Текст
                    Справочник . ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА

ТОРМОЗНЫЕ
УСТРОЙСТВА
Справочник

I


ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА Справочник Под общей редакцией д-ра техн, наук проф. М. П. АЛЕКСАНДРОВА Москва «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1985
Предисловие . 1. Общие сведения ОГЛАВЛЕНИЕ 1.1. Классификация тормозов и требования к тормозным устройствам . . . . . 1 2 Основные параметры тормоз- ных устройств . . . . . 2. Колодочные тормоза . 2 I. Общие сведения 2 2 Тормоза с внешним распо- ложением колодок 2 3. Тормоза с внутренним распо- ложением колодок 2.4. Камерные тормоза 3. Ленточные тормоза 3.1 Общие сведения 3 2. Тормоза с наружной лентой 3 3. Тормоза с внутренней лентой 3.4 Ленточно-колодочные тормо- за .................... 3 5., Шарнир но-колодочные тор- моза 3 6. Тормозные ленты . . 4. Тормоза с осевым нажатием 4 1. Общие сведения . 4.2. Конструкции тормозов . . 4.3. Дисково-колодочные тормоза 5. Тормозные устройства для регу- лирования и ограничения скорости 5 1. Механические тормозные устройства ; 5 2. Электромагнитные тормозные устройства ................ 5 3 Гидравлические тормозные устройства 3 6. Остановы, ловители, противо- 5 угонные устройства 6 1. Остановы 6 2. Ловители лифтов и подъем- 5 ников ... .... 6 3 Противоугонные устройства 6 7. Приводы тормозов........... 97 7.1. Сравнительный анализ при- 27 водов различных типов . 7 2. Электромагнитный привод 27 7 3. Электрогидравлический при- вод . 67 7 4. Электромеханический привод 104 7 5. Объемный гидравлический привод '08 7.6. Пневматический привод 108 7.7. Пневмогидравлический при- 108 ВОД 119 7.8 Механический привод 12о 8. Фрикционные пары тормозных устройств . 122 8 1. Общие сведения 123 8.2. Материал для фрикционных накладок ... '29 8 3. Конструкции фрикционных 129 накладок . 135 8 4. Металлический элемент 156 (контртело) фрикционной па- ры . . 8.5 Расчет и выбор материалов фрикционной пары 178 8 6. Лабораторные и стендовые испытания тормозных 178 устройств 8 7. Контроль технического со- 183 стояния фрикционной пары Список литературы 189 Предметный указатель 206 206 223 231 242 242 246 253 262 268 275 281 282 286 286 287 294 297 297 302 303 307 309
ББК 34 446 Т60 УДК 621 838(03) М. П. Александров, А. Г. Лысяков, В. Н. Федосеев, И- В- Новожилов Рецензент д-р техн наук В И Остапенко Тормозные устройства: Справочник/М. П. Александров, А. Г. Лысяков, Т6Э В. Н. Федосеев, М. В. Новожилов; Под общ. ред. М. П Александрова.— М.; Машиностроение, 1985.— 312 с., ил. В пер.: 1 р. 60 к. Содержит сведения по выбору, расчету, конструированию и эксплуатации тормозных устройств, используемых в различных областях машиностроения Даны характеристики и конструктивные схемы тормозов, рассмотрены их приводы и системы управления, расчетные нагрузки и зависимости для определения основных параметров, рекомендации по выбору фрикционных материалов, техническому об- служиванию и диагностированию. Указаны назначение и области применения тормозных устройств разных типов. Для инженерно-технических работников всех отраслей машиностроения. 2702000000-512 . <п од ББК 34.446 Т —038(01)-85 119 84 6П5.2 © Издательство «Машиностроение», 1985 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ «Основные направления экономи- ческого и социального развития СССР на 1981 —1985 годы и на период до 1990 года», принятые на XXVI съезде КПСС, предусматривают создание и внедрение в производство принци- пиально новой техники, обеспечение роста выпуска машин и агрегатов большой единичной мощности и про- изводительности и законченных систем машин для комплексной механизации и автоматизации производства. Выпол- нение этой задачи во многом опре- деляется необходимостью повышения надежности деталей и узлов машин. Одним из наиболее ответственных узлов, определяющих надежность и безопасность эксплуатации машин и механизмов, являются тормозные уст- ройства, входящие в состав большин- ства машин. Под тормозным устрой- ством понимается сочетание собственно тормоза, т. е. рабочего (исполнитель- ного) механизма, непосредственно соз- дающего искусственное сопротивление движению машины, с системой управле- ния и приводом, приводящим тормоз в действие. В автотранспорте вместо термина «тормозное устройство» при- меняют термин «тормозная система». Тормозные устройства уменьшают скорость машины с заданным замедле- нием или останавливают ее на опре- деленном тормозном пути, а в подъемно- транспортных машинах удерживают груз в подвешенном состоянии при опре- деленном коэффициенте запаса тор- можения. Значение тормозных устройств воз- растает в связи с интенсификацией производства, увеличением движущих- ся масс, скоростей перемещения и частоты торможений. В течение корот- кого периода времени тормозные устройства должны преобразовать в тепловую энергию значительное коли- чество механической энергии и передать ее в окружающую среду без снижения работоспособности как устройства, так и машины в целом. Основными направлениями повыше- ния надежности и эффективности использования тормозных устройств являются конструктивное усовершен- ствование механической части и при- вода существующих тормозов и созда- ние новых конструктивных разновид- ностей, разработка и применение новых материалов с повышенными фрикцион ными свойствами. При этом широко используются достижения трибоники (научного направления, изучающего взаимодействие поверхностей, движу щихся одна относительно другой и испытывающих взаимное трение) создаются и применяются новые методы расчета, исследования и испытания тормозных устройств и фрикционных материалов. Разнообразие назначения тормозов, условий их использования и парамет- ров машин привело к появлению большого количества тормозных уст- ройств различных видов. Сведения по ним приведены в различных литератур- ных источниках, что затрудняет реше- ние практических вопросов выбора наиболее целесообразной конструкции, проектирования, изготовления и эксплу- атации тормозных устройств Целью создания предлагаемой книги является обеспечение инженерно-техни- ческих работников различных отраслей машиностроения краткими справоч- ными материалами для выбора тормоз- ных устройств или необходимыми дан-
4 Предисловие ними для их расчета и конструирования. Кроме того, книга содержит некоторые указания по эксплуатации и иссле- дованию тормозных устройств. В ней использованы данные, опубликованные в отечественной и зарубежной научно- технической литературе, опыт проекти- рования и эксплуатации тормозных устройств, накопленный в конструктор- ских бюро заводов, научно-иссле- довательских и проектных институтах, а также результаты научно-иссле- довательских работ, выполненных на кафедрах вузов, в том числе, на кафедре подъемно-трэкспортного машинострое- ния МВТУ им Н. Э. Баумана. Многообразие конструкций тормоз- ных устройств и задач, решаемых при их использовании, затрудняет про- ведение их строгой типизации и в дан- ной книге материал изложен главным образом по конструкционному признаку выполнения рабочего элемента тормоз- ного устройства. Основное внимание в книге сосредоточено на наиболее про- грессивных конструкциях, имеющих многоотраслевое применение, поэтому, например, тормозные устройства же- лезнодорожного подвижного состава, широко освещенные в отечественной справочной литературе, не рассмотрены. При расчете тормозных устройств исходным параметром является тормоз- ной момент, поэтому в книге приведены в кратком виде методы определения его номинального значения для некоторых, наиболее распространенных типов ма- шин. Изложен метод определения раз- меров элементов фрикционной пары, основанный на требовании достижения расчетного срока службы накладок при заданных условиях эксплуатации ма- шины. В большинстве случаев в книге при- менена общепринятая терминология. Однако, когда не имеется твердо- установленной стандартами термино- логии, использованы термины, принятые в той отрасли машиностроения, в кото- рой находят применение рассматри- ваемые тормозные устройства. Книга является первым опытом создания справочника по тормозным устройствам широкого класса машин.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ТОРМОЗОВ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТОРМОЗНЫМ УСТРОЙСТВАМ Исполнительные механизмы тормоз- ных устройств — тормоза классифи- цируют по следующим признакам 1. По конструктивному исполнению рабочих элементов различают тормоза колодочные — с рабочим элемен- том в виде колодки, взаимодействующей с наружной или внутренней поверх- ностью тормозного барабана; л е н- точные — с рабочим элементом в виде гибкой ленты, взаимодействующей с тормозным барабаном; диско- вые — с рабочим элементом в виде целых дисков или отдельных сегментных колодок; конические — с рабочим элементом в виде конуса (последние две конструктивные разновидности тор- мозов объединяются в одну группу тормозов с замыкающим усилием, действующим вдоль оси тормозного вала,— в группу тормозов с осевым нажатием); рельсовые — с рабо- чим элементом, взаимодействующим с плоскостью рельса, по которому пере- мещается машина, или со специальной направляющей. 2. По характеру приводного усилия тормоза разделяют на нормально закрытые, замыкающиеся под дей- ствием постоянной силы (усилия пру- жины, веса замыкающего груза н др.) при выключенном приводе, а размыкаю- щиеся при включении привода; н о р- м ал ь н о открытые — замыкаю- щиеся при включении привода, а раз- мыкающиеся под действием размыкаю- щего усилия, комбинирован- ные — работающие в нормальных условиях эксплуатации как тормоза нормально открытые, а в аварийных условиях как тормоза нормально закры- тые 3. По принципу действия различают тормоза автоматические, нор- мально закрытые, замыкающиеся при отключении двигателя механизма, на котором установлен тормоз, или при срабатывании элементов защиты, и управляемые, замыкающиеся или размыкающиеся при воздействии обслу- живающего персонала на орган упра- вления тормозом. 4. По назначению тормоза разделяют на стопорные, которые останавли- вают механизм, и ограничиваю- щие скорость движения в опре- деленных пределах в течение всего периода работы соответствующего исполнительного механизма (спускные тормоза и регуляторы скорости) При эксплуатации различают слу- жебные (рабочие) и экстрен- ные (аварийные или предохранитель- ные) торможения. Служебные тормо- жения обеспечивают преднамеренную остановку и регулирование скорости ма- шины или механизма при нормальных условиях эксплуатации Экстренные торможения, служащие для предотвра- щения аварии или наезда, производятся внезапно, без предварительного сниже- ния скорости, с максимальным замедле- нием При эксплуатации самоходных транспортных средств число экстрен- ных торможений не превышает 5—10 % от общего числа торможений. Интенсив- ность экстренных торможений составля- ет более 150 % от интенсивности слу- жебных торможений К тормозным устройствам предъ- являются следующие основные тре-
6 Общие сведения бования: высокая надежность и ста- бильность действия; достаточный тор- мозной момент для заданных условий работы; плавность торможения; быстрое замыкание и размыкание тормозов; прочность и долговечность элементов, простота конструкции, опре- деляющая малую стоимость изготовле- ния, удобство осмотра, регулирования и замены износившихся деталей; устой- чивость регулирования; минимальный износ трущихся элементов; температура поверхности трения, в процессе работы, не должна превышать предельную, установленную для устройств данного типа при данном фрикционном мате- риале; минимальные габаритные раз- меры и масса. 1.2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ 1.2.1. Общее уравнение движения при торможении В процессе торможения кинетическая энергия вращающихся и поступа- тельно-движущихся масс преобразо- вывается тормозным устройством в тепловую энергию, рассеиваемую в окружающую среду. Замедление дви- жущегося механизма происходит не только под действием сил трения, возникающих в тормозе, но и под действием сил сопротивления в самом механизме и на рабочем органе маш ины. Согласно принципу Д’Аламбера уравнение моментов в период торможе- ния имеет вид + Ж = (1 1) где — затормаживающий момент; /Ит — тормозной момент, Мс — крутящий момент, действующий на тормозном валу [знак перед Л1С определяет способствует (-|~) или противодействует ( —) этот момент процессу торможения] , Af.,„ — момент сил инерций вращающихся и по- ступательно-движущихся затормаживае- мых масс, приведенных к тормозному валу с учетом потерь в промежуточных звеньях механизма. На закон изменения замедления в процессе торможения влияет законо- мерность изменения тормозного и кру- тящего моментов. Для большинства машин с доста- точной для практических расчетов точностью можно принять, что крутя- щий момент в течение всего процесса торможения, при постоянстве внешней нагрузки, остается постоянным. Для машин, работающих при относительно невысоких скоростях (например, грузо- подъемных машин) с малым временем торможения, когда нагрев фрикцион- ного материала не вызывает существен- ного изменения коэффициента трения фрикционных пар (см. гл. 8), тормозной момент за время торможения также практически остается постоянным, не зависящим от скорости движения при постоянном усилии прижатия фрикци- онных элементов тормоза. Для машин, работающих при значительном изме- нении скорости, коэффициент трения, а следовательно, и тормозной момент зависят от скорости движения и усилия прижатия фрикционных элементов. В управляемых тормозах с регулируе- мой силой нажатия тормозной момент может изменяться по любому закону в зависимости от характера изменения усилия управления. При постоянном затормаживающем моменте, характерном для большинства тормозных устройств, угловые скорость со, ускорение е и путь ф: z = d&/d.t = М31п/Jq = const; со = coo — — Мзат///о; ф = СОо^ — МзаД2 /(2/о), где wo — угловая скорость в момент начала торможения; Jo — приведенный момент инерции затормаживаемых масс. Время торможения до полной оста- новки машины, т. е. до значения со = 0, без учета времени срабатывания тормозного устройства и увеличения усилия сжатия фрикционных элементов от нуля до его номинального значения /т — Jq(Oq I Л4зат-
Основные параметры тормозных устройств 7 Под временем срабатывания тормоз- ного устройства следует понимать время от момента его включения до первого касания фрикционными элементами металлического элемента тормозной пары. Тормозной путь, т. е. расстояние, пройденное машиной за время от начала торможения до полной остановки, фо=Мзат/?/ (2/о), Мощность, развиваемая тормозом, ЛГТ = Л4ТСО = Л4Т (соо — зат t//о); работа, совершаемая им за время Ат = -фЖ = Л1Т [ио/ - Л4зат/2/(2/о)], а за время торможения 1Т ДТО = МтЛ43ат/т/(2/о). Полученные аналогично параметры для других закономерностей изменения затормаживающего момента (линейно возрастающей, линейно убывающей, параболической и экспоненциальной) приведены в табл, 1.1. 1.2.2, Параметры торможения подъемно-транспортных машин Механизмы подъема груза и стрелы. Все механизмы подъема снабжают автоматически действующими нор- мально закрытыми тормозами, раз- мыкающимися при включении привода. При использовании управляемых муфт включения механизмов можно при- менять управляемые нормально закры- тые тормоза, сблокированные с этими муфтами, чтобы исключить произволь- ное опускание груза или стрелы. Использование в этих механизмах по- стоянно замкнутых тормозов не до- пускается, за исключением случаев, когда такой тормоз устанавливают как дополнительный. При этом рас- считывают только основной тормоз. Механизм подъема с ручным при- водом должен быть снабжен авто- матически действующим грузоупорным тормозом (см. гл. 4), Если по. про- изводственным условиям требуется опускать груз со скоростью, превышаю- щей скорость подъема, то допускается применение безопасной рукоятки,, у которой нормально закрытый торм.оз размыкается нажатием на рукоятку и механизм получает возможность движения под действием веса груза (см. гл. 3, рис. 3.1). При этом скорость опускания груза регулируется при- тормаживанием тормозного шкива уси- лием нажатия на рукоятку или с по- мощью специального регулятора ско- рости (например, центробежного типа — см. гл. 5). Если лебедка предназначена для подъема людей, то она должна быть снабжена безопасной рукояткой, кон- струкция которой допускает подъем или опускание только путем ее непрерыв- ного вращения. При этом скорость опускания не должна превышать 20 м/мин. Тормоз устанавливают на кинемати- ческом звене механизма, жестко свя- занном с барабаном зубчатыми или червячными передачами. Для уменьше- ния тормозного момента и размеров тормоза его обычно размещают на при- водном валу механизма или как можно ближе к нему. В качестве тормозного шкива часто используют одну из по- ловин муфты, соединяющей вал дви- гателя с входным валом редуктора (см. гл. 2). Тормозная полумуфта должна находиться на валу редуктора, так как при этом на ее упругие элементы во время торможения не действует грузовой момент, в результате чего срок службы их увеличивается. Самотормозящие червячные передачи в механизме подъема не заменяют тор- моза, так как по мере изнашивания червячная пара теряет свойства само- торможения Тормозной момент механизма подъе- ма должен обеспечивать удержание гру- за номинальной массы в статическом состоянии на весу с заданным коэффи- циентом запаса торможения ит, под
8 Общие сведения 1.1. Параметры торможения для линейно возрастающей, линейно убывающей, параболической и экспоненциальной закономерностей изменения затормаживающего момента Закономерность изменения Мзат <и М1 / е—' 1\ “о—Г-Р + ) Jo \ а а/ J 0 + 1 о 2 । Л » ° | о ч ъ + 5 э° + / , м, \ . м,/?, 1 (е J ц'т 1 а2/0 со о-- 7Г 3J 0 1т м, е .о , ми* СО ОС 12/0/? ч? 2 — — 7 Осо \г/ / 4V j /‘ге \ «ге ( -J 7°™ V / ‘W -р1 ! 3 1 , Mil3 <оо/ -- 6/оЛ Mtl2r о? Параметр Угловая скорость со Угловое ускорение е Угловой путь -ф Угловой путь фо за время торможения /т
