Расчет тормоза механизма поворота

Тормоз в механизме поворота крана рассчитывают из условий поглощения кинетической энергии движущихся масс привода, конструкции крана, груза, а также преодоления моментов от действия ветровых нагрузок и уклона пути; силы сопротивления от трения в опорах уменьшают величину тормозного момента. С целью уменьшения габаритов тормоза его устанавливают на валу двигателя.

Тормозной момент:

или

, (4.33)

где t_T – время торможения; u_м – передаточное число механизма; h_м – КПД механизма.

Если тормоз установлен не на валу двигателя, то все моменты нужно приводить к цепи приведения вала.

Ленточные тормоза

Применяются чаще всего в механизмах, где нужные большие тормозные моменты при малых габаритных размерах, а также в групповых приводах. Стальная лента с фрикционными накладками охватывает шкив и в результате прижатия ее к вращающемуся шкиву происходит торможение. Для равномерного отхода ленты от шкива предусмотрены регулировочные болты. Тормоза оборудуются электромагнитом, гидро- или пневмоприводами или ножными педалями. Замыкание тормоза может быть пружинным или грузовым. В случае необходимости создания больших тормозных моментов применяют двухобхватные ленточные тормоза с углом обхвата шкива 330°.

В зависимости от закрепления концов ленты различают следующие типы ленточных тормозов: простые, дифференциальные и суммирующие (рисунок 4.8).

Простой ленточный тормоз(рисунок 4.8, а) одностороннего действия применяется для нереверсивных механизмов.

Определяем величину окружного усилия на шкиве от тормозного момента:

, (4.34)

где Dт – диаметр тормозного шкива.

Натяжение набегающей и сбегающей ветвей тормозной ленты находим по формуле Эйлера (без учета влияния ее жесткости):

, , (4.35)

где a – угол обхвата тормозного шкива лентой; f – коэффициент трения между шкивом и фрикционной накладкой; е – основание натуральных логарифмов.

Соотношение между натяжениями:

. (4.36)

Ширина ленты из условий допускаемого давления в зоне контакта:

, (4.37)

где [р] – допускаемое давление.

Значения допускаемого давления зависит от материала фрикционных пар и типа тормоза: для стопорных 0,6-0,8 МПа, для спусковых 0,3-0,4 МПа (первая цифра для тканой асбестовой ленты, вторая для вальцованной ленты).

Давление между лентой и шкивом:

. (4.38)

Как видим, давление в контакте по дуге обхвата распределяется неравномерно, что приводит к неравномерному износу фрикционных накладок ленты.

Усилие, необходимое для торможения, определяют из условия равновесия тормозного рычага:

. (4.39)

где G_p, G_я – вес тормозного рычага и якоря электромагнита; h_р – КПД рычажной системы; а, с, d, l – размеры по рисунку 4.8, а.

На практике принимают = 10…15.

Перемещение точки крепления ленты к рычагу при зазоре между шкивом и лентой e:

. (4.40)

Ход рычага под силой К:

. (4.41)

Усилие электромагнита Р_я = Kl/d.

Ход якоря h_я = hd/l.

Дифференциальный тормоз(рисунок 4.8, б) также одностороннего действия, основанный на разнице моментов натяжения ветвей ленты. Усилие торможения:

. (4.42)

Тормозной момент:

. (4.43)

При а=bе^fa,, что может иметь место на практике в результате изменяемости коэффициента трения, тормозной момент М_Т Þ ¥, чторавносильное мгновенной остановке привода (как при включении останова). Это может привести к аварии механизмов. Склонность к самозатягиванию, большой снос дифференциальных тормозов ограничивают их применения (только в лебедках, где необходимо создать большие тормозные моменты, и в механизмах с ручным управлением).

Чтобы исключить самозатягивание дифференциального тормоза, принимают размеры:

или

. (4.44)

Принимают b= 30-50 мм

Суммирующий ленточный тормоз(рисунок 4.8, в) является тормозом двойного действия, у которого величина тормозного момента не зависит от направления вращения привода.

Усилие торможения:

. (4.45)

Ход ленты D = ea/2.

Ход рычага:

. (4.46)

Для создания одного и того же тормозного момента в суммирующем тормозе усилия торможения в (1 + е^fa) должно быть больше, чем в простом тормозе.

При тех же параметрах суммирующий тормоз создает меньший момент, однако обеспечивает возможность применять там, где требуется постоянство тормозного момента независимо от направления вращения шкива. Применяют для механизмов поворота и передвижения.

В случае необходимости создания больших тормозных моментов при малых габаритах применяют двухобхватные ленточные тормоза с углом обхвата 330° (рисунок 4.8, г).

Рисунок 3.8 – Схемы ленточных тормозов

Ленточные тормоза имеют существенные недостатки, которые ограничивают их применение: большие усилия, которые изгибают тормозной вал; неравномерный износ ленты; меньшая, чем у колодочных, надежность из-за возможности обрыва ленты.