Тормоза и остановы. (Лекция № 3)

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МСХА ИМЕНИ К.А. ТИМИРЯЗЕВА
Профессор Ерохин М.Н.
Ассистент Грибкова Е.В.
Грибкова Е.В.
1

2. ТОРМОЗА И ОСТАНОВЫ Механизмы ГПМ должны быть оснащены надёжными тормозными устройствами. В механизмах подъёма они обеспечивают

(ЛЕКЦИЯ № 3)
ТОРМОЗА И ОСТАНОВЫ
Механизмы ГПМ должны быть оснащены надёжными
тормозными устройствами.
В механизмах подъёма они обеспечивают остановку и
удержание груза в подвешенном состоянии.
В механизмах поворота и передвижения – остановку
механизма на определённой длине тормозного пути.
2

3.

КЛАССИФИКАЦИЯ
1. По конструктивному исполнению:
колодочные, ленточные, дисковые, конические.
2. По принципу действия:
автоматические и управляемые.
3. По назначению:
стопорные и спускные.
4. По характеру действия приводного усилия:
нормально замкнутые, нормально-разомкнутые
и комбинированные.
3

4. Согласно правилам Гостехнадзора механизмы подъёма груза и изменения вылета стрелы с машинным приводом должны быть снабжены

нормально-замкнутыми тормозами.
Применение других тормозов в этих
механизмах не допускается
4

5.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТОРМОЗАМ:
• достаточный тормозной момент для заданных
условий работы;
• быстрое замыкание и размыкание;
• надёжность и необходимая долговечность;
• простота конструкции;
• удобство обслуживания;
• минимальные размеры и масса;
• высокая теплоотдача.
5

6. Место установки тормоза – на быстроходном валу с наименьшим крутящим моментом.

6

7. ОСТАНОВЫ

Служат для удержания грузов при выключенном
приводе механизмов.
Самостоятельно
применяются
редко,
обычно
применяются как сборочные единицы тормозных
устройств.
По конструкции разделяют на:
роликовые; храповые; фрикционные.
7

8. Остановка валов осуществляется защемлением роликов между корпусом и втулкой

Схема роликового останова
1 – корпус;
2 – втулка;
3 – ролики;
4 – штифт;
5 – пружина.
Остановка валов осуществляется защемлением
роликов между корпусом и втулкой
8

9. Расчёт останова на прочность ведут на контактное смятие

max
N E
0,2
,
l d
где Е – приведённый модуль упругости контактирующих
элементов.
При линейном контакте роликов для деталей из
качественных сталей принимают
8,0...12,0 HRC
9

10. где Т – момент на валу, Нм; f ≈0,06 – коэффициент трения скольжения ролика по шлифованным поверхностям корпуса и втулки; z =

10
Нормальная сила, действующая на ролик
2 Т
N
,
f z D
где Т – момент на валу, Нм;
f ≈0,06 – коэффициент трения скольжения ролика по
шлифованным поверхностям корпуса и втулки;
z = 3…5 – число роликов;
D = 8 d – внутренний диаметр корпуса; d – диаметр ролика.
Длина ролика l = (1,25…1,5) d.
Значение угла α должно удовлетворять условию:
tg 2 tg f
Обычно для обеспечения саморасклинивания
6...8 0

11. 1 – вал; 2 – ведущая шестерня; 3 – храповое колесо; 4,5 – тормозные диски; 6 – собачка; Dн и Dв – наружный и внутренний

Схема храпового останова
1 – вал;
2 – ведущая шестерня;
3 – храповое колесо;
4,5 – тормозные диски;
6 – собачка;
Dн и Dв – наружный и
внутренний диаметры
дисков.
11

12. Расчет храповых остановов

При модуле храпового колеса m ≥ 6 мм проверяют зуб по линейному давлению
Ft
q
q ,
b
где Ft
Ft
2Tк 2Tк
- окружная сила, Н;
D
Zm
b – ширина колеса, см;
q – допускаемое линейное давление, Н/см;
D – внешний диаметр храпового колеса;
Тк – крутящий момент на валу.
m
2Tк
Z q
– модуль; Ψ – b/m (справочная величина).
12

13.

Проверка зуба по напряжениям изгиба
При m < 6 мм зуб проверяют по напряжениям изгиба
M u 6 Ft h
u
u ,
2
W
ba
где
b a2
Ми = F t · h ; W
6
,
h = m - расстояние от вершины зуба до плоскости излома;
а = 1,5 m – высота расчетного сечения храпового колеса.
Tк
m 1,75
z u
3
Напряжение в опасном сечении собачки
где
u c
Ft
6F e
u c ,
2
B B
Т
; n 5 - запас прочности
n
13

14.

