|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ
КОЛОДОЧНЫХ ТОРМОЗОВ Цель работы Изучение конструкции и принципа действия колодочных тормозов; определение величин, характеризующих эффективность работы тормозных устройств. Формируемые компетенции ПК-4: готовность к разработке проектной и технологической документации по ремонту, модернизации и модификации ТиТТМ различного назначения и ТО, разработке проектной документации по строительству и реконструкции транспортных предприятий, с использованием методов расчетного обоснования, в том числе с использованием универсальных и специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования. ПК-31: готовность к использованию знания рабочих процессов, принципов и особенностей работы транспортных и ТиТТМ отрасли и применяемого при технической эксплуатации и сервисном обслуживании оборудования. ПК-32: готовность к использованию знания организационно-правовых основ управленческой и предпринимательской деятельности.
Теоретическая часть Все механизмы, входящие в состав грузоподъемных машин (ГПМ), снабжают надежными тормозными устройствами: в механизме подъема они обеспечивают остановку и удержание груза в подвешенном состоянии с заданным коэффициентом запаса торможения, а в механизмах передвижения и поворота – торможение до полной остановки при заданной длине тормозного пути. Применение тормозов в подъемно-транспортных машинах гарантирует безопасность работы этих машин и повышает их производительность. Повышение интенсивности работы ГПМ может быть достигнуто за счет снижения длительности периода торможения. Однако резкое торможение приводит к высоким динамическим нагрузкам, вызывающим потерю устойчивости, повышенный износ муфт, подшипников, ходовых и зубчатых колес, нарушению соединений и другим негативным явлениям. Тормозной шкив рекомендуется устанавливать на быстроходном валу механизма, где действует наименьший крутящий момент и, следовательно, требуется небольшой тормозной момент. В качестве тормозного шкива может использоваться одна из полумуфт, соединяющих двигатель с редуктором. Если в механизме применена муфта с упругими элементами (втулочно-пальцевая, пружинная и т. п.), то в качестве тормозного шкива следует использовать ту полумуфту, которая находится на валу редуктора. На рисунке 4.1 показана схема и общий вид механизма подъема (лебедки), в состав которого входит электродвигатель 1, колодочный тормоз 2, двухступенчатый цилиндрический редуктор 3 и барабан 4, на который наматывается канат 5.
Рисунок 4.1 – Схема и общий вид лебедки Классификация тормозных устройств: в подъемно-транспортных машинах тормоза классифицируются по следующим признакам: – в зависимости от конструктивного исполнения рабочих элементов: колодочные – тормоза с рабочим элементом в виде колодки, трущейся по наружной или внутренней поверхности тормозного барабана (шкива); ленточные – с рабочим элементом в виде гибкой ленты, трущейся по тормозному барабану; дисковые – с рабочим элементом в виде целого кольцевого диска или отдельных сегментных колодок; конические – устройства с рабочим элементом в виде конуса; – по принципу действия: автоматические тормоза (с электромагнитным, электрогидравлическим или электромеханическим приводом, а также замыкаемые весом транспортируемого груза и т.п.), в которых торможение выполняется независимо от воли обслуживающего персонала и происходит одновременно с отключением двигателя механизма, на котором установлен тормоз; управляемые тормоза, замыкание или размыкание которых производится обслуживающим персоналом при воздействии на орган управления; – по назначению: стопорные тормоза, производящие остановку механизма; спускные тормоза и регуляторы скорости, ограничивающие скорость движения в определенных пределах и действующие в течение всего периода работы соответствующего механизма; – по характеру действия силы, управляющей тормозом: нормально замкнутые тормоза, в которых замыкание (прижатие рабочего элемента к тормозному барабану или диску) создается постоянно действующей силой (пружины, весом специального замыкающего груза и т. п.), а размыкание – одновременно с включением привода механизма за счет силы управления тормозом (при выключении привода тормоз автоматически замыкается); нормально разомкнутые тормоза, в которых рабочий элемент не соприкасается с тормозным барабаном (диском), а замыкание происходит при приложении силы управления тормозом; комбинированные тормоза, работающие в