Основные параметры тормозных устройств 9 которым понимается отношение мо- мента к статическому крутящему моменту М„, создаваемому весом груза номинальной массы на тормозном валу и определяемому с учетом потерь в полиспасте и в механизме: /1т — Л4 г/А1ст» где Л4ст = 5Об2/(2иит|„) [здесь S — натяже- ние каната, навиваемого на барабан при подъеме груза, включая вес грузозахват- ного устройства, D& — диаметр навивки каната на барабан, измеренный по центру сечения каната; z — число канатов, нави- ваемых на барабан (z—1 при простом полиспасте и г = 2 при сдвоенном поли- спасте), //„ и i|„ — передаточное число и КПД механизма, передающего движение от вала барабана до вала, на котором установлен тормоз] Ниже приведены минимально до- пустимые значения коэффициента за- паса торможения для кранов, на которых разрешается установка одного тормоза- Группа режима работы по ГОСТ 25835—83 1 2 3 4 5 6 пт . .1,5 1,5 1,5 1J5 2 2,5 Примечание. Для групп режима 1,2 — привод ручной, 3—6 — машинный. По правилам Госгортехнадзора группы 1 — 3 относятся к легкому режиму работы, 4 — к среднему, 5 — к тяжелому, 6 — к весьма тяжелому. Механизмы подъема груза и стрелы грузоподъемных машин, транспортиру- ющих расплавленный металл и шлак, ядовитые и взрывчатые вещества, а так- же механизмы подъема специальных металлургических кранов (колодцевых, клещевых, для раздевания слитков и т. п ), транспортирующих раскален- ный металл, снабжают двумя тормоза- ми. Их рассчитывают в предположении, что весь груз удерживается одним тормозом. Для механизмов с одним приводом и с двумя и более тормозами, а также для механизмов с двумя привода- ми и одним тормозом на каждом из них коэффициент запаса торможения не должен быть менее 1,25; для механиз- мов с двумя и более приводами и с двумя тормозами на каждом из них — 1,1; для лебедок, предназначенных для подъема людей,—2. При установке в механизмах стопор- ного и грузоупорного тормозов коэф- фициент запаса торможения должен быть не менее 1,25—для стопорного и 1,1—для грузоупорного тормоза. В механизмах подъема с ручным при- водом один из этих тормозов можно заменить самотормозящей передачей. Тормозной момент механизма измене- ния вылета стрелы стреловых и порталь- ных кранов определяют по коэффициен- ту запаса торможения 1,5 по отношению к статическому моменту Мст, создаваемому весом стрелы, проти- вовеса, грузом максимальной массы и предельным давлением ветра в рабочем состоянии крана при таком положе- нии стрелы, когда момент М„ имеет максимальное значение. Тормоз не- обходимо проверить на удержание не- нагруженной стрелы в любом ее поло- жении при ветре нерабочего состояния крана при «т^1,15. Кроме того, нужно проверять продолжительность торможения механизма, которая при действии момента AfTmax не должна превышать 4—5 с, а при отсутствии груза, ветра и невращающемся кране должна быть не менее 1,5 с. При двухступенчатом торможении, применяемом для снижения динами- ческих нагрузок, рекомендуется уста- навливать два тормоза: один с коэф- фициентом запаса торможения /;т> 1,1, а другой, замыкаемый на 2—4 с позднее первого, с пу~С^ 1,25. Лебедка лифта должна быть обору- дована автоматически действующим нормально закрытым тормозом и специ- альным устройством для его размыка- ния, выполненным так, что при прекра- щении воздействия на него действие тормоза немедленно восстанавливается (это требование не распространяется на строительные грузовые подъемники)
10 Общие сведения Применение ленточных тормозов, как менее надежных, в лифтах не допуска- ется [49]. Торможение кабины лифта может быть одноступенчатым, когда она оста- навливается под действием тормозного момента механического тормоза, и двух- ступенчатым, когда предварительно под действием тормозного момента двига- теля снижается скорость движения, а затем замыкается механический тор- моз. Тормозной момент механического тормоза при одноступенчатом торможе- нии определяют исходя из рекомендуе- мого максимального замедления at, установленного Правилами Госгортех- надзора. Оно не должно превышать при нормальных режимах работы 2м/с2 для всех лифтов, кроме больничного, и 1 м/с2 для больничного лифта. При остановке кнопкой «Стоп» замедление не должно превышать 3 м/с2. Тогда допускаемое время торможения tj — v/at, где v — номинальная скорость движения кабины лифта. При этом времени торможения по уравнению (1.1) определяют необходи- мый тормозной момент Лф. Механизмы передвижения грузо- подъемных машин. В механизмах передвижения с машинным приводом тормозные устройства устанавливают в тех случаях, когда грузоподъемная машина предназначена для работы на открытом воздухе, в помещении при ее движении по пути, уложенному по полу, а также если машина перемещается по надземному рельсовому пути со скоростью более 32 м/мин. Тормозных устройств могут не иметь механизмы передвижения тележек поворотных кра- нов без самостоятельного двигателя; механизмы передвижения тележек мо- стовых кранов с ручным приводом и с приводом от электродвигателей с управлением снизу в случае невозмож- ности самопроизвольного их движения, под действием ветровой нагрузки, сил инерции или на уклоне; механизмы передвижения грузоподъемных машин с машинным приводом и их тележек при скорости перемещения менее 32 м/мин. Момент, создаваемый тормозом ме- ханизма передвижения, определяют исходя из обеспечения определенного коэффициента запаса сцепления псц приводных ходовых колес с рельсами, устраняющего возможность скольже- ния (юза) ходовых колес по рельсам в период торможения. При нормальной работе крана без ветровой нагрузки принимают псц=1,2 и при ветровой нагрузке — псц = 1,1. Максимально допустимое замедле- ние, при котором обеспечивается за- данный коэффициент запаса сцепле- ния исц, + (2ц+И где т — число приводных ходовых колес; Ф — коэффициент сцепления ходового ко- леса с рельсом, принимаемый для кранов, работающих на открытом воздухе, равным 0,12, а в закрытых помещениях — 0,2; для кранов, снабженных песочницами, Ф = 0,25; f—коэффициент трения в под- шипниках (для подшипников скольжения: открытых / = 0,1, установленных в буксах с жидкой смазкой — 0,08, для шариковых и роликовых подшипников качения /=0,015, для конических / = 0,02); d— диаметр цапф ходовых колес; ц — коэф- фициент трения качения (табл. 1.2); Р3— усилие ветра рабочего состояния, опре- деляемое в соответствии с ГОСТ 1451—77; z — общее число ходовых колес; к — диа- метр поверхности качения ходового колеса по рельсу; G — вес крана или тележки при работе без груза; g — ускорение свобод- ного падения. Для механизмов передвижения те- лежек, перемещающихся по стальным монорельсам при неметаллической по- верхности качения приводных ходовых Колес, максимальные значения коэф-
Основные параметры тормозных устройств 1 1 1.2. Коэффициент трения качения ц (см) Материал ходовых колес Диаметр ходового колеса ММ Тип рельса 200—300 400—500 600—700 800 900—1000' Сталь Плоский 0,03 0,05 0,06 0,07 0,07 Чугун С выпуклой (Р и КР) Плоский головкой 0,04 0,04 0,06 0,06 0,08 0,08 0,10 0,09 0,12 0,09 С выпуклой (Р и КР) головкой 0,05 0,07 0,09 0,12 0,14 фициента сцепления принимают сле- дующими: Поверхность качения приводного колеса Массив- Пневмати- ный рези- ческая новый шина обод Ч’тах ПРИ поверхнос- ти рельса: сухой . . . 0,6 0,7 влажной . . . 0,35 0,4 Замедление для грузовых монорель- совых тележек при служебном тормо- жении должно быть в пределах ас11 = 1,4 4- 1,6 м/с2. На монорельсовых дорогах для перевозки людей при экстренном торможении замедление не должно превышать 4 м/с2. Кроме ограничения замедления по условию отсутствия юза, рекомендации по выбору замедлений должны также учитывать особенности технологическо- го процесса, для которого предназна- чен кран. Среднее допустимое замед- ление без учета действия ветровой на- грузки и уклона пути можно выбрать для кранов с гибкой подвеской груза по табл. 1.3. Для кранов с жестким подвесом груза приведенные в табл. 1.3 значения замедления могут быть увеличены на 50 %. Время торможения при максимально допустимом замедлении атах С — ОII ом/^щах» где в„о„ — номинальная скорость движения. Зная время С, по уравнению (1.1) определяют необходимый тормозной мо- мент Л4Т при работе механизма передви- жения без груза при попутном ветре и движении под уклон. При отсутствии ветровой нагрузки и уклона пути этот тормозной момент создает излишне рез- кое торможение. Для обеспечения плав- ного торможения крана, а также при отсутствии ветровой нагрузки приме- няют двухступенчатое торможение При этом общий тормозной момент АТ разг вивается тормозом последовательно двумя ступенями. Тормозной момент первой ступени АД, определяют при отсутствии ветровой нагрузки и движе- нии по горизонтальному пути. Тормоз- ной момент второй ступени Mf2 = — —Мн развивается с выдержкой вре- мени 2—3 с после начала действия момента Л4Т1. Тормозные устройства 1.3. Средние допустимые замедления для механизмов передвижения, м/с2 Технологическое назначение крана Грузоподъемность крана, т До 3 2 Свыше 3.2 до 12 5 Свыше 12,5 Перегрузка грузов- 0,25 0,25 насыпных с по- мощью грейфера 0,25 штучных с по- мощью приводно- го захвата 0,1 0,1 о,1 штучных при руч- ной строповке 0,2 0,15 0,1 Обслуживание мон- тажных работ 0,1 0,07 0,05 Транспортирование жидкого металла 0,1 0,1 0,1
12 Общие сведения кранов, работающих на открытом воз- духе и не имеющих -специальных противоугонных устройств, предотвра- щающих угон крана ветром нерабочего состояния, должны обеспечивать удер- жание крана без груза на уклоне рельсового пути в неподвижном со- стоянии при коэффициенте запаса тор- можения пт1 = 1,2. Эти же тормозные устройства должны предотвращать угон крана при действии предельной ветро- вой нагрузки рабочего состояния при коэффициенте запаса торможения п,2= 1,15. Тормоза механизмов передвижения кранов, работающих на наземных рель- совых и безрельсовых путях, должны удерживать кран и его грузовую те- лежку при действии предельной ветро- вой нагрузки рабочего состояния (по ГОСТ 1451—77) и коэффициенте за- паса торможения относительно ветро- вой нагрузки, равном 1,6. Если уста- новленные на кране тормоза не обес- печивают заданного коэффициента запаса торможения, то кран должен быть снабжен специальными противо- угонными устройствами В механизмах передвижения кранов мостового типа с раздельным приводом тормоз устанавливают на каждом при- воде, при этом тормозной момент одного тормоза принимают равным 0,5 общего тормозного момента, опреде- ленного по уравнению (1.1). Для механизмов передвижения те- лежек, с канатной или цепной тягой (без приводных ходовых колес), пере- мещающихся по стреле или консоли крана с относительно малыми скоростя- ми на небольшом пути, тормозной мо- мент находят из условия удержания тележки в неподвижном состоянии при неработающем приводе механизма передвижения с коэффициентом запаса торможения пт~ 1,2’ ЛД = /1тЛ1|, где Mi — суммарный крутящий момент, действующий на тормозном валу и оп- ределяемый с учетом уклона пути, ветро- вой нагрузки рабочею состояния, усилия от разности натяжений подъемных канатов, возникающего прн подъеме груза, усилия от провисания гибкого тягового элемента передвижения тележки г: момента соп- ротивления от сил трения. На автомобильных и пневмоколесных кранах, а также кранах, установленных на шасси автомобильного типа, меха- низм передвижения которых оборудован нормально открытым управляемым тор- мозом, необходимо устанавливать сто- яночный тормоз, предназначенный для удержания крана неподвижным относи- тельно дороги. Механизмы поворота. В механизмах поворота грузоподъемных крапов с машинным приводом установка тормоз- ного устройства обязательна. В ме- ханизмах с ручным приводом их уста- навливают только в случае возможности самопроизвольного поворота под дей- ствием ветровой или какой-либо другой нагрузки. Тормоза механизмов поворота, за ис- ключением механизмов башенных и пор- тальных кранов, должны быть нормаль- но закрытые, автоматически размыка- ющиеся при включении привода. На механизмах поворота башенных, стре- ловых с башенно-стреловым оборудо- ванием и портальных кранов допуска- ется устанавливать управляемые нор- мально открытые тормоза. В этом слу- чае тормоз должен иметь устройство для фиксации его в замкнутом положении. Согласно требованиям Госгортехнад- зора тормоз должен останавливать по- воротную часть крана на допустимом пути торможения при наличии до- пустимого уклона и действия ветровой нагрузки рабочего состояния в направ- лении поворота, а также обеспечивать плавное торможение при отсутствии ветра. Для кранов, грузоподъемность ко- торых не зависит от вылета стрелы, тормозной момент механизма поворота определяют по допустимому пути тор- можения (углу поворота р) при работе
Основные параметры тормозных устройств 13 крана с грузом номинальной массы, расположенным на максимальном вы- лете: Группа режима работы по ГОСТ 25835—83 1; 2, 3 4 5 Режим работы по Правилам Гос- гортехнадзора Легкий Средний Тяжелый 3 л/12 - л/9 л/6 По допустимому углу поворота р при торможении и заданной частоте враще- ния пс стрелы определяют время тор- можения /т = 60р/лпс, а затем по урав- нению (1.1) находят тормозной момент с учетом действия предельной ветровой нагрузки рабочего состояния при ра- боте крана на уклоне пути. Основным условием при определении тормозного момента в механизмах по- ворота кранов, грузоподъемность ко- торых зависит от вылета стрелы, яв- ляется обеспечение надлежащей устой- чивости крана против опрокидывания. Устойчивость передвижных стреловых й портальных кранов проверяют по методике Госгортехнадзора [47]. Устой- чивость башенных кранов определяют в соответствии с ГОСТ 13994—81 «Краны башенные строительные. Нормы рас- чета». В зависимости от конструктивной схемы механизма поворота (наличия или отсутствия муфты предельного мо- мента) тормозной момент вычисляют для кранов с электроприводом двумя методами При наличии муфты пре- дельного момента, установленной меж- ду тормозом и осью поворота крана, тормозной момент по рекомендации ВНИИПТМаша [54] определяют по за- висимости Мт = /гтЛ4пмц/н, (12) где ni=l,5— коэффициент, учитывающий инерцию ротора двигателя, соединитель- ных муфт и др.; /Мпч — расчетный момент муфты предельного момента, и и т] — со- ответственно передаточное число и КПД части механизма между валом двигателя й валом, на котором установлена муфта предельного момента. При использовании на кране управ- ляемых тормозов момент, определенный по уравнению (1.2), при нормальном усилии на педали (рычаге) управления (см. п. 7) должен обеспечить время торможения, равное 3—5 с при отсут- ствии ветровой нагрузки и 4—10 с при наличии ветровой нагрузки рабоче- го состояния. При отсутствии муфты предельного момента тормозной момент определяют по времени торможения /г, принимая его равным времени пуска, чтобы обес- печить замедления при торможении, равные по абсолютному значению уско- рениям при пуске По данным ленинградского завода ПТО им. Кирова [54] для порталь- ных кранов с нормально открытым управляемым тормозом, расположен- ным на валу электродвигателя, М-т = = (1,8 4-2) при усилии на педали 80—100 Н, а момент муфты предель- ного момента — 2,5 Л4ном«ц, где Л4НОЧ — номинальный момент двигателя. Для предварительных расчетов при отсутствии муфты предельного момента тормозной момент можно определить по соотношению М> = ж, где Мдв тах и Мс — соответственно мак- симальный пусковый момент двигателя и момент сопротивления передвижению, при- веденные к тормозному валу Подвесные канатные дороги. Пас- сажирские канатные дороги. Требова- ния к тормозным устройствам пас- сажирских канатных дорог изложены в правилах Госгортехнадзора [50]. На вновь проектируемых канатных дорогах привод должен быть снабжен двумя автоматически действующими ко- лодочными нормально закрытыми тор- мозами — рабочим и предохранитель- ным (аварийным). Первый должен обеспечивать возможность регулирова- ния тормозного м.омента в соответствии
14 Общие сведения с заданным режимом управления маши- ной, а второй — быструю и надежную остановку машины при нарушении нор- мального режима ее работы. Каждый тормоз должен развивать момент не менее 1,25 статического момента, оп- ределенного при наиболее тяжелых ус- ловиях нагрузки и неблагоприятном рельефе дороги. Замедление приводного шкива при остановке кабины не должно превышать следующих значений: Тип дороги .... Маятни- Кольце- ковая вая Замедление, м/с2, в нормальном ре- 1 0,5 жиме при аварийной 3 2 остановке Нормальная работа тормозных уст- ройств должна быть рассчитана на действие ветра, имеющего скорость не менее 20 м/с для маятниковых и 15 м/с для кольцевых дорог [50]. Проектирование, сооружение и экс- плуатация подземных пассажирских подвесных канатных дорог должны производиться в соответствии с «Тех- ническими требованиями на проектиро- вание подземных канатных дорог» и «Инструкцией по безопасной эксплуата- ции подземных пассажирских подвес- ных канатных дорог» [45] Приводная станция подземной пас- сажирской подвесной канатной дороги должна иметь тормоз, действующий непосредственно на ведущий шкив. Для торможения обязательно примене- ние грузового или пружинного при- вода предохранительного тормоза. Момент, развиваемый тормозом, дол- жен быть не менее двукратного ста- тического момента нагрузки. Замед- ление кабины в период предохрани- тельного торможения при самых не- благоприятных условиях нагрузки дол- жно быть не менее 0,5 и не более 1,5 м/с2. Если при максимальном за- медлении канат будет проскальзывать по шкиву, то замедление необходимо уменьшить. Запас сцепления каната с приводным шкивом в период тормо- жения должен быть .не менее 1,2. Грузовые канатные дороги. Требо- вания к тормозным устройствам грузо- вых подвесных канатных дорог из- ложены в правилах Госгортехнадзора [48]. Приводы грузовых подвесных канат- ных дорог должны иметь рабочие тормоза, действующие на вал электро- двигателя. Приводы с канатоведущими шкивами, предназначенные для ка- натных дорог с тормозным (генера- торным) режимом работы, должны иметь дополнительные предохранитель- ные тормоза на валу приводного шкива или непосредственно на ободе при- водного шкива. Момент, создаваемый каждым тор- мозом, должен быть не менее 1,25 статического момента, определенного при наиболее тяжелых условиях за- грузки дороги. При наличии одного канатоведущего шкива на тяговых лебедках канатных дорог маятникового типа, имеющих два привода, должны быть установлены рабочий и предо- хранительный тормоза. При этом мо- мент, создаваемый каждым тормозом, также должен быть не менее 1,25 статического момента при наиболее тяжелых условиях загрузки дороги. Подъемные машины, применяемые в горнорудной промышленности и про- мышленности нерудных материалов. Проектирование, изготовление и экс- плуатация тормозных устройств подъ- емных машин должны соответствовать требованиям правил Госгортехнадзора [5, 18, 45, 57]. Конструкция тормозных устройств шахтных подъемных установок, значе- ния тормозных моментов, развиваемых рабочим и предохранительным тормо- зами, и создаваемые при этом за- медления подъемных установок должны соответствовать требованиям ПТЭ [46]. В каждой подъемной машине и лебедке устанавливают рабочий и предохрани- тельный (аварийный) тормоза с неза- висимым друг от друга включением