Ленточные тормоза
Достоинства:
небольшие габариты;
незначительные усилия замыкания.
Недостатки:
значительные усилия на вал тормозного шкива;
неравномерное распределение давления по ленте.
Бывают: простые, дифференциальные, суммирующие.
14

15.

Cхема действия сил в ленточном тормозе
Принцип действия ленточного тормоза
основан на законе трения гибкой нити
(ленты) о цилиндр.
S1 S 2e f
S1
S2
e f
1
S1 Ft f
; S 2 Ft f
.
(e 1)
(e 1)
D
e f 1 D
D
T Ft S1 f S 2 (e f 1) .
2
e
2
2
15

16. Простой ленточный тормоз

1) Gгр
S1
S2
2) Gгр
S 2 a G p b G як с
l
S1 a G p b G як с
l
Применяются в механизмах, где не требуется одинаковый тормозной момент
при вращении шкива в обе стороны
16

17. Дифференциальный ленточный тормоз

1) Gгр
2) Gгр
S
S
2
1
S 2 a1 S1a2 G p b G як с
l
S1 a1 S 2 a2 G p b G як с
l
f
Eсли a1 / a2 e , то TT ,
происходит самозатягивание ленты.
Условие нормальной работы тормоза
без самозатягивания
a > a e f
1
Принимают
a1 = (2,5…3) a2 ; a2
2
= 30…50 мм.
Недостатки:
резкое захватывание шкива;
слабое торможение при изменении шкива;
повышенный износ тормозной накладки и шкива.
Применяются очень редко.
17

18. Суммирующий ленточный тормоз

Gгр
S1
S1 a S 2 a1 G p b G як с
d
S2
При
a
=
a1 тормозной момент не зависит
от направления вращения шкива.
Применяют в механизмах, где требуется постоянный тормозной
момент при прямом и обратном направлениях вращения вала
(механизмы передвижения и поворота).
18

19. Колодочные тормоза

Применяют
короткоходовым
двухколодочные
электромагнитом
пружинные
переменного
тормоза
тока
типа
и
ТКТ
с
тормоза
с
электрогидравлическим толкателем.
Тормоза с короткоходовыми электромагнитами просты по конструкции и
компактны. Однако закрепление электромагнита на одном из рычагов
создает большую разницу в моментах инерции рычагов, что вызывает
удары колодок о тормозной шкив при резком торможении.
Тормоза
с
электрогидравлическими
электротолкателями
допускают
неограниченное число включений, возможность работы толкателя при любом
режиме. Имеют больший срок службы.
Для их работы требуется меньшая электрическая мощность и в 12…20
раз меньшая сила пускового тока
19

20. Кинематическая схема короткоходового колодочного тормоза с электромагнитом

1 – тормозная колодка;
2 – демпфирующая пружина;
3 – рабочая пружина;
4 – тормозной шкив;
5 – фрикционная накладка;
6 – электромагнит привода;
20

21. Колодочный тормоз типа ТКТ с электромагнитом

1, 5 – вертикальные рычаги;
2 – скоба;
3 – короткоходовой электромагнит;
4 – якорь;
6 – болт;
7 – пружина;
8 – шток;
9 – вспомогательная пружина;
10 – основание;
11 – колодки
21

22. Кинематическая схема длинноходового колодочного тормоза с электрогидравлическим толкателем

1 – колодка;
2 – фрикционная накладка;
3 – шкив;
4 – рабочая пружина;
5 – двигатель электро-
гидравлического толкателя;
6 – гидроцилиндр электрогидравлического толкателя;
22

23. Колодочный тормоз с электрогидравлическим толкателем

1 - вертикальная пружина;
2 – двуплечный рычаг;
3,6 – тормозные рычаги;
4 – тяга;
5 – гайка;
7 – упор;
8 – основание;
9 - толкатель
23

24. Тормоз с электрогидравлическим толкателем

24

25.

25

26. Подбор колодочных тормозов

Для механизма подъема тормоз подбирают по расчетному
тормозному моменту
TT TT ,
где [ТТ] – тормозной момент, создаваемый тормозом, Н·м;
TT TC .T .
- расчетный тормозной момент, Н·м;
β = 1,5 – коэффициент запаса торможения;
TC .T .
G VT
T
O
- статический тормозной момент от силы
тяжести груза, приведенный к валу
тормозного шкива, Н·м;
G – сила тяжести груза, Н;
VТ – скорость подъема груза при торможении;
ωТ – угловая скорость тормозного шкива, с-1 .
26

27. Проверка выбранного тормоза

Тормоза проверяют по:
времени торможения, замедлению и тормозному пути.
Время торможения
где
m Do2 nд
tT
tT ,
T
38(TT TC )
(m D2 )O.T . 1,2(m D2 )1 (m D2 ) Г .Т .
- общий маховой момент
движущихся масс механизма подъема, кг·м2;
(m · D2)1 - маховой момент вращающихся масс, кг·м2 ;
(m D ) Г .Т .
2
365QvT2
o
2
nT
- маховой момент груза, приведенный к
валу тормозного шкива, кг·м2 .
27

28.