нормальных условиях как нормально разомкнутые тормоза, а в аварийных условиях – как тормоза, нормально замкнутые действием внешней замыкающей силы. – основные требования, предъявляемые к тормозам: достаточный тормозной момент; быстрое замыкание и размыкание; прочность и долговечность элементов тормоза; простота конструкции; удобство осмотра, регулирования и замены износившихся деталей; надежность работы; минимальный износ трущихся элементов; минимальные габариты и масса; ограниченная температура на поверхности трения, не превышающая предельную температуру для применяемого фрикционного материала. Колодочные тормоза. В подъемно-транспортных машинах находит применение большое число разнообразных конструкций колодочных тормозов, состоящих из рычагов и двух колодок, диаметрально расположенных относительно тормозного шкива и различающихся в основном схемой рычажной системы. Наиболее широкое применение получили нормально-замкнутые двухколодочные тормоза с электромагнитами переменного тока типа ТКТ (рисунок 4.2). Этот тормоз состоит из двух рычагов 2, 5 с шарнирно закрепленными на них тормозными колодками 1 и 3. Замыкание тормоза осуществляется усилием, которое создается основной пружиной сжатия 11, установленной в скобе 12 над тормозным шкивом 17 и прижимающей к нему колодки 1 и 3. Левый конец пружины воздействует на левую часть скобы, связанную через рычаг 5 с правой колодкой 3; в свою очередь правый конец пружины воздействует через контргайку 8 и гайку 9 на шток 10. Гайка 14 передает усилие сжатой пружины от штока на левый рычаг 2, т. е. на левую колодку. Для нормальной работы тормоза обязательно наличие зазора между правым рычагом 5 и гайкой 7. Размыкание тормоза происходит при подаче электрической энергии в обмотки электромагнита 4. Якорь 18 притягивается магнитным полем магнита и своим выступом надавливает на правый хвостовик штока 10. Основная пружина 11 при этом сжимается, а отход рычагов 2, 5 с колодками 1, 3 от тормозного шкива 17 обеспечивает вспомогательная сжатая пружина 13 и момент от силы тяжести электромагнита 4. Равномерность отхода обеих колодок от шкива достигается установкой винта 6. Для регулирования степени сжатия основной пружины на штоке 10 тормоза установлены гайка 9 и контргайка 8.
Рисунок 4.2 – Двухколодочный тормоз типа ТКТ: 1 – левая тормозная колодка с накладкой; 2 – левый рычаг; 3 – правая тормозная колодка с накладкой; 4 – электромагнит; 5 – правый рычаг; 6 – регулировочный винт; 7–9, 14 – гайки; 10 – шток; 11 – основная пружина; 12 – скоба; 13 – вспомогательная пружина; 14 – гайка для регулировки зазора; 15 – указатель; 16 – шкала силы сжатия пружины; 17 – тормозной шкив; 18 – якорь; D – диаметр тормозного шкива; l, l1 – длины плеч рычагов; α – угол обхвата шкива колодкой (α = 70°) Для размыкания тормоза без включения электромагнита, что необходимо при замене фрикционных накладок, предусмотрена гайка 7, отводя которую вручную по резьбе на штоке 10 до упора в рычаг 5, производят перемещение штока, приводящее к дополнительному сжатию основной пружины 11 и отходу колодки от шкива. Для регулирования зазора между шкивом и колодкой и удержания рычага 2 служит гайка 14. Указатель 15 и шкала 16 предназначены для установки степени сжатия пружины на определенное усилие. Регулировка тормоза. Процесс регулировки тормоза заключается: – в установлении необходимого усилия в основной пружине, создающего заданный тормозной момент; – в создании оптимального зазора между колодками и шкивом; – в достижении равномерного отхода колодок от шкива. 1. Регулирование (осадку) пружины осуществляют вращением гаек 8 и 9 с помощью ключа при удержании штока 10 за квадратный хвостовик до тех пор, пока указатель 15, закрепленный на пружине, не совпадет с необходимым делением на шкале 16. 2. Регулирование величины зазора между колодками и шкивом производится вращением гайки 14, при помощи которой вначале освобождаются колодки, затем между колодками и шкивом закладываются пластинки или щуп толщиной, равной величине суммарного зазора на обе колодки, и прижимают колодки к пластинкам. Отвинчивая гайку 7 до упора в рычаг 5, отжать колодки и извлечь закладки, а гайку 7 возвратить в исходное положение. 3. Регулирование равномерности зазора между колодками и шкивом осуществить винтом 6, вращением которого добиваются равного, симметричного отхода колодок, а контроль производят щупом или калиброванной пластинкой. На рисунке 4.3 показан общий вид колодочного тормоза.