Основные параметры тормозных устройств 15' привода. С помощью тормозного уст- ройства можно выполнить рабочее регулируемое, рабочее стопорное и предохранительное торможения. Регу- лируемое рабочее торможение обеспе- чивает удержание барабана подъемной -машины от вращения, стопорение пере- ставной части барабана при переходе от одного горизонта к другому или при регулировании длины каната двух- барабанных подъемных машин или машин с разрезным барабаном. Стопорное рабочее торможение при- меняют при автоматическом управлении машиной, когда процесс торможения осуществляется отключением электро- клапанов рабочего торможения. При этом тормозное устройство останавли- вает машину в конце пути тормо- жения на малой («ползучей») скорости, в результате чего достигается высокая точность остановки подъемных сосудов. П редохранительное торможение про- изводится при возникновении аварий- ной ситуации — при этом торможе- ние выполняется автоматически при срабатывании средств защиты подъем- ной машины или вручную машинистом. Предохранительное торможение дол- жно предотвратить опасное превыше- ние скорости, переподъем (переспуск) или жесткую посадку на посадочные устройства подъемного сосуда, не потерявшего связь с канатоведущим органом, а также обеспечить безо- пасную остановку машины при от- ключении двигателя. В качестве предо- хранительного используют колодочный или дисковый тормоз, который дей- ствует на тормозные шкивы, нахо- дящиеся на валу органа навивки, и скреплен с ободом этого органа. Установка тормозных шкивов на валу двигателя или на промежуточном валу Допускается лишь для рабочего тор- можения. В этом случае применяют колодочный, дисковый или ленточный тормоз. Предохранительное торможение дол- жно создаваться грузом (что пред- почтительнее в отношении надежности) или пружинами. Количество пружин, участвующих в создании тормозного усилия, должно быть таким, чтобы при поломке одной из них тормозное усилие в целом не уменьшилось более чем на 15 %. На вертикальных и наклонных подъ- емах с углом наклона более 30” при рабочем и предохранительном торможе- нии тормозной момент должен быть не‘ менее Л1т = птЛ1с, (1.3) где и, — коэффициент запаса торможе- ния, принимаемый равным трем, Мс — статический крутящий момент при подъеме или спуске груза расчетной массы. При углах наклона менее или равных 30° коэффициент запаса торможения при предохранительном торможении должен соответствовать следующим значениям: Угол наклона, ° 5—15 20 25 30 th ... . 1,8 2 2,6 3 Значения /гт для не указанных углов определяют путем линейной ин- терполяции. Для выработок с перемен- ным углом наклона тормозной момент определяют по наибольшему углу нак- лона выработки. Тормозной момент проходческих гру- зовых лебедок и лебедок для специаль- ных лестниц должен быть не менее двух статических крутящих моментов при подъеме или спуске груза макси- мальной расчетной массы, причем для' грузолюдских (людских) проходческих лебедок и машин тормозной момент должен быть не менее трех стати- ческих крутящих моментов, соответ- ствующих наибольшему возможному числу людей в бадье. Для подъемных машин со скоростью движения не более 4 м/с и с диаметром навивки не более 2,5 м, а также для действующих грузоподъемных машин с диаметром навивки до 3 м тормозной груз, под действием веса которого замыкается рабочий тормоз, должен
16 Общие сведения создавать тормозной момент не менее 1,5 максимального статического мо- мента. В случае проведения работ по перестановке барабанов при смене горизонтов тормоз должен развивать на одном тормозном шкиве момент, равный не менее 1,2 статического момента от натяжения одной ветви каната, создаваемого весом порожнего подни- маемого сосуда и весом каната. Для подъемных установок всех типов выработок с углом наклона свыше 30° замедление подъемных сосудов при ра- бочем торможении не должно превы- шать 1 м/с2, а для выработок с углом наклона до 30° — 0,7 м/с2. Замедление подъемных сосудов при проходке ство- лов на участках движения без направ- ляющих и при разгрузке бадей не долж- но быть более 0,3 м/с2. Среднее за- медление подъемной установки в про- цессе предохранительного торможения при спуске груза расчетной массы долж- но составлять не менее 0,75 м/с2 при углах наклона выработки до 30° и не менее 1,5 м/с2 при углах более 30°. При перегоне порожних сосудов нижний предел замедления должен быть 2 м/с2. При углах наклона менее 30° за- медление, создаваемое рабочим и предо- хранительным тормозами при подъеме расчетного груза, не должно пре- вышать следующих значений, установ- ленных из условия отсутствия набега- ния сосуда на канат [5]: Угол нак- лона, ..° 5Ю 15 20 25 30 Замедле- ние, м/с2 1 1,8 2,6 3,4- 4,2 5 Для выработок с переменным углом наклона замедление устанавливают по наименьшему углу наклона в данной выработке. Для промежуточных углов наклона замедления определяют путем линейной интерполяции. На наклонных подъемах замедление каната на окружности навивки не должно быть больше замедления под- нимающегося сосуда, иначе подъемный сосуд будет набегать на канат, что приведет к напуску каната и после- дующему рывку. В установках со шки- вами трения допустимое замедление и тормозной момент следует выбирать по наиболее опасному режиму из условия отсутствия скольжения канатов во вре- мя торможения при спуске расчетного груза и производить проверку для режи- ма торможения при перегоне порож- них сосудов Установленное тормоз- ное устройство должно создать наи- больший из тормозных моментов, удов- летворяющих приведенным требова- ниям. Тормозной момент, определенный при трехкратном запасе торможения, не всегда обеспечивает получение замед- лений, необходимых для быстрой оста- новки подъемной машины, особенно при подходе подъемных сосудов-к конечным пунктам. Для обеспечения допустимых замедлений при торможении тормозной момент должен находиться в указан- ных ниже пределах [25] : при постоянном радиусе навивки Оатт|пт,7? + Ж, (1.4) Мт^аттах niiR — Mc, (15) при переменном радиусе навивки Л4т>аттп//« + <; (16) MT<aimax I/R-Mc, (1.7) где aTnijn=l,5 м/с2 — наименьшее допус- тимое замедление при спуске груза; дтгпах = 5 м/с2 — наибольшее допустимое замедление при подъеме груза; т, — при- веденная к радиусу R масса всех подвиж- ных частей подъемной установки; R — наи- больший радиус навивки; Мс — статический крутящий момент при спуске груза расчет- ной массы, действующий в направлении движения; / — момент инерции массы под- вижной системы подъемной установки от- носительно оси вращения органов навивки. Для подъемных установок со шкивом трения наиболее опасным является режим торможения при спуске груза, для него определяют предельное за-
Основные параметры тормозных устройств 17 медление акр, при котором возникает сиольжение каната: а кр = (е^ Snop ст 5гр ст) / (е^ ПоР сп, рр), (1-8) где / = 0,2 4-0,25— коэффициент, трения каната по желобу шкива, зависящий от материала футеровки шкива, а- 1804- 4- 195° — угол обхвата шкива канатом, зависящий от вида и схемы подъемной установки; Зпорсг и 31рст — статические натяжения порожней и груженой ветвей каната; т,„ор и mirp — массы частей подъ- емной установки, приводимых в дви- жение сооветственно порожней и груженой ветвями каната. Допустимое замедление должно быть меньше критического: ат = = (0,84-0,9)акр; одновременно с этим желательно, чтобы при спуске груза выполнялось условие а, ^1,5 м/с2 Тогда тормозной момент, создаваемый в подъемных машинах со шкивом тре- ния, должен быть: по условию отсутствия скольжения канатов при спуске груза Мт^а, m, R Мс; (1.9) по условию обеспечения минималь- ного замедления при том же режиме ЛД> 1,5m,R + Мс. Допустимый тормозной момент по условию отсутствия проскальзывания канатов по канатоведущему шкиву при перегоне порожних сосудов массой Q Мт<а'яр (пг,— Q) R, где =[(е'“ - 1 )/(е'“ + 1)| g Максимальные значения замедления в зависимости от угла наклона пути приведены на с. 16, а минимальные должны быть ат)$: 1,5 м/с2. Тогда тор- мозной момент будет находиться в пределах, определенных по уравнениям (1.9) и (14). При этом в выражении (1.9) замедление принимают согласно указаниям Правил Госгортехнадзора. Номинальный момент, создаваемый тормозом, выбирают по наибольшему из значений, которые вычисляют для вертикального подъема по уравнениям (1.3), (1.4) или (16), а для наклон- кого — по уравнениям (1.3) и (14), после чего проверяют принятое зна- чение тормозного момента по верхнему пределу замедления, а именно: для барабанных вертикальных подъ- емников при постоянном радиусе на- вивки “ттзч = (Л4т + Л-11) / (m,R)< 5 м/с2; (1 Ю) при переменном радиусе навивки согласно уравнению (1.7) “™ах = « + Ж)/?//<5м/с2; (1.11) для подъемов с канатоведущим шки- вом и наклонных подъемов согласно выражению (1 9) Оттах = « + Ж) / (m<R) От пр, (1.12) где для установок с канатоведущим шкивом От пр = (0,8 4-0,9) а„р; акр определяется по уравнению (18) Если замедление, полученное по фор- мулам (1.10) — (1.12), больше допу- стимого значения, то при тормозном моменте Л4Т, принятом по выражению (1.3), необходимо предусматривать двухступенчатое торможение, при этом тормозной момент первой ступени вы- числяют по формуле (1.5) или (1.9), а второй ступени — по формуле (1.3), При потребности в наибольшем тормоз- ном моменте для выполнения маневро- вых операций с одной ветвью каната тормозной момент можно определять по формуле (1.5), а для увеличения Мт при этих операциях можно временно повысить создаваемое тормозным при- водом усилие путем увеличения массы замыкающего тормозного груза. Применяя двухступенчатое торможе- ние, можно избежать возникновения чрезмерно больших замедлений и полу- чить замедления в рекомендованных пределах при одновременном обеспече- нии &ъахической надежности. В этом
1'8' Общие сведения случае торможение происходит в два этапа Продолжительность первой сту- пени целесообразно выбрать такой, чтобы при подъеме расчетного груза к концу действия первой ступени тормо- жения наступала полная остановка ма- шины. Торможение опускающихся гру- зов может заканчиваться на второй ступени. Тормозной момент на первой ступени обычно составляет 0,4—0,7 мак- симального тормозного момента. Его выбирают из условий получения прием- лемого замедления во время предохра- нительного торможения как при подъе- ме, так и при опускании груза. При двухступенчатом предохранительном торможении указанные на с. 16 замед- ления должны создаваться первой сту- пенью торможения. Машины непрерывного транспорта. Большую часть приводов машин непре- рывного транспорта снабжают остано- вами или фрикционными тормозными устройствами, которые блокируются с предохранительными устройствами. На приводах наклонных конвейеров с тяго- вым органом устанавливают автомати- ческие тормозные или стопорные устрой- ства. Они предохраняют полотно кон- вейера от самопроизвольного обратного движения под действием веса лежащего на нем груза при выключении привод- ного двигателя и необходимы в случае, когда продольная составляющая веса груза больше сил сопротивления движе- нию полотна. На конвейерах с переме- щением груза вниз тормозное устрой- ство служит для остановки всех движу- щихся масс конвейера и груза с после- дующим удержанием конвейера в неподвижном состоянии. При горизонтальном транспортирова- нии груза системой конвейеров тормоз- ные устройства необходимы для умень- шения времени и длины выбега после выключения приводного двигателя. При этом устраняется завал грузом впереди расположенного конвейера или техно- логического агрегата, а также преду- преждается возможность несчастного случая при аварийной остановке кон- вейера. Быстроходные горизонтальные конвейеры также часто снабжают тор- мозным устройством, ускоряющим остановку конвейера. В этом случае расчетную длину выбега, а следователь- но, и необходимый тормозной момент определяют по объему бункера, пред- назначенного для приема груза с дан- ного конвейера за период выбега. Для предупреждения завалов пере- грузочных пунктов последовательной системы конвейеров вся линия должна останавливаться одновременно. Время торможения линии определяют по ура- внению (1.1) для конвейера, обладаю- щего наибольшей инерционностью. В наклонных конвейерах с мощностью привода до 75 кВт обычно ограничива- ются установкой храпового или ролико- вого останова (см. гл. 6), а при более высокой мощности применяют фрикци- онные тормозные устройства. При этом тормоз и останов рассчитывают на крутящий момент, возникающий при движении полотна в обратном направ- лении под действием транспортируемого груза. Для мощных конвейерных установок для обеспечения устойчивого положе- ния насыпного груза на полотне конвейера целесообразно производить остановку за счет свободного выбега, используя тормоза только при аварий- ном торможении. Максимальный тор- мозной момент для обеспечения нор- мальной работы конвейера не должен превышать значения, определенного из условия возникновения пробуксовки ленты по барабану. Тормозной момент для этих конвейеров находят после тяго- вого расчета по формуле Мт=($наб— See) {Dq 4“ 6л) T|o/(2Uo), где Sias н S'6 — усилия в ленте в точках набегания на приводной барабан и сбегания с него, полученные прн проведении тягово- го расчета отдельно для рабочей и холостой ветвей (начиная с точек касания ленты с натяжным барабаном) при загрузке только крутонаклонных участков, Ов — диаметр барабана; — толщина ленты, т|о и ио —
Основные парамет ры тормозных устройств 19 КПД и передаточное число от вала бараба- на до тормозного вала. Привод эскалатора оборудуют одним или двумя одновременно и автоматиче- ски действующими рабочими нормально закрытыми тормозами, расположен- ными на выходном валу редуктора, и одним или двумя также одновременно и автоматически действующими аварий- ными тормозами, расположенными на главном приводном валу и создающими замедление при опускании 2 м/с2 с нара- стающим тормозным моментом. Эскала- торы малой высоты (до 12 м) имеют рабочий и аварийный тормоза, смонти- рованные на одной из тяговых звез- дочек, эскалаторы средней и большой высоты — два рабочих и два аварийных тормоза. Эскалаторы с двумя привода- ми имеют четыре одновременно дейст- вующих рабочих тормоза — по два на каждой приводной группе. Аварийных тормозов эти эскалаторы не имеют. Рабочие тормоза должны действовать при любом отключении электродвига- теля главного или вспомогательного приводов, обеспечивая замедление 0,6 м/с2 при постоянном тормозном моменте при спуске и 1 м/с2 — при подъеме Замедления определены при действии суммарного усилия, рассчи- танного из условия удержания двой- ной эксплуатационной нагрузки (без учета дополнительных усилий, созда- ваемых демпферами по окончании тор- можения) . Наиболее спокойно переносят пасса- жиры торможение, выполняемое по трапецеидальному закону изменения тормозного момента,— плавное нара- стание в начале торможения, постоян- ное значение в средней части процесса и плавное убывание — в конце тормо- жения. Аварийные тормоза должны срабаты- вать при увеличении скорости лест- ничного полотна на 30 % от номиналь- ной или при самопроизвольном измене- нии направления движения полотна, работающего на подъем, обеспечивая регламентированные замедления. Тор- моза должны действовать автоматиче- ски при любом нарушении кинема- тической связи в приводе между валом двигателя и главным валом эскала- тора, отказе рабочих тормозов и при нарушении магнитной связи с электро- двигателем и затормаживать лестнич- ное полотно при движении его на спуск. Расчетный тормозной момент рабоче- го тормоза эскалатора при п, = 2 МТ = 2(Л4СТ э — Л1С0„р), где Мст э — статический момент от эксплуа- тационной нагрузки, приведенный к валу электродвигателя; МС0Пр — приведенный к валу двигателя статический момент от соп- ротивлений на трассах полотна, поручня и в механизме привода эскалатора и поручня при эксплуатационной нагрузке. Тормозной момент, необходимый для обеспечения нормативных замедлений, определяют по основному уравнению (1.1), справедливому для торможения эскалатора без нагрузки. Тогда при работе с нагрузкой замедления не будут превышать нормативных значений. 1.2.3. Параметры торможения авто- мобильного подвижного состава и самоходных погрузчиков Автомобильный подвижной состав. За исключением специально оговорен- ных случаев автотранспортное средство должно иметь рабочую, запасную и стояночную тормозные системы, т. е. со- вокупность устройств, предназначенных для торможения и включающих в себя собственно тормоз (исполнительный орган) и комплекс устройств его управ- ления. Рабочая тормозная система слу- жит для регулирования скорости в любых условиях движения; запас- ная — для остановки автотранспорт- ного средства в случае отказа рабочей тормозной системы и стояночная — для удержания автотранспортного сред- ства в неподвижном состоянии относи- тельно дороги.