Замедление при торможении
V
aT aT
tT
aT (0,1...0,2) м / с 2 - для монтажных кранов
aT (0,3...0,6) м / с 2 - для перегрузочных кранов.
Тормозной путь груза
a tT2
ST
ST .
2
28

29. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

Общие сведения
Механизм передвижения предназначен для
перемещения груза в горизонтальной плоскости.
Схему механизма выбирают в зависимости от:
назначения;
грузоподъемности;
режима работы погрузочно-разгрузочного устройства.
Различают механизмы передвижения безрельсового
транспорта и механизмы передвижения по рельсовым
путям
29

30. СХЕМЫ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНОВ

с тихоходным валом
с быстроходным валом
1 – электродвигатель;
2 – муфта;
3 – редуктор;
4 – вал;
5 – тормоз
с раздельным приводом
30

31. СХЕМА КАНАТНОГО МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

1 – барабан; 2 – тяговый канат; 3 – поддерживающие ролики; 4 – отклоняющие блоки;
5 – пружина; 6 – блоки механизма подъема; 7 – грузовая тележка; 8 – ходовые колеса;
9 – рельсовый путь
31

32. КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ХОДОВЫХ КОЛЕС

Зависит от типа грузоподъемной машины.
Колеса выполняют из стали, чугуна или алюминия
штампованными, литыми или сварными.
Стальные колеса применяют при работе в тяжелых
условиях.
Для смягчения ударов, вибрации и шума на колесах
устанавливают резиновые шины.
32

33. КОЛЕСА ТЕЛЕЖЕК БЕЗРЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА

а – гладкое металлическое; б – металлическое с канавкой;
в – с резиновой шиной
33

34. ФОРМЫ ОБОДОВ ХОДОВЫХ КОЛЕС, ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ ПО РЕЛЬСОВЫМ ПУТЯМ

а – коническая; б – бочкообразная; в - цилиндрическая
34

35. ПОРЯДОК РАСЧЕТА РАСЧЕТА ХОДОВЫХ КОЛЕС

1. Выбирают конструкцию колеса.
2. Определяют наибольшую нагрузку на колесо. При равномерном
распределении нагрузки на колеса
Rmax
G Gкр .( тел.)
Z кол.
3. По Rmax определяют основные размеры:
• стандартные по справочникам;
• индивидуальные с учетом прототипов и рекомендаций
Dкол. 1,7 Rmax
4. Ходовые колеса проверяют по напряжениям в зоне контакта
колеса и рельса.
35

36. СХЕМА КОНТАКТА ХОДОВОГО КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ

а, б – линейный контакт;
в, г, д, е – точечный
36

37. НАПРЯЖЕНИЯ В ЗОНЕ КОНТАКТА КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ

Линейный контакт
к. л. a1
Точечный контакт
10 K v Rmax
2K v Rmax
К .Т . ,
к. л. , К .Т . a2 3
2
b Dкол.
( Dкол. / 2 r )
где a1 и a2 - коэффициенты пропорциональности, для стальных колес
a1 = 190, a2= 400;
Кv = 1 + 0,2 · Vк - коэффициент влияния скорости;
Vк - скорость передвижения крана или тележки, м/с;
b - ширина рельса, мм;
r - радиус закругления головки рельса или обода колеса.
37

38. ДОПУСТИМОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ДЛЯ КОВАННЫХ И ШТАМПОВАННЫХ КОЛЕС

При числе оборотов N ≤ 104 за весь срок службы
где
к. л. 0 9
0 - допустимое напряжение при N ≤ 104 (табл.), МПа;
10 4
,
N
N Q NC - приведенное число оборотов колеса за срок службы;
Q - коэффициент приведенного числа оборотов (справочник);
Полное число оборотов колеса за срок службы
где
N C 3600
Vср.
Dкол.
ТС ,
Vср. V
- средняя скорость передвижения колеса, м/с;
β - коэффициент, зависящий от отклонения времени неустановившегося
движения tн к полному времени передвижения (табл.);
Тc - ориентировочный срок службы колес. Устанавливают в зависимости
от группы режима работы механизма.
38