Рисунок 4.3 – Общий вид колодочного тормоза ТКТ-100 Параметры колодочных тормозов всех типов стандартизированы. В таблицах 4.1 и 4.2 приведены основные геометрические параметры и допустимые значения тормозного момента для тормозов типа ТКТ. Таблица 4.1 – Геометрические параметры тормозов типа ТКТ
Таблица 4.2 – Допустимый тормозной момент для тормозов типа ТКТ
Проверочный расчет колодочного тормоза. Тормозной момент, создаваемый двухколодочным тормозом, равен сумме тормозных моментов, развиваемых каждой колодкой. В современных конструкциях тормозов для устранения сил, изгибающих тормозной вал, стремятся использовать тормоза с прямыми рычагами (см. рисунок 4.2). При этом тормозные моменты, создаваемые каждой колодкой, одинаковы и не зависят от направления вращения тормозного шкива. Общий тормозной момент двухколодочного тормоза при прямых рычагах рассчитывается по выражению
где f – коэффициент трения между накладкой колодки и тормозным шкивом (см. таблицу 4.3); F з – сила, замыкающая тормоз, Н; D – диаметр тормозного шкива, мм; l1, l – длины плеч рычагов, мм (см. рисунок 4.2), мм; η – КПД рычажной системы тормоза, равный 0,90…0,95 и учитывающий потери на трение в шарнирах рычажной системы (большие значения соответствуют шарнирам, имеющим смазку). Давление между шкивом и колодкой тормоза должно удовлетворять условию
где р – удельное давление между шкивом и колодкой, Н/мм2; А к – площадь рабочей поверхности одной тормозной колодки, мм2, вычисляемая по формуле
где α – угол обхвата шкива одной колодкой, равный 70°; В – ширина тормозной колодки, мм; [р] – допускаемое удельное давление, Н/мм2, принимаемое по таблице 4.3. Таблица 4.3 – Допускаемое давление [р] и коэффициент трения в колодочных тормозах
Кроме указанного, следует проверить колодки тормоза на нагрев по удельной мощности трения:
где v 0 – расчетная окружная скорость на ободе шкива, м/с, определяемая по формуле
где v – действительная окружная скорость на ободе шкива, м/с; с 0 – коэффициент безопасности, равный 1,1…1,2; [А] – допускаемое значение удельной мощности, принимаемое в пределах 1,5…2,0 МН/(м·с). Действительная окружная скорость на ободе шкива рассчитывается из соотношения
где n – частота вращения тормозного шкива, мин-1.