20 Общие сведения Согласно ГОСТ 22895—77 «Тормоз- ные системы автотранспортных средств. Технические требования» автотранс- портные средства в зависимости от наз- начения и массы разделяются на кате- гории (табл. 1.4). Автотранспортные средства категории Ns, а также катего- рии Мз, предназначенные для эксплуа- тации в горных районах, должны иметь вспомогательную тормозную систему, служащую для длительного поддержа- ния постоянной скорости движения или для регулирования ее в пределах, отличных от нуля. Для создания безопасности движе- ния тормозная система должна обеспе- чивать эффективное торможение при любых режимах движения и при стоян- ке автомобиля; обеспечивать устойчи- вость автомобиля при торможении в любых условиях; обладать необходимой надежностью, гарантирующей безо- пасность движения; иметь высокую долговечность и необходимую стабиль- ность действия. Рабочие, запасные и стояночные тор- мозные системы должны воздействовать на поверхности трения, постоянно и жестко связанные с колесами автотран- спортного средства. Они должны обес- печивать равномерное распределение тормозных сил между колесами одной оси. Допустимое отклонение не должно превышать 15 % наибольшего значения тормозной силы. Тормозные системы должны обеспечивать установленную эффективность торможения без регули- рования зазоров после нагрева тормоз- ных механизмов при допустимой степени износа фрикционных накладок. Износ фрикционных поверхностей тормозных механизмов должен компенсироваться с помощью системы ручного или автома- тического регулирования. По месту установки тормозов в транс- миссии автомобиля различают тор- 1.4. Классификация автотранспортных средств Кате- гория Тип автотранспортного средства П ол н а я масса, г Наименование автотран- спортного средства М, Автотранспортные средства с двига- Автобусы, пассажирские м. те.тем, предназначенные для щерс- возки пассажиров, имеющие не более восьми мест для сидения, кроме мес- та водителя, или созданные на их базе модификации, предназначен- ные для перевозки мелких грузов (пи- капы, универсалы и т и ) при пол- ной массе, соответствующей полной массе базовой модели легкового авто- мобиля То же, имеющие более восьми мест До 5 автомобили и их моди- фикации, а также пасса- жирские автопоезда То же м> для сидения, кроме места водителя То же Свыше 5 и N i Abtoiранспортныс средства с двша- До 3,5 Грузовые автомобили, ав- No гелем, предназначенные для перевоз- ки грузов То же Свыше 3,5 томобили-тягачи и грузо- вые автопоезда То же N3 до 12 Свыше 12 и о, Одноосные прицепы До 0,75 Прицепы и полуприцепы Оо Прицепы и полуприцепы за исклю- чением прицепов категории Oi До 3,5 То же Оз Прицепы и полуприцепы Свыше 3;5 U о, То же до 1 0 Свыше 10
Основные параметры тормозных устройств 21 моза колесные и трансмиссионные. Колесные тормоза устанавливают не- посредственно на ступицах колес или на полуосях автомобиля, трансмиссионные “размещают между коробкой передач и главной передачей, а при наличии раз- даточной коробки — на одном из ее выходных валов. Момент трансмиссион- ного тормоза передается через главную передачу и межколесный дифференци- ал. Благодаря свойствам дифференци- ала тормозной момент распределяется примерно поровну между полуосями, и тормозные силы на правом и левом колесах оказываются равными даже npi различном сцеплении их с дорогой При торможении колесными тормозами тормозные моменты на правом и левом колесах не зависят друг от друга и при разных коэффициентах сцепления с дорогой тормозные силы будут различ- ны, что может явиться причиной заноса автомобиля. При торможении автотранспортного средства, движущегося со скоростью и, уравнение действующих на него сил (уравнение тормозного баланса) имеет вид [33] Р^Р^Рс+Р. + Р. + Ра, где Р„ — сила инерции масс автотранспорт- ного средства; Рт — суммарная тормозная сила, создаваемая тормозными системами, приведенная к радиусу г качения колеса; Рс — сила сопротивления качению; Рв — аэродинамическое сопротивление, Р, — си- ла сопротивления в элементах автомобиля; — усилие от уклона пути (при движе- нии на спуск входит в уравнение со знаком минус, а при движении на подъем — со знаком плюс). Силы Р„, Ре, Р,( обычно не превышают 8—'0 % общего сопротивления движе- нию, и суммарное действие их частично компенсируется влиянием способствую- щей движению силы инерции вращаю- щихся масс, которая при замедлении 4—6 м/с2 составляет 6—8% общего сопротивления движению. Основной си- лой, вызывающей замедление автомоби- ля, является тормозная сила Рг, состав- ляющая обычно 96—98 % общего со- противления движению. - При определении возникающих за- медлений и пути торможения обычно пользуются упрощенным уравнением тормозного баланса в виде Р„ = Рг±Р. а при торможении на горизонтальной дороге Р„ = Рт, т. е. получаемые замедления в основном определяются действием тормозной си- лы Рг = Лф/г, где Л1Т— суммарный тормозной момент. Максимально воз- можная тормозная сила ограничивается сцеплением шин с дорожным покры- тием: ,, где <; — коэффициент сцепления, — вес автотранспортного средства. Наиболее эффективное торможение имеет место при значении коэффициен- та сцепления ср на грани юза. Для обеспечения отсутствия юза применя- ют противоблокировочные устройства, обеспечивающие получение максималь- ных тормозных сил. Для торможения с максимальной эффективностью при сохранении устой- чивости и управляемости автомобиля необходимо обеспечить определенное распределение тормозных сил между колесами и осями автомобиля. Наиболее распространена система распределения тормозных сил по осям автомобиля, когда в приводе каждой пары тормозов данной оси при тормо- жении создается одинаковое давление. Распределение сил (рис. 1.1) оцени- вается коэффициентом 0Т, выражающим отношение тормозной силы на передней оси Л, к суммарной тормозной силе Л: р, = Рг1/Л = (& + фЛ)/(а —ф/0 Оптимальным распределением тор- мозных сил по осям автомобиля счи- тается такое, при котором в процессе торможения все колеса автомобиля
'22 Общие сведения Рис. 1.1. Силы, действующие при торможении на колесо автомобиля: а — двухосного; б — трехосного одновременно доводятся до границы блокирования. Такой процесс торможе- ния требует переменного соотношения тормозных сил в зависимости от дорож- ных условий, оцениваемых коэффициен- том сцепления гр. При этом |Зт=(6 + (р/г)/Д, где L — база автомобиля, а, b и h — координаты центра масс. Необходимость изменения соотноше- ния тормозных сил определяется изме- нением нормальных (вертикальных) реакций на колесах отдельных осей, так как по мере увеличения интенсивности торможения за счет действия горизон- тальных сил инерции эти реакции воз- растают на передней оси (Zj) и умень- шаются на задней (Z2). Так, для двух- осных автомобилей (рис. 1.1, а) Zi={Gi,/L') (a — a,h/g), где ат — замедление автомобиля при торможении. В трех- и четырехосных автомобилях часто применяют балансирную подвеску двух сближенных неуправляемых мо- стов. В этом случае (рис. 1.1, б) Z2 = Z3 = (G.../Z.) (а — щ/i/g). При этом тормозные силы, создавае- мые на колесах осей автомобиля, про- порциональны реакциям на колеса этих осей, т. е. /G|=<pZi; /Зт2=ф^2; /5тЗ = <Р^З- Чтобы полностью использовать сцеп- ной вес автомобиля, на колесах перед- ней и задней осей должны развиваться различные тормозные моменты, пропор- циональные нагрузкам на этн оси, т. е. удельные тормозные силы на всех осях должны быть одинаковыми: л1/г1=л2/г2 = .. При идеальном распределении тор- мозных сил можно получить максималь- ное замедление автомобиля “т max=gfP- О-13) Если же удельные тормозные силы не равны между собой, то aT=(lPT/Ga) g. При полном использовании сцепного веса и идеальном распределении тор- мозных сил минимальное время тормо- жения [см. уравнение (1.13)] при изме- нении скорости движения от началь- ной Цо ДО Ц[ и при торможении до полной остановки (ш=0) Минимальный тормозной путь при из- менении скорости ОТ Цо ДО Ц1 Smi,i=(b’O—C'l)2/(2g'(p), при торможении до полной остановки Ф™„ = Уо/(Зло- качественная мера торможения, характеризующая способность тормоз-
Основные параметры тормозных устройств 23 ной системы создавать необходимое ис- кусственное сопротивление движению автотранспортного средства, называет- ся эффективностью торможения. Крите- риями оценки эффективности рабочей и запасной тормозных систем при дорож- ных испытаниях автотранспортных средств категорий М и N являются тормозной путь и установившееся за- медление, категории О — суммарная тормозная сила и время срабатывания. При стендовых испытаниях критериями оценки эффективности являются сум- марная тормозная сила, развиваемая в контакте колес с опорной поверх- ностью, и время срабатывания. Испытания по определению эффек- тивности рабочей тормозной системы разделяются на три типа: О, I и II. Методы проведения испытаний при оп- ределении эффективности тормозных систем приведены в ОСТ 37.001.067—75 «Тормозные свойства автомобильного подвижного состава. Методы испытаний по определению эффективности тормоз- ных систем». Испытания типа 0 предназначены для определения эффективности рабо- чей тормозной системы при «холодных» тормозных механизмах, т. е когда тем- пература наружных поверхностей тор- мозных барабанов или дисков, измерен- ная в непосредственной близости от поверхности трения, ниже 100 °C. Испы- тания типа I предназначены для опреде- ления эффективности тормозных систем при «горячих» тормозных механиз- мах, а испытания типа II—для опре- деления эффективности при движении на затяжных спусках. Испытаниям типа 0 и I подвергаются вер автотранспортные средства, а типа II — автотранспортные средства кате- горий Ms, Ms, N2, N3 и Ол. Испытания по определению эффективности запас- ной тормозной системы должны прово- диться аналогично испытаниям типа 0 для рабочей тормозной системы. Нормы эффективности рабочей тор- мозной системы автотранспортных средств категорий М и N при тормо- жении автотранспортного средства на горизонтальной дороге должны соответ- ствовать указанным в табл. 1.5. Нормой эффективности рабочей тор- мозной системы автотранспортных средств категории О при испытаниях типа 0 является значение тормозной силы, развиваемой на колесах оси при- цепа при непрерывной (т. е. при тормоз- ной системе автопоезда, имеющей общий орган управления и общий источ- ник энергии для всех единиц дан- ного автопоезда) или полунепрерывной (т. е. при тормозной системе автопоезда, имеющей общий орган управления и ав- 1.5. Нормы эффективности рабочей тормозной системы орля автотране- ого средства ьная скорость КСНИЯ Со, км/ч Усилие на органе управления н, не более ! Тормозной путь So, м, не более Установившееся । замедление по \Ст. м/с2, не менее Тормозной путь S], м, не более ; Установившееся замедление П| уст, м/с2, не менее | Тормозной путь S] [, м, не более 1 Установившееся замедление а^уст м/сг, не менее г г о ? § X э- £ при испытаниях типа к g 43 о 6- X 0 I 11 и, 80 50 43,2 7,0 54,0 5.4 57,5 5,0 м2 60 70 25,8 7,0 32,3 5,3 34,3 4,9 Мз 60 70 32,1 6,0 40,1 4,5 42,7 4.1 N, 70 25 70 44,8 5,5 56,0 4,1 59,6 3,8 n2 50 70 25,0 5,5 31,3 4,0 33,3 3,7 N3 40 70 17,2 5,5 21,5 4,0 22,9 3,6
24 Общие сведения тономные источники или аккумуляторы энергии на различных единицах дан- ного автопоезда) тормозной системе, которое должно численно составлять не менее 56 % от полного веса, приходяще- гося на эту ось в статическом положении на горизонтальной опорной поверхно- сти. При инерционной рабочей тормоз- ной системе автотранспортного средства категории О требуемая эффективность должна обеспечиваться при толкающем усилии в сцепном устройстве, численно равном величине, не превышающей 6 % полного веса прицепа. Нормы эффек- тивности рабочей тормозной системы автотранспортных средств категории О должны составлять при испытаниях типа I не менее 80 % величин, уста- новленных для испытания типа 0, но не менее 60 % фактически полученных при испытаниях типа 0, при испытаниях типа II — не менее 75 % величин, уста- новленных для испытания типа 0. Рабочая тормозная система должна обеспечивать уменьшение скорости и остановку автотранспортного средства независимо от его скорости, нагрузки и уклонов дорог, для которых оно пред- назначено. Она должна действовать па все колеса автотранспортного средства Привод рабочей тормозной системы автотранспортных средств категорий М, N, О3 и О4 должен иметь не менее двух контуров. Контуром привода назы- вается независимая часть тормозного привода, остающаяся работоспособной при выходе из строя остальной части привода. При отказе одного из контуров оставшийся исправным контур должен обеспечивать торможение автотранс- портного средства, имеющего полную массу, с эффективностью не менее 30 % значения, предписанного для рабочей тормозной системы данного автотранс- портного средства и определенного при испытаниях типа 0. Запасная тормозная система должна обеспечивать остановку автотранспорт- ного средства с определенной эффектив- ностью при выходе из строя рабочей тормозной системы Нормы эффектив- ности запасной тормозной системы авто- транспортных средств категорий М и’N должны соответствовать приведенным в табл. 1 6 Нормой эффективности запасной тор- мозной системы автотранспортных средств категорий О при испытаниях типа 0 является значение тормозной силы, развиваемой на колесах оси при- цепа, которая численно должна быть не менее 28 % от полного веса, приходяще- гося на эту ось в статическом положении на горизонтальной опорной поверхно- сти. Согласно ГОСТ 22895—77 авто- транспортные средства категории О могут не иметь запасной тормозной сис- темы, в этом случае ее функцию испол- няет каждый контур рабочей тормозной системы или стояночная тормозная сис- тема . Стояночная тормозная система дол- жна обеспечить неподвижность авто- транспортного средства на наклонной 1.6. Нормы эффективности запасной тормозной системы Категория автотранс- портного средства Начальная скорость торможения Щ, КМ/Ч Усилие на органе управления PneR, Н, не более Тормозной путь sr, м, нс более Установив- шееся замед- ление сПст, м/с', нс менее ручном ножном м, 80 400 500 90,1 3,0 Мз 60 600 700 52,2 3,0 Мз 60 600 700 55,2 3,0 N, 70 600 700 79,0 2,8 No 50 600 700 42.5 2,8 N3 40 600 700 28,4 2,8
