эти остановы состоят из храпового колеса 1, закрепленного на валу и собачки 2, ось которой на неподвижных элементах механизма. Собачка входит в зацепление с храповым колесом, задерживая его движение, а следовательно, и движение механизма в сторону спускания.
Роликовые остановы (рис. 5.2). Эти остановы относятся к фрикционным, так как их действие основано на использовании сил трения. Роликовые остановы имеют преимущества перед храповыми: отсутствие ударов, шума, изгибающих усилий.
Останов состоит из неподвижного корпуса 1, вращающийся втулки 2 и роликов, находящихся в клиновых пазах. При движении привода на подъем (против часов стрелки) ролики находятся в широкой части паза и обеспечивают свободное вращение. При изменении направления вращения вала двигателя ролики перемещаются в узкую часть пазов, обеспечивая заклинивание втулки. В этот момент за счет сил трения груз останавливается и удерживается на весу.
Рис. 5.1. Храповый останов: 1 – храповик; 2 собачка |
Рис. 5.2. Роликовый останов: 1 – неподвижный корпус; 2 – вращающаяся втулка; 3 – ролики. |
5.2. Тормоза
Торможение механизмов осуществляется введением больших сил трения между тормозным шкивом (диском), связанным одним из валов и тормозной колодкой, лентой или диском, соединенной посредством рычажной системы с неподвижными элементами конструкции. Кинетическая энергия движущихся масс крана переходит в тепловую, нагревая тормоз.
Существует много типов тормозов, которые можно классифицировать по следующим признакам:
-
по направлению действия усилий, сжимающих тормозной элемент;
-
по конструкции рабочего элемента – колодочные, ленточные и дисковые;
-
по назначению – стопорные (для остановки), спускные (для ограничения скорости при опускании груза);
-
по способу управления – автоматические и управляемые;
-
по принципу действия приводного усилия:
а) закрытого типа, которые постоянно замкнуты действием внешней силы (пружины, груза), а размыкаются на время работы механизма при помощи электромагнитного, электрогидравлического, электромеханического приводов;
б) открытого типа, замыкаемые усилиями оператора;
в) комбинированным, которые в нормальных условиях работают как открытого типа, а в аварийных – как закрытого.
Тормоза закрытого типа более безопасны в работе. Тормоза открытого типа применяют в механизмах, где нужна плавная и точная остановка (механизмы поворота). Автоматические тормоза по принципу действия могут быть только закрытого типа, а управляемые – открытого типа или комбинированные.
Для увеличения тормозного момента и снижения габаритных размеров, массы и мощности привода тормозов применяют фрикционные материалы с повышенным коэффициентом трения. В качестве фрикционных материалов применяют вальцованные асбестофрикционные материалы. Вальцованная лента изготавливается и асбеста, каучука с добавлением серы для вулканизации. Для большей прочности и улучшения условий отвода тепла ленту армируют медной проволокой и пропитываю битумом. В качестве сравнения можно отметить, что коэффициент трения в стальной ленте составляет в среднем f=0,15, а в асбестофрикционной от равен около f=0,43.