Пример расчета колодочного тормоза Выполнить проверочный расчет колодочного тормоза типа ТКТ-200 по следующим исходным данным: режим работы ПВ 40% (средний), частота вращения шкива n = 880 мин-1, материал трущихся поверхностей – чугун по стали. 1. По выражению (4.1) определим силу, замыкающую тормоз
где [T Т] = 160 Нм – допустимый тормозной момент тормоза ТКТ-200 при ПВ 40% (таблица 4.2); f = 0,15 – коэффициент трения между чугунной накладкой колодки и тормозным шкивом (таблица 4.3); D =200 мм – диаметр тормозного шкива, l1 = 170 мм, l = 340 мм – длины плеч рычагов, мм (таблица 4.1); η = 0,9…0,95 – КПД рычажной системы тормоза. 2. По выражению (4.2) определим давление между шкивом и колодкой тормоза
где А к – площадь рабочей поверхности одной тормозной колодки, мм2, вычисляемая по формуле
где α = 70º – угол обхвата шкива одной колодкой; В = 90 мм – ширина тормозной колодки (таблица 4.1). Полученное значение р < [p] = 1,5 МПа (таблица 4.3). 3. Проверим колодки тормоза на нагрев по удельной мощности трения. Для этого определим действительную окружную скорость на ободе шкива по выражению (4.6)
где n = 880 мин-1 – частота вращения тормозного шкива. Определим расчетную окружную скорость на ободе шкива по выражению (4.5)
где с 0 – коэффициент безопасности, равный 1,1…1,2. Определим удельную мощность трения по выражению (4.4)
[А] = 1,5…2,0 МН/(м·с) – допускаемое значение удельной мощности. Таким образом, температурный режим работы тормоза обеспечен.
4.5 Контрольные задания 1. Изучить теоретический материал. 2. Привести краткое описание назначения, конструкции, принципа действия и порядка регулировки колодочного тормоза типа ТКТ. 3. Из таблицы 4.4 выбрать тип тормоза и исходные данные для анализа и расчета его элементов. 4. По выражению (4.1) определить силу, замыкающую тормоз. По допустимому тормозному моменту [T Т] , заданному режиму работы (ПВ, %), частоте вращения тормозного шкива (n, мин-1) и материалах трущихся поверхностей (таблица 4.4) выполнить проверочный расчет колодочного тормоза (см. пример расчета колодочного тормоза). Таблица 4.4 – Исходные данные
*Вариант задания соответствует номеру студента в списке группы. 5. Дать ответы на приведенные ниже вопросы. Вопросы: 1. Назовите факторы, влияющие на тормозной момент. 2. Для чего в тормозных устройствах необходимо регулировать величину тормозного момента? 3. Как отрегулировать силу прижатия колодок в колодочном тормозе типа ТКТ? 4. Как отрегулировать равномерность отхода колодок от тормозного шкива в тормозе типа ТКТ? 5. Как отрегулировать величину зазора между колодками и тормозным шкивом в тормозе типа ТКТ? 6. Как влияет удельное давление на долговечность тормозных накладок? 7. По какому параметру проверяются колодки тормоза на нагрев?
Содержание отчета 1. Тема, название и цель работы. 2. Краткие теоретические сведения о тормозных устройствах. 3. Изложение результатов выполнения практического задания по разделу 4.5. Список литературы 1. Александров, М. П. Грузоподъемные машины: учеб. для вузов / М. П. Александров, Л. Н. Колобов, Н. А. Лобков и др.– М. : Машиностроение, 1986. – 400 с. 2. Гайдамака, В. Ф. Грузоподъемные машины: учебник / В. Ф. Гайдамака. – К.: Выща школа, 1989. – 328 с. 3. Степыгин, В. И. Проектирование подъемно-транспортных установок: учебное пособие. / В. И. Степыгин, Е. Д. Чертов, С. А. Елфимов – М.: Машиностроение, 2005. – 288 с. 4. Кузьмин, А. В. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин. / А. В. Кузьмин, Ф. Л. Марон. – 2-е изд. перераб. и доп. – Минск: Вышэйшая школа, 1983. – 350 с. Практическая работа № 5 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 425; Нарушение авторского права страницы
а)
б)