Основные параметры тормозных устройств 25 опорной поверхности при отсутствии водителя. Критерием оценки эффектив- ности стояночной тормозной системы является суммарная тормозная сила, развиваемая тормозными механизмами этой системы. Она должна быть доста- точной для удержания полностью гру- женого автотранспортного средства на уклоне, заданном техническими усло- виями на автотранспортное средство, но не менее 25 %. На автотранспортных средствах, которые допускаются к бук- сированию прицепов, суммарная тор- мозная сила должна обеспечивать удер- жание полностью груженого автопоезда на уклоне не менее 18 %. Установ- ленную эффективность получают при усилии на органе ручного управления — не более 400 Н и ножного — не более 500 Н для автотранспортного средства категории Мр ручного — не более 600 Н и ножного — не более 700 Н для авто- транспортных средств остальных кате- горий. Вспомогательная тормозная система должна самостоятельно или совместно с любой другой тормозной системой обеспечивать уменьшение скорости автотранспортного средства. Критерием ее эффективности является тормозная сила, развиваемая тормозными меха- низмами этой системы, которая должна обеспечивать без применения иных тор- мозных систем спуск автотранспорт- ного средства со скоростью 30 ±2 км/ч по уклону 7 % протяженностью 6 км. Автотранспортное средство считается удовлетворительно прошедшим испыта- ния, если показанная им эффективность торможения соответствует приведенным нормативам. Самоходные погрузчики. В большин- стве универсальных самоходных погруз- чиков применяют автомобильные тор- мозные системы. На автопогрузчиках тормозные системы полностью соответ- ствуют автомобильным. Так же как и на грузовых автомоби- лях, на погрузчиках устанавливают рабочие тормоза в колесах и стояночный тормоз на валу между коробкой передач или механизмом обратного хода (у авто- погрузчиков) и ведущим мостом [4, 44] Колесные тормоза погрузчиков могут быть колодочными, барабанными и дис- ковыми (см. гл. 2 и 4), а также барабан- ными пневмокамерными (см. гл. 2). ' Для автопогрузчиков грузоподъем- ностью до 5 т применяют колодочные тормоза с гидравлическим, а при боль- шей грузоподъемности — с пневмати- ческим приводом. Для одноковшовых погрузчиков малой грузоподъемности используют барабанные тормоза с пнев- матическим приводом, большой грузо- подъемности — барабанные тормоза с пневматическими камерами и дисковые (колодочные) с пневматическим приво- дом, средней грузоподъемности — те и другие (см. гл. 7). В качестве стояночных применяют колодочные барабанные и дисковые тор- моза. Дисковые тормоза устанавливают на средних и тяжелых одноковшовых погрузчиках, когда стояночный тормоз одновременно служит для аварийного торможения, поэтому они являются нормально закрытыми тормозами, при- чем замыкаются с помощью пружины, а размыкаются с помощью гидропнев- матического привода (см. гл. 7). Необходимый тормозной момент, от- несенный к оси колес погрузчика (как и у грузового автомобиля, когда тормоза установлены в колесах обоих ведущих мостов), определяют по эффективности торможения при максимальном замед- лении атах: ^ттах — 2g£a,llaxy^’ U-14) где 2' — вертикальная реакция, действую- щая на колесо в статическом положении погрузчика; G — вес погрузчика, h — высо- та центра тяжести погрузчика, г — радиус качения колеса; g — ускорение свободного падения, L — колесная база погрузчика; знак плюс принимается для передних колес, знак минус — для задних. Суммарное тормозное усилие, разви- ваемое всеми колесными тормозами при суммарном тормозном моменте М, с,
26 Общие сведения Р, = Мт е/г Если найденное значение Л не может быть реализовано из-за недостаточно- сти сцепления шин с дорогой, то его определяют по формуле Рт = G, где <j> — коэффициент сцепления, принима- емый для идеального случая при качении колес по дороге с сухим асфальто-бетонным покрытием равным 0,7. При установке тормозов только в ко- лесах ведущего моста в формуле (1.14) множитель 2 в знаменателе не учитыва- ется. Нормы максимальных замедлений для погрузчиков не установлены, однако по аналогии с грузовыми автомобилями (массой более 5 т) и автобусами для погрузчиков без груза можно принять максимальное замедление 5 м/с2 при скорости движения до 50 км/ч по доро- ге с твердым покрытием при <р = 0,7. Для электрических вилочных погрузчиков рекомендации СЭВ допускают при ра- боте без груза максимальное замедле- ние 4 м/с2 при скорости движения свыше 30 км/ч. Наибольшие допусти- мые рабочие скорости движения погруз- чиков с грузом принимают равными 10 км/ч, а при погрузке и разгрузке еще меньше С учетом устойчивости по- грузчиков максимальное замедление в этом случае по рекомендации СЭВ для электропогрузчиков должно быть не бо- лее 1,5 м/с2. Исходя из обеспечения остановки по- грузчика с указанным замедлением, выбирают число и типоразмер тормозов. Число устанавливаемых на погрузчике тормозов часто определяется конструк- тивными возможностями и известно еще до выбора необходимого тормозного момента. Расчет стояночного тормоза сводится к проверке принятого готового тормоза. Так как он установлен на ведущем (входном) валу главной передачи, тормозной момент, приведенный к оси колес, Л4к = Л4тггог1о, где «о и до — передаточное число и КПД главной передачи. Стояночный тормоз должен обеспе- чить торможение автопогрузчика и одноковшового погрузчика на уклоне 16 % или при угле уклона а = 9°5' При этом должно соблюдаться условие Л4К> Л4У„, где Л4уК„' = Ра г sin а. При отказе основных (колесных) тор- мозов стояночный тормоз должен затор- маживать погрузчик с замедлением не менее 2 м/с2.
2. КОЛОДОЧНЫЕ ТОРМОЗА 2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Различают колодочные тормоза с внешним и внутренним расположением тормозных колодок по отношению к металлическому элементу фрикционной пары. В первых сила трения при тор- можении возникает в результате контак- тирования фрикционной накладки с внешней образующей поверхностью тор- мозного шкива (бандажом ходового колеса), а во вторых—с внутренней образующей поверхностью тормозного барабана. По назначению тормоза разделяют на стопорные, управляемые и комбинированные. Число тормозных колодок должно быть не менее двух при их диаметральном расположении отно- сительно металлического элемента фрикционной пары. Одноколодочные тормоза не находят широкого примене- ния (за исключением тормозов железно- дорожного подвижного состава), так как создают значительные усилия, изги- бающие тормозной вал. Крепление тор- мозных колодок к рычагам — шарнир- ное или жесткое. При жестком крепле- нии износ фрикционных накладок по дуге обхвата колодок менее равномерен. 2.2. ТОРМОЗА С ВНЕШНИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ КОЛОДОК 2.2.1. Основные расчетные зависимости Для определения параметров меха- нической части тормоза необходимо знать расчетную схему, тормозной мо- мент Л1Т (см. гл. 1), рекомендуемые значения коэффициента трения f (см. гл- 8), допускаемые значения давления ip] и температуры 0 фрикционного узла. В результате расчета находят: усилие Р, замыкания тормоза; силу N нажатия на тормозную ко- лодку; давление на колодку р — N / F, где F — площадь тормозной накладки: F — = лДВр/360 (здесь В — ширина на- кладки; |3 = 60-у 120° — угол обхвата шкива тормозной колодкой); усилие AS, изгибающее тормозной вал; напряжение изгибало,, в опасном сече- нии тормозного рычага ]ов =уМ„/ И/, где у — коэффициент, зависящий от ти- па привода и учитывающий характер нагружения тормозных рычагов при замыкании тормоза; при использовании электрогидравлического толкателя при- нимают у= 1,25; электромагнитов, рас- положенных вне рычажной системы тор- моза типа КМП постоянного тока,— 1,5, типа МО-Б переменного и МП пос- тоянного тока — 2; электромагнитов, закрепленных на рычаге тормоза,— 2,5—3; М„ — изгибающий момент в опасном сечении тормозного рычага; W — момент сопротивления опасного сечения тормозного рычага] ; параметры привода — усилие Р„ на штоке и ход h„ штока приводного электромагнита, усилие Рт на штоке и ход йт штока электрогидравлического толкателя, угол ср поворота якоря при- водного электромагнита (таел. 2.1, рис. 2.1). 2.2.2. Нормально закрытые тормоза автоматического действия Тормоза автоматического действия размыкаются одновременно с вклю- чением приводного двигателя механиз- ма. Для этого служат электромагниты
28 Колодочные тормоза 2.1. Основные зависимости для расчета механической Тип колодочного тормоза Усилие Pi замыкания тормоза Сила нажатия на тормозную колодку С грузовым замыканием (рис'2 1, а) /V|= МЛ. + М) 11O/J Л2 = чО/,/ С пружинно-грузовым замыканием (рис 2 1,6) Мтб /Gw.d -j- брс \ / r\Dl[ \ a Jl> 11 ^,=Л'2 = (л,р+5Х бuhd брС \ / X а ПР С пружинным замыка- нием и размыканием от электромагнита, закреп- ленного на тормозном рычаге (рис. 2.1, в) мт /, чО/ ' II II 'll "S 4 С пружинным замыка- нием и размыканием от электрогидравлического толкателя (рис. 2.1, г) A4T/ia ^Dlcl С пружинным замыка- нием и кулачковым раз- мыкающим устройством (рис. 2.1, д) Мт Ih-f-b2 i]Df Л|(Л|+Л2+Лз) МТ(А + /Ь) N'~ ^Dh,f - С пружинным замыка- нием и клиновым раз- мыкающим устройством (рис 2 1, е) Обозначения a, b, с, d, е, k, I, /ь h\, h<>, Аз— геометрические параметры, 11=0.9-4-0,95 — КПД рычажной системы; е — установочный зазор между фрикционной накладкой и тормозным шкивом при превышать следующих значений. D, мм 100 120—160 200—250 300—350 400—500 600—800 е, мм 0,8 1 1,3 1,6 2 2,5 А| — коэффициент использования хода штока привода (см п. 7), равный для электро- н малой жесткостью рычагов А, = 0,6-4-0,7, бяк, бр — силы тяжести соответственно якоря приводного электромагнита, частей М — момент, действующий на ось кулачка размыкания тормоза; /?2 — допустимый износ фрикционных накладок, определяемый запасом хода штока Мм — момент приводного электромагнита; fi — коэффициент трения в месте контакта размыкающего кулачка и рычага тормоза.
Тормоза с внешним расположением тормозов 29 части тормозов с внешним расположением колодок Усилие AS, изгибающее тормозной вал Усилие на штоке привода Ход штока привода о/, р (в расчете N — большее зна- чение ИЗ jVj И jV2) , ' 2elkd п ч — Цае 0 р,, р, с (с — плечо поворота якоря) Nht ф Мч,/г,п (1ц —ход штока тормоза) р =_2Д^ т Он] - , 2,Ve /гт = P,/?in , 2Л4Т /ТТ~р (-w-pAt+Vx ХР + М - ) П / ,, , , , Jll +Il2 21 + Ы—г—- — hi а Л, = 2,2Р, Iga . е/г указанные на рис 2 1; D —диаметр тормозного шкива, разомкнутом тормозе, который в зависимости от диаметра тормозного шкива не должен магнитов типа МП 0,8____0,85, типа КМП 0,6—0,8, в тормозах с большим числом шарниров рычажной системы, связанных со штоком электромагнита; привода (см п 7),
эо Колодочные тормоза Рис. 2.1. Расчетные схемы тормозов с внешним расположением колодок постоянного и переменного тока, элект- рогидравлические и электромеханиче- ские толкатели, гидроцилиндры с насо- сом высокого давления, пневмоцил’ин- дры с автоматическим управлением, ротор приводного двигателя и т. гт. (см. п. 7). Замыкаются тормоза под действием веса замыкающего груза или
Тормоза с внешним расположением колодок 31 усилия замыкающих пружин, автомати- чески при отключении привода тор- моза. Тормоза с грузовым и пружинно-гру- зовым замыканием. Важным преиму- ществом тормозов с грузовым и пружин- но-грузовым замыканием является про- стота изготовления механической части; к недостаткам относятся большое число шарнирных сочленений и относительно малая жесткость тормозных рычагов, большое время срабатывания тормоза из-за большого хода штока привода Тормоз с грузовым замыканием и с приводом от пневмоцилиндра, показан- ный на рис 2 2, а, широко применяется для управляемого и стопорного режи- мов торможения крупных барабанных лебедок шахтных подъемных машин (табл 2 2, 2 3). Поступательное движе- ние колодок 1 сочетается с угловым движением тормозных рычагов 2, что исключает возможность заклинивания и перекоса колодок. Усилие привода (рис. 2.2, б) передается от дифферен- циального рычага 3 на вертикальную тягу 4 (рис. 2 2, а) и через систему тяг и рычагов на тормозные колодки. Равенство отхода обеих колодок от шкива обеспечивается при регулирова- нии болтами 6; износ фрикционных на- кладок компенсируется вручную с по- мощью регулировочной гайки 7. Рав- номерность отхода от шкива обеих концов колодок обеспечивается регулировочными болтами 5. Привод тормоза (см. рис. 2.2, а) имеет дифференциальный рычаг 3, ра- бочий 12 и стопорный 8 цилиндры. К штоку цилиндра 8 подвешен замы- кающий груз 9. Привод установлен на фундаментной раме И. В разомкнутом состоянии тормоза воздух в цилиндре 8 находится под давлением, и груз 9 удер- живается в верхнем положении. Давле- ние в цилиндре 8 устанавливается с по- мощью регулятора давления. При сто- порном торможении в цилиндре 12 создается давление 20—25 МПа, одно- временно выпускается сжатый воздух из Цилиндра 8, при этом обеспечивается быстрое срабатывание тормоза и соз- дается тормозной момент первой ступе- ни Когда момент от веса груза .9 относительно левого шарнира рычага ? превысит момент от усилия сжатого воздуха в цилиндре 12, груз 9 начнет опускаться. В процессе опускания груза тормозной момент остается постоянным. После посадки поршня на дно цилиндра 12 рычаг 3 под действием веса груза 9 поворачивается относительно шарнира 13. Левый конец рычага 3 поднимается, увеличивая усилие прижатия тормоз- ных колодок к шкиву Для обеспечения нормальной экс- плуатации машины при повышенном износе фрикционных накладок служит конечный выключатель 10, обеспечи- вающий выпуск сжатого воздуха из цилиндра 8 и стопорный режим торможения при ходе поршня рабочего цилиндра 12 более 120 мм. Дифферен- циальный рычаг 3 передает на рычаж- ную систему тормоза большее из усилий, создаваемых рабочим и стопорным ци- линдрами, исключая суммирование их действия. Кроме того, в шахтных подъемных машинах применяют тормоз с грузовым замыканием и механическим устрой- ством для размыкания (рис. 2.3). При прекращении подачи тока обесто- чивается электромагнит 1, удержи- вающий во время работы приводного двигателя машины замыкающий груз 6 в поднятом состоянии Якорь электро- магнита, опускаясь, освобождает за- щелку 3, и груз начинает перемещаться вниз, поворачивая рычаг 5. Плавное опускание груза и соответственно плав- ное нажатие тормозных колодок на шкив обеспечиваются демпфером 7. После наложения тормозных колодок на шкив рычаг 5 останавливается, а шток демпфера 7 продолжает перемещаться вниз под действием веса груза, сжимая пружину 4, что вызывает дополнитель- ное плавное увеличение усилия нажатия колодок на шкив. Размыкается тормоз при включении двигателя механизма подъема груза 6.
