Конструкции, принцип работы и расчеты ленточных тормозов

Почти все основные механизмы грузоподъемной машины оборудуются тормозами. В  механизмах подъема (груза и стрелы) тормоза служат для удержания  груза (стрелы) на весу в неподвижном  состоянии, а в механизмах передвижения и вращения — для остановки  движущегося крана и прекращения  поворота его поворотной части. Иногда с помощью тормозов регулируют скорость спуска грузов. Такие тормоза называют спускными. Тормоза, которые не предназначены  для регулирования скорости спуска грузов, называют стопорными.

По способу действия различают  тормоза замкнутые (закрытые), в которых  торможение осуществляется под действием  сжатой пружины или тормозного груза, и открытые, в которых торможение производится нажатием на педаль или  на рычаг. По способу управления тормоза  делятся на управляемые и автоматически действующие.

Рис. 33. Схема ленточного тормоза  а — простого; б — дифференциального; в — суммарного

В замкнутых автоматически действующих  тормозах размыкание тормозов (растормаживание) происходит под действием электромагнита или гидротолкателя.

В управляемых закрытых тормозах размыкание тормозов (растормаживание) выполняется  машинистом с помощью педали или  рычага.

По типу конструкции тормоза, применяемые  в грузоподъемных машинах, разделяются  на ленточные и двух колодочные. Ленточные тормоза применяются при групповом (одномоторном) приводе. При многомоторном электрическом и дизель-электрическом приводе применяют двух колодочные автоматически действующие тормоза.

Ленточные тормоза разделяются  на простые, дифференциальные и суммарные. Схемы этих тормозов показаны на рис. 33.

Простые и дифференциальные ленточные  тормоза являются тормозами одностороннего действия, поэтому их можно применять  в тех случаях, когда тормозной  шкив необходимо затормаживать от вращения только в одну сторону.

Простой и дифференциальный ленточные  тормоза применяют главным образом  в механизмах подъема груза.

При простом ленточном тормозе (рис. 33, а) набегающий (неподвижный) конец  ленты прикреплен к раме, а сбегающий (подвижный) конец — к тормозному рычагу.

В дифференциальном тормозе (рис, 33, б) сбегающий конец ленты закрепляется так же, как у простого ленточного тормоза, а набегающий конец ленты  прикреплен к хвостовому концу тормозного рычага. В результате тормозной рычаг, увлекаемый силой трения, которая  возникает между лентой и шкивом, стремится повернуться вокруг шарнира  и этим создает натяжение сбегающего конца ленты.

    Схема суммирующего ленточного  тормоза показана на рис. 33, в.  Оба конца ленты закреплены  на тормозном рычаге на равных  расстояниях от его оси вращения. Суммирующий ленточный тормоз Действует при любом направлении вращения тормозного шкива, т.е. он является тормозом двустороннего действия, его применяют на механизмах передвижения и вращения кранов.

В грузоподъемных машинах преимущественно  применяются двух-колодочные закрытые (замкнутые) и автоматически действующие тормоза.

На рис. 34 показан двух колодочный грузовой тормоз с электромагнитом  типа КМТ. Замыкание колодок производится грузом, действующим на колодки через  рычаги и тяги. При включении электродвигателя якорь электромагнита поднимает  рычаг с грузом, и колодки тормоза  расходятся.

 

УТОЧНЕНИЯ К РАСЧЕТУ ЛЕНТОЧНЫХ ТОРМОЗОВ 

 

Ленточных тормоза применяют в машинах с режимом работы (экскаваторы, лебедки бурового оборудования, шахтные подъемные машины и т.п.). В этих тормозах накладки изготовляют в виде отдельных жестких колодок, прикрепленных к относительно гибкой стальной ленте, которую можно считать не деформируемой.

В справочной литературе и  диссертациях приводятся, по крайней  мере, три формулы, дающие существенно различные величины отношений натяжений набегающей и сбегающей ветвей ленты при реальном числе накладок. Учитывая ответственность тормозов, необходимо дать анализ существующих формул и предложить более точную.

В [1], при жестком креплении  колодок, отклонение натяжения в  набегающей ветви Т_нб к натяжению в сбегающей Т_сб рекомендуется определять по следующей формуле:                                                      

,                                                           (1) 
где   - угол обхвата лентой шкива, измеряемый между линиями, соединяющими центры крайних колодок с центром шкива; n – количество колодок;   - полный угол обхвата.

В [2] эта формула имеет  вид                                                  

,                                                       (2) 
где b - угол между осями смежных колодок (при одинаковой длине колодок равен центральному углу, образуемого колодкой).

В [3] это отношение записано в виде:                                                       

.                                                            (3)

Очевидно, что формулы (1) и (3) предполагают колодку абсолютно гибкой, что в конечном результате приводит к формуле Эйлера (3).

Отношения  , получение по формулам (1), (2), (3) при a = 270º; m = 0,4 и процентные расхождения с (3) в зависимости от числа накладок  приведены в таблице 1.

 
                                                                                                                                       Таблица 1

n	(1)	%%	(2)	%%	(3)
5	4,52	31,4	5,53	16,0	6,58
10	5,45	17,3	5,79	12,0
15	5,81	11,8	5,98	9,1
20	5,99	9,1	6,11	7,2

 

 

 

Цель исследования: установить отношение натяжения в набегающей ветви к его величине в сбегающей, с учетом, что колодка абсолютно  жесткая на изгиб.

Представим одну колодку  в виде, показанном на рис.1.

Сила прижатия колодки, приведенная  к ее середине, составит                                                     

.

 
Для нахождения закона распределения  нормальных усилий по высоте колодки  найдем распределение давления на катет  у (игрек) элементарного сектора  с углом                                                         

,                                                            (4)

Поскольку                                                          

,                                                              (5) 
то давление на этот катет                                               

.                                                    (6)

Интеграл выражения (5) в  пределах угла обхвата b_i дает полную величину нормального давления колодки на тормозной шкив                                                    

.                                                         (7)

Таким образом, при известной  силе в точке сбегания сила нормального  давления i-той колодки на шкив составит                                      

,                                           (8) 
а усилие в точке набегания составит                                        

                                             (9) 
или                                                

.                                                   (10)

При условии, что   и при равенстве углов обхвата каждой колодкой шкива равным b, числе колодок n, получим                                                  

.                                                    (11)

Отношения  , полученным по формуле (11) приведены в таблице 2. 

 

 

  

 

 
                                                                                                                                       Таблица 2

n	(11)	%%
5	5,87	10,8
10	6,40	2,7
15	6,50	1,2
20	6,54	0,7

 

 

Отметим, что расхождения  с (3) приведены чисто условно.

Анализ полученных формул и результатов вычислений отношений   позволяет сделать такие выводы и предложения:

-     формулы (1), (2) и (11) дают одинаковые отношения   при числе колодок n ³ 50;

-     формула (11), полученная из условия абсолютной жесткости колодки на изгиб наиболее точно отвечает постановке задачи;

-     при расчете ленточно–колодочных тормозов необходимо пользоваться формулой (11). 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1.       Тормозные устройства: Справочник/Александров М. П., Лысяков А. Г., Федосеев В. Н. и др. – М.: Машиностроение, 1985. – 312 с.

2.       Справочник по кранам: В 2 т. Т.2/Александров М. П., Гохберг М. М., Ковин А. А. и др. – Л.: Машиностроение, 1988. – 599с.

3.       Криштопа Л. І. Навантаженість багатопарних фрикційних вузлів гальмівних систем бурових лебідок. // Автореферат дисертації. Канд. техн. наук. Івано-Франківськ.