39. СОПРОТИВЛЕНИE ПЕРЕДВИЖЕНИЮ МЕХАНИЗМА С ПРИВОДНЫМИ КОЛЕСАМИ, ВЫЗЫВАЕМОЕ ТРЕНИЕМ

где
Gгр. – вес груза;
G – вес тележки или крана;
d – диаметр цапфы;
f – приведенный коэффициент трения;
ϻ – коэффициент трения качения колеса
по рельсу.
Dк
Тс W
2
Т с Т Тр .ц Т к
Т Тр .ц (G GТ ( кр .) ) f
Tк (G GТ (кр .) )
d
2
G GТ ( кр .)
2 fd К р
W
39
D
х.к .

40. ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЕРЕДВИЖЕНИЮ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ДВИЖЕНИИ

W W Wук Wв ,
где
Wук . (G GТ ( кр .) )
- на рельсовом пути;
Wук . (G GТ ( кр .) ) sin
- для кранов,
перемещаемых по покрытиям
40

41. ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА НА КРАН

Wв в ( Аг Акр ),
где ωв - ветровая нагрузка на 1 м2 поверхности груза или крана.
По ГОСТ 1451
где
в q0 к с ,
q0 – скоростной напор ветра на высоте 10 м от поверхности земли, Па;
К – поправочный коэффициент в зависимости от высоты конструкции;
с – аэродинамический коэффициент;
ɣ – коэффициент перегрузки;
β – коэффициент, учитывающий динамический характер приложения ветровой
нагрузки, для с.х. кранов β=1;
Аг , Акр. – расчетная площадь поверхности груза или крана соответственно.
41

42. ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

Электродвигатели механизмов передвижения подбирают с учетом инерционных
нагрузок по среднему значению пусковой мощности
Рп.ср
Рп
п.ср.
, где п .ср . - кратность среднего пускового момента, для двигателей:
МТ п.ср. 1,5...1,6 ; МТК п.ср. 1,3...2,6 ; АИРС п.ср. 1,65...1,8
Необходимая пусковая мощность
Рп
W Vкр ( тел.)
,
где
η = 0,8…0,9.
Сопротивление передвижению с учетом инерционных нагрузок
W W (1,1...1,2) Fu .
Инерционная нагрузка
Fu ma m
V
,
tn
где
[tn] – допустимое время пуска.
42

43. ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

m D n
2
1. По времени пуска
2. По ускорению
tn
0
дв.
38 Т н
V
an a
tn
3. По коэффициенту запаса сцепления
К сц .
где
.
Rпр
tпо tn
сц
Rпр
a
d
. (Gк ( тел.) ) Z пр f
Wуст
g
Z
D
к
к
1,2,
– суммарная нагрузка на приводные колеса;
φ – коэффициент сцепления приводных колес;
W уст
– . – сопротивление передвижению в установившемся режиме без груза;
Zпр. и Zк – число приводных и общее число колес.
43

44. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ С КАНАТНОЙ ТЯГОЙ

W уст. Wтр Wкан.
Wкан.
Ft Wуст. Fсб .
q g l2
Fcб
8 y
3
G (1 бл
.)
S 4 S1
(1 бл ) бл.
Ft Vтел.
РС
бл. м.п.
Для обеспечения сцепления тягового каната с барабаном необходимо
соблюдение условия
f
Усилие пружины
Fнб. Fсб. е
Fнб.
Fпр Fсб . f
е
2 Z тр.
44

45. ПОДБОР РЕДУКТОРОВ И МУФТ

Для механизма передвижения применяются редуктора типа ВК; ВКУ; ЦЗВК и др.
Их подбирают по мощности или моменту с учетом необходимого передаточного
отношения и компоновки механизма.
Муфты подбирают по расчетному моменту
Т М Т Р К1 К 2 К3 Т Н ,
[ТМ] - допустимый момент, который может передать муфта;
К1 - коэффициент, учитывающий режим работы механизма;
К2 - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма
К3 - коэффициент углового смещения.
45

46. ПОДБОР ТОРМОЗОВ ДЛЯ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

ТТ ТТ
tТ
V
aТ max
Dкол. (mD2 ) от nТ
Т Т (Wук . Wв Wтр. мин. )
2U
38 tТ
; aТ max
Z пр
(2 f d )
d
f
g
D
кол.
Dкол.
Z кол К сц
ПРОВЕРКА ТОРМОЗОВ ДЛЯ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
nТ (m D 2 )O.T .
tТ
tT
38(TT TC .T . )
[tT] = 6…8 c – для кранов;
[tT] = 3…4 c – для тележек
аT ≤ [аT]
46