32 Колодочные тормоза Рис. 2.2. Тормоз с грузовым замыканием и приводом от пневмоцилиндра
Тормоза с внешним расположением колодок 33 2.2, Параметры колодочных тормозов с грузовым замыканием (см, рис. 2.2) с приводом от пневмоцилиндра Шахтная подъемная машина Тормозной мо- мент ЛТ, ! кН • м Размеры, мм Масса тормо- за с приво- дом, кг D а ь с d е ! h /п ЦР-4 X 3,2/0,6 2Ц-4 X 1,8 214-4X2,3 462 414 3970 1300 260 1560 2280 1940 2500 720 850 12 040 ЦР-5Х (3,2/0,55) 214-5X2,3 720 672 4960 1500 300 1920 2800 2420 3000 880 960 19 370 1,5X4,7/0,5 2X5X2,7 1430 1375 4960 1600 360 1960 2825 2450 3270 855 1090 26 080 ЦР-6 X 3,2/0,5 214,-6x2,4 10.80 1000 5980 1800 360 2280 3300 3000 3600 1020 — 23 377 БЦК-8/5Х1.7 БЦК-8/5 X 2.7 1930 180 5980 1800 360 2280 3300 3000 3790 1020 — 32 705 БЦК-8/4,5X2,25 Б1ДК-9/5Х2.5 1430 1375 4960 1600 360 1960 2800 2450 3270 840 1 100 26 025 14-3,5X2 2Ц-3,5X1,7 214 312 3400 1350 320 1100 2100 1640 2500 1000 930 4800 Примечания 1 В числителе указаны значения Л4Т для управляемого, а в знаме- нателе — для стопорного режимов торможения. 2 Тормоза изготовляет Ново-Краматорский машиностроительный завод им В И Ленина При поднятом на канате 2 на требуемую высоту грузе шток тормоза фиксируется защелкой 3, включается электромагнит Л удерживающий груз в верхнем по- ложении, а механизм подъема груза отключается. Рассмотренные тормоза замыкаются под действием веса специального за- 2 Зак 895 мыкающего груза. В тормозах некоторых конструкций для размыкания используется вес эле- ментов привода, например якоря элект- ромагнита (рис. 2.4). Шток 1 якоря электромагнита шарнирно соединен с приводным рычагом 8, ось поворота которого совмещена в шарниром тор-
34 Колодочные тормоза 2.3. Параметры приводов (см. рис. 2.2, б) колодочных тормозов с грузовым замыканием Диаметр А>р/А>пр приводного цилиндра, ММ' Наибольшее тормозное усилие, Н Подъемное усилие приводных цилиндров, Н Масса замыкающего груза, кг Размеры плеч дифференциального рычага, мм п Р 360/180 35 000 51 000/12 100 1000 400 1400 400 / 200 45 500 62 800/15 000 1300 400 1400 450/220 56 000 79 500/17 800 1600 400 1400 600/300 105 000 141 000/34 300 3000 500 1750 360/180 32 000 61 000/15 200 900 400 1400 Примечания- 1 В числителе указана характеристика привода для управляемого, а в знаменателе — для стопорного режимов торможения. 2. Wp = 120 мм, /7„р = 540 мм мозного рычага 3. К рычагу 8 эксцент- рично прикреплен шток замыкающей пружины 7. Тормозные рычаги 3, несущие колодки 5, и замыкающая пружина соединены с основанием 6. Крепление тормозных колодок шар- нирное. Для регулирования устано- вочного зазора тормоза по мере изнашивания фрикционных накладок служит винтовая стяжка 4. При отклю- Рнс. 2.3. Тормоз с грузовым замыканием и приводом от электромагнита
Тормоза с внешним расположением колодок 35 чении электромагнита 2 от электри- ческой сети его якорь опускается и поворачивает рычаг 8. Происходит суммирование моментов от веса якоря и усилия замыкающей пружины 7, обеспечивающее замыкание тормоза. В этом тормозе приводной электро- магнит размещен рядом с его рыча- гами. В тормозах лебедок лифтов, для которых габариты по высоте строго не ограничены, электромагниты рас- полагают над рычагами тормоза. Такое исполнение имеет тормоз с пружинно- грузовым замыканием и приводным электромагнитом переменного тока типа КМТД (рис. 2.5, а). Корпус 1 электромагнита закреплен на отдельном кронштейне 12 , Шток 2 электромагнита через демпфер 3 связан Рис. 2.4. Тормоз с пружинно-грузовым замыканием и нижним расположением приводного электромагнита Рис. 2.5. Тормоз с пружинно-грузовым замыканием и верхним расположением приводного электромагнита: а — типа КМТД переменного тока, б— типа МП постоянного тока 2*
36 Колодочные тормоза с серьгой 11, к которой шарнирно прикреплены две приводные тяги 5 и 10. Концы тяг установлены подвижно в шарнирах 4 верхних концов тормозных рычагов 9. Ниже шарниров тяг 5 к 10 в рычагах выполнены отверстия, через которые проходит штанга 8. На концах последней установлены цилиндрические витые замыкающие пружины 6, для регулирования усилий которых служат гайки 7. При включении электромагнита шток 2 поднимается и, преодолевая усилие замыкающих пружин 6, раз- водит рычаги 9, освобождая тормозной шкив. При отключении электромагнита шток 2 под действием веса якоря опускается. Верхние концы рычагов 9 под действием усилия пружин 6 и веса якоря сближаются, и тормоз замы- кается. Тормоза с пружинно-грузовым замы- канием и приводом от электромагнита постоянного тока типа МП, предназна- ченные для лебедок, замыкаются под действием усилия двух замыкающих пружин 15 (рис. 2 5, б, табл. 2 4), а размыкаются электромагнитом 13, установленным на отдельном основа- нии. При включении электромагнита 13 шток 14 поворачивает коленчатые рычаги 16, что вызывает отход колодок от шкива и дополнительное сжатие пружин 15. Для регулирования отхода колодок от шкива служат винты. Положение колодок при разомкнутом тормозе фиксируется подпружинен- ными пальцами 18, установленными в сквозных отверстиях тормозных рыча- гов 17. Пальцы шарниров рычагов и тормозных колодок стопорятся винтами. Рычаг 19 служит для размыкания тор- моза без включения электромагнита. Тормоза с пружинным замыканием. Пружинное замыкание тормозов произ- водится автоматически под действием усилия замыкающих пружин, которые расположены на рычажной системе тормоза вертикально или горизонталь- но. Тормозной момент регулируется пу- тем изменения осадки пружин. Крепле- ние колодок на тормозных рычагах преимущественно шарнирное, оси шар- ниров расположены параллельно тормозному валу. Тормоза с приводом от электро- магнита. Тормоза типа ТКП (рис. 2.6, табл. 2.5, 2.6) замыкаются под дей- ствием пружины, расположенной над приводным электромагнитом клапан- ного типа постоянного тока. Якорь электромагнита составляет с рычагом одно целое. Катушка электромагнита встроена в корпус-рычаг 9, имеющий общую с тормозным рычагом-якорем 5 ось поворота 10. Над электромагнитом расположена замыкающая пружина 6, которая одним концом опирается на рычаг-якорь 5, а другим — на гайку 7, навинченную на шток 4 тормоза Шток 4 свободно проходит через рычаг- якорь 5 и стяжной гайкой 3 соединяется с рычагом 2. Второй конец штока 4 соединен с корпусом-рычагом 9 электромагнита. Под действием усилия пружины 6 верхние концы рычагов 5 и 2 сбли- 2.4. Параметры тормозов с пружинно-грузовым замыканием и приводом от электромагнитов постоянного тока типа МП (см рис 2 5, б) Примечание Максимальный ход якоря электромагнита — 4 мм, отход колодок 0,5 м м
Тормоза с внешним расположением колодок 37 I Рис. 2.6. Тормоз с замыкающей пружиной, расположенной над приводным электро- магнитом клапанного типа постоянного тока жаются, и тормозные колодки при- жимаются к тормозному шкиву. При включении электромагнита якорь, при- тягиваясь к сердечнику катушки, сбли- жает верхние концы рычагов 5 и 9, что приводит к дополнительному сжа- тию пружины 6 и повороту рычага 5 относительно оси 10 под действием момента от собственного веса При этом рычаг 5 вместе с тормозной колодкой отходит от шкива до упора регулировочного болта 8 в основание 1 После этого поворот рычага 5 прекращается, а рычаг 9, продолжая притягиваться к сердечнику катушки, поворачивает рычаг 2, отводя его колод- ку от тормозного шкива Осадка пружины 6, а следовательно, и тормоз-
38 Колодочные тормоза Рис. 2.7. Тормоз с замыкающей пружиной, расположенной под приводным электро- магнитом постоянного тока ной момент регулируются гайкой 7, а установочный зазор между колодками и шкивом — стяжной гайкой 3. Тормоза типа ТКП выпускают с ка- тушками параллельного и последова- тельного включения. В тормозе с замыкающей пружиной 4 (рис. 2.7), расположенной под при- водным электромагнитом 3 постоянного тока, укрепленном на раме 6, левый тормозной рычаг имеет ось вращения 8 на приливе рамы, а якорь 5 электро- магнита — эксцентричную ось 2 на кронштейне рамы. Правый рычаг тормоза верхним концом соединен с эксцентриковой втулкой скобой /, а нижним — с якорем 5. Для быстрого отхода левой колодки от шкива на нижнее плечо левого рычага воздей- ствует усилие вспомогательной пружи- ны 7. При включении электромагнита якорь притягивается к сердечнику, от- водит правый рычаг с тормозной 2.5. Значения тормозного момента (в Н-м) тормозов типа ТКП Тормоз Катушка включения последовательного параллельного при ПВ, % 25 40 100 25 40 ТКП-400 1500 1200 550 1500/900 1200/550 ТКП-500 2500 1900 850 2500/1500 1900/1000 ТКП-600 5000 3550 1550 5000/3000 3550/2050 Примечания: 1. В значениях, указанных дробью, в числителе даны моменты при силе тока, равной 60 % номинального значения, а в знаменателе — 40 %. 2. Тормоза изготовляет завод «Сибтяжмаш». 2.6. Размеры (мм) тормозов типа ТКП (см. рис. 2.6) Тормоз а Ь В Ci С2 Сз С4 С5 d D ТКП-400 ТКП-500 ткп-боо 550 660 760 196 183 202 372 456 536 300 325 365 204 224 275 180 200 240 170 210 230 220 270 290 23 27 27 400 500 600 Тормоз h\ Л 2 Лз н h 0 /з L ТКП-400 225 315 320 67. 699 400 600 528 870 ТКП-500 - 280 375 380 805 831 500 720 631 1049 ткп-боо 330 450 450 95( 935 600 820 685 1165
Тормоза с внешним расположением колодок 39 колодкой от шкива, и одновременно, за счет поворота эксцентриковой втул- ки, верхняя тяга отходит влево, отводя левый рычаг с колодкой от шкива. Установочный зазор элементов фрик- ционной пары регулируют гайкой на верхней тяге тормоза. В тормозах некоторых конструкций с приводом от электромагнита замы- кающую пружину 2 устанавливают в центре последнего (рис. 2.8, а). Ее усилие регулируется болтами 1. Для предотвращения опрокидывания коло- док под действием момента от собствен- ного веса при разомкнутом тормозе служат болты 4, а для обеспечения равномерного отхода колодок от тор- мозного шкива — винт 3. Тормоз может быть снабжен электро- магнитом с двумя якорями 9 (рис. 2.8, б) и 10, расположенными в продольных углублениях основания тормоза и укрепленными на пластинах из упругой полосовой стали. Якорь 9 соединен с правым рычагом тормоза угловой скобой 7 и регулировочным болтом 8, а якорь 10 связан верхней тягой 5 с рычагом левой колодки. Рычаг фиксируется относительно тяги с помощью гаек 6. Рычаги тормоза удерживаются на основании накид- ными пластинами 11, закрепленными болтами 12. Для замыкания тормоза служит пружина 2. При включении электромагнита якори 9 и 10 притягиваются к сердеч- нику катушки. При этом якорь 9 отводит правый рычаг с колодкой от тормозного шкива, а якорь 10 воз- действует через тягу 5 на левый рычаг и также отводит его от шкива. При обесточивании катушки электромагнита якори 9 и 10 под действием усилия пружины 2 отводятся от сердечника катушки, и тормоз замыкается. В рассмотренных тормозах (рис. 2.8,а и б) тяга действует на верхние концы рычагов. Известны тормоза, в которых для облегчения ремонта и монтажа тяга расположена пбд шарнирами креп-
40 Колодочные тормоза ления тормозных рычагов и воздей- ствует на нижние концы последних. Такой тормоз (рис. 2.8, s) с замы- кающей пружиной в центре привод- ного электромагнита содержит тормоз- ные рычаги 22 и 18. Ось 21 вращения рычага 22 расположена в верхней части основания, а ось 16 вращения рычага 18 — на кронштейне якоря 17 электро- магнита, который имеет ось 27 поворота на основании тормоза. Болт 13 служит для регулирования усилия замыкающей пружины 2. Для автоматической ком- пенсации износа фрикционных накла- док нижние концы тормозных рычагов 22 и 18 соединены тягой 25, на ко- торую между рычагами насажены опор- ная втулка 26 и вспомогательная пружина 24. Трубчатая гайка 29, установленная с внешней стороны ры- чага 18, служит для сближения или разведения нижних концов тормозных рычагов На рычаге 18 имеется штифт 19 с пластиной 20, закрепленной на тяге 28. Последняя зажата между направляющими пластинами, присоеди- ненными к нижней части корпуса электромагнита. При замыкании тормоза по мере изнашивания накладок ось 19 автома- тически перемещает пластину 20 впра- во, выдвигая тягу 28 из направ- ляющих пластин. При размыкании тормоза рычаг 18 при перемещении якоря поворачивается относительно оси 19, обеспечивая отход тормозных колодок обеих рычагов на одну и ту же установленную величину. Нормальный ход якоря при большом износе накла- док восстанавливается с помощью трубчатой гайки 29. Для замены из- ношенных накладок необходимо повер- нуть на 180° рым-болт 15 и соединить его с вилкой на якоре 17, а затем вращением гайки 14 притянуть якорь 17 к сердечнику. При этом колодки отходят от тормозного шкива. Для ре- гулирования тормоза после замены из- ношенных накладок вращением гайки 29 разводят нижние концы тормозных рычагов до упора конца тяги 25 в пластину 23 При этом конец рычага 18, перемещаясь влево, поворачивается вокруг оси 16, вследствие чего ось 19 и тяга 28 также перемещаются влево до тех пор, пока зазор между колодка- ми и тормозным шкивом не достигнет требуемого значения. Для контроля хода якоря электромагнита служит указатель, укрепленный сверху на кор- пусе электромагнита. Демонтаж тор- мозного шкива не требует разборки других узлов тормоза. Ход якоря электромагнита составляет 1,6—3,2 мм. В подъемно-транспортном машино- строении широкое применение нашли тормоза, конструкция рычажной сис- темы которых обеспечивает возмож- ность использования для замыка- ния электромагнитов как переменного (тормоза типа ТКТ с электромагнита- ми типа МО-Б), так и постоянного (тормоза типа ТКП с электромагнита- ми типа МП) тока (табл. 2.7). Для регулирования осадки замыкающей пружины 6 (рис. 2.9) служит гайка 4, удерживаемая от поворота стопорной шайбой 3. Последняя перемещается вдоль тяги 1, сжимая вспомогательную пружину 2 и освобождая гайку 4. После окончания регулирования шайба 3 под действием усилия пружины 2 возвращается в исходное положение. Повороту шайбы 3 относительно тяги 1 препятствует шип в отверстии шайбы, взаимодействующий со стенками про- дольного паза на тяге 1. Для регулиро- вания равномерного отхода тормозных колодок от шкива гайку 8, прижатую к гайкам 7 при нормальной работе тормоза, поворачивают до упора в тормозной рычаг. Затем, удерживая гайку 8 от поворота, вращают тягу 1 до касания с якорем сердечника электро- магнита. После этого регулировочным болтом 5 устанавливают равные зазоры между колодками и шкивом. После окончания регулирования гайку 7 воз- вращают в исходное положение. К пре- имуществам тормозов типов ТКТ и ТКП относятся небольшая масса и габа- ритные размеры; полный и равномер-
Тормоза с внешним расположением колодок. 41? Рис. 2.9. Рычажная система тормозов типов ТКТ и ТКП ный отход колодок от тормозного шкива; возможность замены тормоз- ных колодок, электромагнита и тормоз- ного шкива без нарушения регулиро- вания тормоза; взаимозаменяемость механической части тормоза при работе с электромагнитами постоянного или переменного тока; отсутствие усилий, изгибающих при торможении тормоз- ной вал; малое число шарнирных сочле- нений; небольшая жесткость замы- кающих пружин и минимальные упру- гие деформации тормозных рычагов, малое время срабатывания тормоза. Недостатками являются резкое разли- чие масс тормозных рычагов, вызванное крепленчщм электромагнита на одном из рычагов, и, следовательно, значитель- ная динамическая неуравновешенность тормоза. Тормоза с приводом от электро- гидравлического толкателя. Тормоза этого типа устанавливают вертикально при горизонтальном положении оси тор- мозного вала на механизмах, работаю- щих в пожарно- и взрывобезопасных средах (рис. 2.10, табл. 2.8, 2.9). Про- дольная ось толкателя не должна от- клоняться в процессе эксплуатации более чем на ±15° от вертикаль- ного положения, а видимая часть штока толкателя должна находиться сверху , Шток толкателя 1 соединяют с рычажной системой тормоза приводным
2.7. Параметры тормозов типа ТКТ и ТКП Тормоз Размеры, мм L 1 /1 /2 В ь 6, Ьз Z>4 II h ТКП-100 391 44 300 261 132 30 70 65 45 36 274 100 ТКП-200/100 539 400 321 90 90 54 47 414 170, ТКП-200 589 371 437 ТКП-300/200 724 80 550 439 17$' 38 140 120 81 72 577 240 ТКП-300 766 92 484 223 54 600 ТКТ-100 398 85 300 268 130 30 70 65 45 36 280 100 ТКТ-200/100 546 400 328 90 90 54 47 420 170 ТКТ-200 660 140 443 177 38 ТКТ-ЗО0/200 796 500 515 МО "120 -«1- 72“ 605 - ИСТ ТКТ-300 888 224 605 243 54 620 Колодочные тормоза Тормоза с внешним расположением колодок
44 Колодочные тормоза Тормоза с внешним расположением колодок 45 Продолжение табл 27 рычагом 3. При включении двигателя толкателя его поршень со штоком поднимаются, рычаг 3 поворачивается и, воздействуя на тягу 5, сжимает пружину 2. Тормозной рычаг .6 вместе с колодкой 7 отходит от шкива до упора шпильки 8 в основание тормоза. После этого начинает перемещаться тормозной рычаг 4, колодка которого отходит от тормозного шкива. Тормоз замыкается под действием усилия пружины 2 при отключенном двигателе толкателя Регулированием осадки за- мыкающей пружины 2 можно изменять тормозной момент от 30 до 100 % при диаметре шкива 160—400 мм, от 50 до 100 % при диаметре 500—600 мм и от 70 до 100 % при диаметре более 600 мм. Нормальный ход штока толка- теля определяется величиной которая должна составлять не более 0,85 I. В целях унификации тормозов с при- водом от электрогидравлического тол- кателя применяют рычажные системы с переменным передаточным отношением В тормозах фирмы Демаг (ФРГ) типа «Доба» (рис 2 11, а, табл 2.10) изменение передаточного отношения рычажной системы достигается путем крепления штока привода в различ- ных отверстиях в приводном рычаге. В тормозах фирмы Шолтен (ФРГ) для изменения передаточного отноше- ния рычажной системы в пределах 1 : 2 служит регулировочный эксцентрик 1 (рис 2.11, б), установленный на тормоз- ном рычаге. С эксцентриком связан приводной рычаг 2 тормоза. При по- вороте эксцентрика при ручном регули- ровании тормоза изменяется расстояние между точками крепления рычага 2 и верхней тяги тормоза и, следова- тельно, тормозной момент, а в авто- матическом режиме компенсируются из- менения хода привода и износ фрик- ционных накладок. Рычажная система тормозов этой фирмы унифицирована для использования с приводами раз- личных типов, присоединительные и основные габаритные размеры тормозов даны в стандарте ФРГ DIN 15435. Рис. 2.10. Тормоз с электрогидравличе- ским толкателем В тормозах фирмы Крупп (ФРГ) верхняя тяга 3 (рис. 2 11, в) специ- альными гребенчатыми шайбами соеди- нена гребенчатым фиксатором 4 с тор- мозным рычагом. Тормоза снабжены автоматическим компенсатором износа фрикционных накладок. Верхняя тяга состоит из двух половин 7 и 10, соединенных в середине резьбовой стяж- кой 8. Свободный конец 6 тяги шарнир- но закреплен на рычаге 5 тормоза. Приводной рычаг 13 тормоза снабжен гребенкой 14, по зубьям которой устанавливается палец 15 привода ав- томатического компенсатора износа на- кладок. Второй конец 11 тяги 3 шарнир- но прикреплен пальцем 12 к рычагу 13, соединенному со вторым тормоз- ным рычагом. Палец 15 взаимодей- ствует со стенками паза серьги 16 обгонной муфты 9, связанной с винто- вой стяжкой 8. При сравнительно малом износе на- кладок палец 15 при работе тормоза перемещается в пазу серьги 16, не поворачивая муфты 9. При повышен- ном износе накладок приводной ры- чаг 13, связанный с пальцем 15, при замыкании тормоза поворачивается
46 Колодочные тормоза s Z одноштоковым электрогидравлическим толкателем
Тормоза с внешним расположением колодок 47 относительно шарнира крепления на тормозном рычаге на больший угол, и палец 15 поворачивает корпус муфты 9 совместно с винтовой стяжкой, сближая концы 6 и 11 тяги 3 и восстанавливая заданный установочный зазор между элементами фрикционной пары тормоза. Тормоза с приводом от электро- механических толкателей. Тормоза; это- го типа применяют в механизмах с вертикальным и с горизонтальным расположением тормозного вала. Тор- моз с приводом от толкателя ЭМТ-2, разработанный специальным конструк- торским бюро складского оборудова- ния, механизации и автоматизации складов, состоит из основания 1 (рис. 2.12, табл. 2.11), тормозных рыча- гов 4 и 9 с колодками 3 и уста- новочными винтами 2. Толкатель 7 с электродвигателем 6 крепят на ры- чагах 4 и 9 с помощью пальца 10 и полуосей 5. Для замыкания тормоза служит пружина 8. Износ фрикционных накладок компенсируется путем регулирования положения штока толкателя при вращении гаек 11. При отрегулированном тормозе шток толкателя должен быть выдвинут из корпуса на 10—20 % хода, считая от крайнего положения при выключенном двигателе. После окончания регулиро- вания тормоза вращением винтов 2 при включенном толкателе обеспечи- вают равенство установочных зазоров между колодками и тормозным шкивом. Тормоза с приводом от насоса вы- сокого давления. Для размыкания тор- моза (рис. 2.13) служит гидроцилИндр 4, работающий от отдельной насосной станции высокого давления (до 16 МПа). Корпус гидроцилиндра 4 шарнирно закреплен на верхнем конце тормозного рычага 1, а его шток — на верхнем конце рычага 5. Полости гидроцилиндра соединены трубопро- водами 6 с насосом 7 высокого давления. Ниже гидроцилиндра на рычаге 5 шарнирно закреплена тяга 3, проходящая в отверстии в пальце, установленном в рычаге 1. На свобод-
48 Колодочные тормоза Тормоза с внешним расположением колодок 49 2.9. Параметры тормозов типа ТКГ с двухштоковым электрогидравлическим толкателем Т-160Б Рис. 2.11. Тормоза с электрогидравлическим толкателем и изменяемым передаточным отношением рычажной системы: а — с рядом отверстий на приводном рычаге для крепления штока привода, б — с регули- ровочным эксцентриком, в —с гребенчатым фиксатором ном конце тяги расположена пружи- на 2, которая при отключении толка- теля сближает концы тормозных рыча- гов, замыкая тормоз. Тормоза электрических талей. Авто- матические тормоза электрических та- лей замыкаются под действием силы сжатой пружины, а размыкаются
50 Колодочные тормоза Тормоза с внешним расположением колодок 51 s s 2.10. Основные технические данные тормозов типа «Доба» D, мм Передаточное отношение рычажной системы при установке приводного рычага в положениях Тормозной момент, Н • м Масса тормоза с приво- дом, кг I II III IV V 200 2,9 3,6 4,6 5,6 7,1 90—112 20 250 4,5 5,5 7,0 9,0 1 1,0 132—315 25 315 4,5 5,5 7,0 9,0 11,0 219—710 35 400 4,5 5,5 6,7 8,5 11,0 475—900 52 500 4,5 5,5 6,7 8,5 11,0 750—1800 83 630 4,2 5,3 6,5 8,5 10,6 1500—4000 130 710 4,2 5,3 6,5 8,4 10,6 1900—4500 175 преимущественно электромагнитом, причем размыкающее устройство вы- полняется в виде кулачка или клина, связанного с якорем электромагнита. Колодочный тормоз (рис. 2.14, а) механизма подъема электротали грузо- подъемностью 5 т, изготовляемый Харь- ковским заводом ПТО им. В. И. Ленина, имеет привод от электромагнита 2 МИС-Е Замыкание тормоза обеспечи- вают две пружины 4. Тормозные колод- ки выполнены как одно целое с рычага- ми 3. Якорь электромагнита 2 соеди- нен с рычагом 7, снабженным паль- цем 1. Кулачок, имеющийся на конце пальца, расположен между винтами 6 с плоской головкой. При включении электромагнита 2 поворачивается па- лец /, кулачок которого раздвигает винты 6, отводя тормозные рычаги от шкива. Отход колодок от щкива ре- гулируется винтами 5 с контргай- ками 5. Для нормальной эксплуатации зам- кнутого тормоза необходимо обеспе- чивать постоянство зазора между по- верхностями кулачка и головками вин- тов, т. е. регулировать его по мере изнашивания фрикционных накладок. Тормоз аналогичной конструкции (рис. 2.14, б) применяют в асинхрон- ных трехфазных электродвигателях АОЭ-4, используемых в электроталях. Катушку 8 приводного электромагнита 9 включают параллельно статорной обмотке двигателя. В тормозах для двигателей серии АОЛ (рис. 2.14, в) для сохранения стандартных габаритных размеров дви- гателя ротор 15 укорочен или смещен в сторону выходного вала 14. В осво- божденном пространстве размещен вспомогательный ротор 13 шириной около 20 мм, который может свободно поворачиваться относительно вала ро- тора и статора двигателя. На конце втулки ротора 13 нарезана шестерня 10, находящаяся в зацеплении с зуб- чатым сектором 11, закрепленным на оси 12. Конец оси 12 выполнен в виде кулачка, расположенного между упорами 16 тормозных рычагов 17. При подаче напряжения на статорную обмотку двигателя оба ротора стре- мятся повернуться в одну сторону. Ротор 13 поворачивает зубчатый сек- тор 11, и кулачок размыкает тормоз. Крутящий момент ротора 13 пропорцио- нален силе пускового тока двигателя Рис. 2.13. Схема тормоза с приводом от иасоса высокого давления
2.11. Тормоза с электромеханическим толкателем типа ЭМТ-2 Размеры, ММ Тор- моз- ной Время раз- Время замы- Число вклю- Мощ- ность дви- От- ход ко- Мас- са тор- моза- D 6 S / т н /г с < 1 б 2 Ci В b d мо- мент, Н • м НИЯ, каиия, чений в час гате- ля, кВт лод- ки, мм при- во- дом, кг 200 5 6 425 180 422 160 390 175 48 350 171 95 13 200 0,15 0,2 1500 0,08 1 22 250 6 — 6 515 220 460 200 480 210 60 420 196 105 13 400 0,2 0,15 1200 0,08 1 36 320 8 — 8 60 260 560 250 600 260 80 520 210 135 18 900 0,2 0,25 1200 0,27 1 61 400 8 * 14 790 320 695 315 770 340 90 680 218 185 18 1600 0,3 0,3 1000 0,4 1,25 122 500 8 1 15 — 840 390 790 390 840 240 100 480 242 200 25 3200 0,35 0,4 1000 0,6 1,25 195 630 8 140 — 1020 470 1020 500 1000 300 130 600 287 240 33 6300 0,35 0,4 800 0,8 1,25 356 800 8 176 — 1240 550 1250 620 1300 380 180 760 335 320 38 12500 0,45 0,6 700 1,1 1,75 735 Колодочные тормоза Тормоза с внешним расположением колодок
54 Колодочные тормоза и достаточен для преодоления усилия замыкающих пружин 18 и сил трения в шарнирах рычажной системы. При работе двигателя ротор 13 остается неподвижным и удерживает тормоз в разомкнутом состоянии. При отклю- чении двигателя ротор 13 под действием усилия пружин 18 возвращается в ис- ходное положение, и тормоз замы- кается. Тормозной момент в зависи- мости от мощности двигателя состав- ляет 0,7—1,07 номинального момента двигателя. 2.2.3. Управляемые и комбинированные тормоза Управляемые тормоза. Регулирова- ние процесса торможения обеспечивает плавную остановку движущегося ме- ханизма независимо от кинетической энергии вращающихся и поступательно- движущихся масс. В грузоподъемных машинах, самоходных транспортных средствах, железнодорожном подвиж- ном составе, автомобилях и т. п. необходимость управляемого торможе- ния обусловлена требованием плавного нарастания замедления независимо от начальной скорости торможения и за- грузки транспортного средства. Разли- чают нормально закрытые и нормаль- но открытые управляемые тормоза. Для передачи управляющего усилия от оператора к приводному рычагу тормоза применяют механические, пневмати- ческие и гидравлические передаточные системы (см. гл. 7). Механические системы применяют тогда, когда тормоз расположен вблизи пульта управления. Пневматические системы состоят из громоздких и сложных аппаратов энергоснабжения (компрессора с двигателем, ресивера, воздушных фильтров и т. п.), поэтому в подавляющем большинстве конструк- ций для управления тормозами ис- пользуют простые безнасосные гидра- влические передачи с приводом от рычага или педали управления. Для тормозов большой мощности дополни- тельно применяют механические устрой- щва, облегчающие работу системы управления. В некоторых случаях ис- пользуют насосные гидравлические си- стемы с электрическим управлением. Расчет систем управления изложен в гл. 7. В конструкциях управляемых тор- мозов широко используют рычажные системы серийных автоматических тормозов. Конструкции тормозов раз- личных исполнений отличаются схема- ми рычажных систем (механическое управление) или конструкциями ра- бочих цилиндров гидравлических си- стем. В нормально закрытом тормозе с гидравлической системой управления для замыкания служит пружина 7 (рис. 2.15), а для размыкания и управляемого торможения — гидро- цилиндр 6, корпус которого шарнирно закреплен на тормозном рычаге, а шток связан с приводным рычагом тормоза. Полость гидроцилиндра трубопрово- дом 5 соединяется с полостью глав- ного цилиндра 3. При нажатии па пе- даль 2 рабочая жидкость под дав- лением подается по трубопроводу 5 в полость цилиндра 6. , Шток послед- него, преодолевая усилие пружины 7, поворачивает приводной рычаг, и тор- моз размыкается. Для возврата пе- дали 2 в исходное положение после снятия нагрузки служит пружина 4. Утечки из гидросистемы компенси- руются подачей жидкости из бачка 1. В нормально открытом тормозе с гидравлической системой управления при подаче рабочей жидкости под давлением в гидроцилиндр 7 (рис. 2.16) двуплечий рычаг 6 поворачивается от- носительно оси 5. Второе плечо рычага 6 соединено со штоком 1 тормоза, поэтому при повороте рычага 6 сбли- жаются тормозные рычаги 8 и 9 и тормоз замы,кается. Для его раз- мыкания служит пружина 16, помещен- ная в стакан 3. Для автоматической компенсации износа фрикционных на- кладок во внутренней выточке втулки 2
Тормоза с внешним расположением колодок 55 Рис. 2.16. Нормально открытый тормоз с гидравлической системой управления установлен упругий элемент 13, прижи- маемый прижиной 11 к штоку 1 через косую шайбу 12. В стакан 3, жестко соединенный со втулкой 2, свободно вставлено кольцо 14, прижимаемое пружиной 16 к установочному кольцу 15. При сближении рычагов 8 и 9 в процессе замыкания тормоза сфери- ческий упор 4, установленный на рычаге 8, нажимает на кольцо 14 и
56 Колодочные тормоза перемещает его влево, сжимая пру- жину 16. При этом зазор а между элементами 2 и 14 уменьшается. В про- цессе изнашивания фрикционных на- кладок элементы 2 и 14 при замы- кании тормоза постепенно сближаются, и при некотором износе кольцо 14 начинает упираться во втулку 2 и передвигать все устройство по штоку 1 влево, преодолевая силу трения между упругим элементом 13 и штоком, в результате чего достигается восстанов- ление прежних установочных зазоров. Упругий элемент 13 может пере- мещаться до упора гайки 17 в гайку 10, место установки которой на штоке 1 выбирают исходя из максимально до- пустимого износа накладок. Комбинированные тормоза. Комбини- рованные тормоза обеспечивают рабо- чее управляемое, автоматическое сто- порное и стояночное торможения меха- низма. В тормозе, выполненном на базе двух- колодочного тормоза типа ТКТ, электро- магнит 2 (рис. 2 17) типа МОБ (при ПВ=100%) в течение всего времени работы механизма включен и удержи- вает основную замыкающую пружину тормоза в сжатом состоянии. Рабочий цилиндр 7 шарнирно соединен с тормоз- ным рычагом и траверсой 3 тормоз- ного штока 4. С главным цилиндром 10 он соединен жестким 9 и гибким 8 трубопроводами. Компенсационный ба- чок 1 расположен выше уровня установки цилиндра 7. Для удаления воздуха из гидросистемы служит пере- пускной клапан 5 с дренажной труб- кой 6. В режиме управляемого тор- можения управление тормозом осуще- ствляется при нажатии на педаль. При прекращении подачи тока к катушке электромагнита 2 тормоз замыкается, независимо от положения педали управления, под действием уси- лия замыкающей пружины, и происхо- дит автоматическое стопорное торможе- ние механизма. В тормозе (рис. 2 18) с двумя приводными гидроцилиндрами при на- жатии на педаль управления рабочая Рис. 2.17. Комбинированный тормоз, выполненный па базе двухколодочного тормоза типа ТКТ
Тормоза с внешним расположением колодок 57 Рис. 2.18. Комбинированный тормоз с двумя приводными гидроцнлиндрами жидкость из главного цилиндра по- дается в рабочий цилиндр 4, шток которого сжимает замыкающую пружи- ну 3. После полного сжатия пружины гидравлический выключатель в системе управления тормозом замыкает элек- трическую цепь питания электромагнит- ного клапана. Пружина 3 остается сжатой, так как включенный стопор- ный клапан удерживает рабочую жид- кость в цилиндре 4. При освобожде нии педали управления вспомогатель- ная пружина 1 размыкает тормоз, и он становится управляемым нормаль- но открытым. Управляемое торможе- ние осуществляется при последующих нажатиях на педаль управления и обес- печивается гидроцилиндром 2. Тормоз- ной момент определяется усилием на- жатия на педаль управления. При прекращении подачи электроэнергии стопорный клапан отключается, рабо- чая жидкость выпускается из полости цилиндра 4, и тормоз автоматически замыкается под действием усилия пружины 3. Тормоз с приводом от двухъякор- ного электромагнита (рис. 2.19) снаб- жен электромагнитом с двумя катушка- ми и двумя якорями 1 и 4, оси вращения которых 2 и 3 расположены в верхней части корпуса электро- магнита, а нижние части якорей связа- ны с тормозным штоком 6, несущим замыкающую пружину 5. При выклю- ченном электромагните тормоз замкнут усилием пружины 5. При нажатии на педаль управления в катушку, связан- ную с якорем 4, подается ток. При этом якорь притягивается к сердечнику и дополнительно сжимает пружину 5, размыкая тормоз. При необходимости Рис. 2 19. Комбинированный тормоз с приводом от двухъякорного электромагнита
58 Колодочные тормоза управляемого торможения увеличивают усилие нажатия на педаль управления, уменьшая сопротивление в цепи пита- ния электромагнитов, что приводит к увеличению силы тока в катушке якоря 1. Колодки тормоза начинают прижиматься к тормозному шкиву, раз- вивая необходимый тормозной момент, пропорциональный усилию нажатия на педаль управления. При прекраще- нии нажатия на педаль управления обе катушки обесточиваются, и тормоз сно- ва замыкается под действием усилия пружины 5. 2.2.4. Тормоза специального исполнения Одноколодочные тормоза. В некото- рых случаях, например при больших диаметрах тормозных шкивов, стеснен- ных габаритных размерах механизма и т. п., применение тормозов с переда- точной рычажной системой связано с техническими трудностями их раз- мещения в машине. Для торможения механизма в этих случаях используют одноколодочные тормоза, обычно уп- равляемые, нормально открытые. Для исключения усилий, изгибающих тор- мозной вал, их устанавливают попарно, диаметрально противоположно по от- ношению к тормозному шкиву, а при- воды включают в общую схему управ- ления. В тормозе с пневматическим приво- дом (рис. 2 20, а) тормозная колодка 4 с фрикционной накладкой 3 шарнирно закреплена на качающемся рычаге 2, установленном в корпусе 6 тормоза. На пальце шарнира крепления колодки размещен толкающий рычаг 5, шарнир- но соединенный с тягой 8 Тяга 8 и приводной рычаг 7, соединенный со штоком пневмокамеры 1, установлены на шлицах общей оси поворота, закрепленной на корпусе 6. При подаче сжатого воздуха в пневмокамеру 1 происходит совместный поворот рычага 7 и тяги 8. Последняя через толкающий рычаг 5 прижимает тормозную колодку к тормозному шкиву. При выпуске воздуха из полости пневмокамеры 1 колодка 4 отходит от тормозного шкива под действием усилия возвратной пру- жины, установленной в корпусе пневмо- камеры. Корпус 18 (рис. 2.20, б) одно- колодочного тормоза с гидравлическим приводом укреплен на раме машины. Рис. 2.20. Одноколодочные тормоза с приводом: а — пневматическим; б — гидравлическим
Тормоза с внешним расположением колодок 59 Тормозные колодки 14 присоединены направляющей 9, которая скользит по полувтулкам 10, укрепленным в корпусе. В центре корпуса расположен при- водной цилиндр 13 с плунжером 15. Цилиндр опирается на корпус, а плунжер 15 — на направляющую 9. Для замыкания тормоза служат пру- жины 12. Отход тормозных колодок от шкива регулируется винтами 11. Для определения суммарного усилия затяж- ки пружин 12 в магистрали вспомо- гательного цилиндра 16 установлен манометр. При регулировании тормоза плунжер цилиндра 16 действует на опорную плиту 17, сжимая пружины 12. При достижении необходимой осадки пружины положение плиты 17 фиксируется винтами 18, а давление в магистрали цилиндра 16 уменьшается до нуля. Тормоз размыкается при подаче под давлением рабочей жид- кости в полость цилиндра 13. При этом плунжер 15 перемещает колодку 14 вместе с направляющей 9 от тормозного шкива. Тормозной элемент замыкается усилием пружин при вы- пуске рабочей жидкости из полости ци- линдра 13. Тормоза двухступенчатого торможе- ния. В некоторых механизмах для исключения больших динамических на- грузок при торможении сначала соз- дается малый тормозной момент, а за- тем он увеличивается до необходи- мого значения. Такой режим обеспе- чивает тормоз двухступенчатого тор- можения (рис. 2.21, а), выполненный на базе двухколодочного тормоза типа ТКТ. Он замыкается при действии основной пружины 9, а размыкается при действии электромагнита 6 типа МОБ, включенного параллельно электро- двигателю механизма. На тормозном рычаге 2 расположен электромагнит 1, имеющий независимую цепь питания. Якорь электромагнита 1 через шток 10 воздействует на двуплечий рычаг 4 с осью качания 3, укрепленной на рычаге 2. Верхний конец рычага 4 через штоки 8 соединен с двумя пружинами 5, имеющими опору на скобе пружины 9. При отключенном электромагните 1 шток 10 утоплен в отверстии в рычаге 2, и пружины 5 не действуют на скобу. При включе- нии электромагнита 1 рычаг 4 поворачи- вается и, воздействуя на скобу пружины 9 через пружины 5, создает дополни- тельный тормозной момент. Тормоз может быть снабжен фиксатором 7, прижимающим якорь электромагнита 6 к сердечнику, что обеспечивает раз-' мыкание тормоза без включения электро- магнита. В этом случае тормоз явля- ется нормально разомкнутым и замы- кается только при включении электро- магнита 1. В тормозе аналогичной конструкции (рис. 2 21, б) каждая из тормозных колодок 16 и 18 при включенных электромагнитах 11 и 22 прижимается к тормозному шкиву 17 под действием усилий замыкающих пружин 12 Эти пружины воздействуют на тормозные рычаги 23 и 24, имеющие оси поворота 15 и 19 на раме 20 тормоза. При включении обоих магнитов их якори через штоки 13 и 21 воздействуют на тормозные рычаги, поворачивая их и отводя колодки от шкива. Отход колодок от шкива регулируется винто- выми упорами 14. При торможении выключается один из приводных электромагнитов, и связанная с ним колодка прижимается к .тормозному шкиву. При обесточивании второго электромагнита прижимается к шкиву вторая колодка, и тормозной момент увеличивается до расчетного значе- ния. 2.2.5. Элементы тормозов Тормозные шкивы. В зависимости от места расположения тормоза в кине- матической цепи механизма различают тормозные шкивы (табл. 2.12, 2 13), установленные на консоли первичного или промежуточного вала редуктора, и тормозные шкивы-полумуфты (табл. 2.14, 2.15), установленные между
60 Колодочные тормоза Вид Б Рис. 2.21. Тормоза двухступенчатого торможения с приложением тормозного усилия: а — двусторонним; б— односторонним на первой ступени торможения
Тормоза с внешним расположением колодок 61 2.12. Параметры тормозных шкивов с цилиндрическим посадочным отверстием в Размеры, мм Масса, D О| Do D3 В в. В2 ь /! кг 100 85 45 28 60 50 40 8 31,3 1,8 50 5,1 65 35 80 10 38,3 G 160 140 70 80 40 50 110 70 55 12 14 43,3 53,8 6,9 7,5 65 35 80 10 38,3 9.2 200 180 70 40 НО 95 80 12 43,3 10,3 250 225 80 50 14 53,8 12 валом ротора приводного двигателя Шарнирные сочленения рычагов. и первичным валом редуктора. Тормоз- Долговечность механической части тор- ные шкивы выпускают с коническим моза во многом определяется долго- или цилиндрическим посадочным от- вечностью шарнирных сочле нений ры- верстием согласно ОСТ 24 290 06- -75. чагов Для ее повышения применяют Конструкции упругих втулочно-паль- конструкции с периодическим смазьь цевых муфт с тормозным шкивом ПО- ванием поверхностей трения (см. казаны на рис. 2.22. Их изготовляют рис. 2 9), антифрикционные втулки из в четырех исполнениях: 1— полумуфта бронзы, пластических масс или смеси и тормозной шкив с расточкой под фторопласта 4 с дисульфидом молибде- цилиндрический конец вала (см. эскиз на на металлической подложке, на- к табл 2 14), 2— полумуфта и ор- пример подшипники скольжения с мозной шкив с расточкой под кони- фторопластовым покрытием из метал- ческий конец вала, 3— полумуфта под лофторопластовой ленты по ТУ 27-01- цилиндрический конец вала, тормозной 01-1 — 71 Климовского машинострои- шкив с расточкой под конический тельного завода им. В. Н. Доенина конец вала, 4— полумуфта с расточ- (табл 2 16) Подшипники из метал- кой под конический конец вал а, тормоз- лофторопластовой ленты могут при- ной шкив с расточкой под цилиндри- меняться с пальцами из закаленной ческий конец вала. или незакаленной стали. Износостой-
62 Колодочные тормозе Тормоза с внешним расположением колодок 63 2.13. Параметры тормозных шкивов с коническим посадочным отверстием Размеры, мм Масса, кг D D{ D3 D3 d d\ В в, в2 В3 Й4 b II c 160 140 65 45 50 100 21,5 11 55 65 85 115 70 60 30 36 4 21,5 1,6 4,1 70 50 55 27,5 35 42 5 27,7 4,3 85 80 60 35,5 45 58 6 35,4 2,0 4,9 200 180 135 155 13 95 80 58 6 35,4 8,4 100 75 85 135 : 155. 49,5 70 82 12 48,7 9,2 250 225 85 105 60 75 60 85 135 155 35,5 13 85 45 58 6 35,4 13,8 13,5 185 17 135 155 - 49,5 13 115 70 82 12 46,7 14,5 14,4 21,3 185 17 1 10 80 155 13 185 17 23 Продолжение табл 2 13.- Размеры, мм Масса, кг D D, Dz D3 D, O5 d di В Bl Bz B3 B, b h c 300 275 215 130 95 125 90 100 1 55 59,5 13 145 145 105 16 58,55 25,5 185 17 25,4 215 300 295 110 125 80 90 85 100 155 49,5 13 17 115 70 82 12 ,48,7 23,8 185 23,7 215 155 59,5 13 145 95 105 16 58,55 68,55 26,2 185 17 26,1 45,3 215 185 400 370 130 100 185 165 215 45,2 245 21 105 215 64,5 17 21 3,0 48,6 245 48,6 275 140 110 1 10 215 69,5 17 48,5 245 21 48,4 275 155 120 125 245 79,5 21 175 115 130 20 77,9 50,4 275 305 кость шарнирного сочленения при ис- пользовании пальцев из незакаленной стали примерно на 14 % ниже, чем при использовании пальцев из закален- ной стали. Подшипники сохраняют работоспособность до температуры 250 °C. Выбирать подшипники необхо- димо с учетом допустимых значений pv (здесь р — давление в подшипни- ковом узле, v — скорость относитель- ного скольжения элементов подшип- никового угла) (табл. 2.17).
2.14. Параметры шкивов-полумуфт с упругими втулочно-пальцевыми (муфтами типа МУВП Тип U Д-Д Тип Размеры, мм Момент, Н-м Допус- тимая частота враще- ния, мин~ 1 Масса, кг Расчетный момент инерции вращающихся частей муфты, кг- М‘ D, (1 Вт В 5* b\ * L крутя- щий тормоз- ной тормоз- ного шкива полу- муфт ы Тип I Тип 11 18 22 18 75 42 13,25—10,25 — 84 94 32 - 6300 5600 3 0,009 0,008 . 3 Зак. 895 I 100 28 104 25 4750 0,01 с* 30 102 4000 25 104 130 0,012 II 160 22 28 22 42 1,25 1,75 104 55 100 5600 5 0,053 умоза с вне 1 4750 7 0,062 — 12—16 115 130 30 25 28 75 4000 0,057 160 — 1—5 , — 165 11 — 0,096 | Й £ I 200 28 25 95 42 — 2—6 , 125 250 4750 9 0,135 {расп&ло&сенме 1 30 32 145 4000 11 0,152 32 25 32 ' 165 240 12 145 130 10 165 240 11 38 35 3350 13 — к 0;077 * II 200 40 90 — 2—6 — 206 17 0,256 £ о Од О’ Л . I 200 42 42 55 — 17,5—21.5 226 450 48 48 55 42—48 700 3000 21 20 0,345
6Б Колодочною тормоза Продолжение табл 2.14 0707 0,939 0,952 1,105 1,132 i — '° | • 82 _ 04 ср 2650 § 1 7 7,5—3.5 । 55 ю оо 145 ю 45 1 50 55 60 65 оо 50 60 сО О 2.15. Параметры шкивов-полумуфт с зубчатыми муфтами типа МЗП Примечание Через дробь указаны максимальные значения / и d для цилиндри- ческой (в числителе) и конической (в зна- менателе') расточек. 2.16. Основные размеры подшипников (в’мм) из металлофторопластовой ленты Климовского машиностроительного завода им. В. Н. Доеиина Диаметр Длина под- шипника внутренний наружный 10 13 Ю; 12; 16 12 15 Ю; 12; 16; 20 15 18 10; 12. 25 16; 20; 16 19 10; 12, 25 16; 20, 18 21 12; 16; 32 20, 25, 20 23 16; 20, 40 25, 32, 22 25 16; 20, 40 25, 32; 25 : 28 16; 20, 40 25, 32; 30 33 20; 25, 50 32, 40; 32 37 20, 25, 50 32; 40, 36 41 25; 32; 40; 50, 40 45 32, 40; 50, 60 50 60 32, 40; 65, 70 50, 60,
Тормоза с внутренним расположением колодок & Исполнение 2 Исполнение 3 Исполнение 4 <7? Рйс. 2.22. Тормозные шкивы-полумуфты: а — типа I с упругой втулочио-палЬцевой соединительной муфтой, б — типа II с соеди- нительной муфтой, снабженной резиновыми вкладышами , „ 2 ‘7- Д<”1Устимыез»а2еиияР" 2.3. ТОРМОЗА С ВНУТРЕННИМ в МПам/с) для металлофторопластовых _ „_______ _ подшипников в паре со сталью РАСПОЛОЖЕНИЕМ КОЛОДОК, Заданная Опора с цилиндрическим подшипником продолжительность работы, ч 1000 : 10 000 С неподвижным ва- лом 0,565/0,88 0,425/0,67 С вращающимся ва- лом 0,88/1,06 0.67/0.85 С валом, совершаю- щим качательиые Движения относи- тельно лодш «линка 1,06/1,17 0,815/0,85 Примечание В числителе указа- ны значения ри для пальцев из закален- ной стали, в знаменателе — из незакален- ной 2.3.1. Общие сведения Тормоза с внутренним расположе- нием колодок, чаще называемые ба- рабанными, нашли широкое примене- ние в автомобилях, колесных трак- торах, электротягачах и прицепных транспортных средствах, где они хо- рошо вписываются в колесное про- странство Тормоз состоит из барабана, закрепленного внутри колеса на вра- щающейся его части или на веду- щей осн транспортного средства;, тор- мозного щита, жестко связанного с шасси автомобиля и несущего тормоз- ные колодки; тормозных колодок с 3*
:68 Колодочные тормоза фрикционными накладками; приводного устройства, размещенного на тормоз- ном щите и взаимодействующего с колодками; устройства для регулирова- ния зазора между фрикционными накладками колодок и барабаном. Две тормозные колодки, закреплен- ные на тормозном щите и имеющие одну или две степени свободы, под действием одного или двух приводных устройств, выполненных в виде гидро- цилиндров, поворотных кулачков или вдвижных клиньев, прижимаются к внутренней цилиндрической поверхно- сти трения барабана и создают силы трения и тормозной момент на колесе. Рис. 2.23. Силы, действующие в барабан- ном тормозе • 2.3.2. Особенности тормозов различных исполнений В табл. 2.18 приведены схемы на- иболее распространенных барабанных тормозов и указаны модели отечествен- ных транспортных средств, в которых они применены. Схемы классифи- цированы по числу колодок и степе- ней их свободы, числу и типу при- водных устройств. Колодку, имеющую одну степень свободы, устанавливают на оси, за- крепленной в тормозном щите, или помещают закругленным концом в его цилиндрическое гнездо (см. схемы /, //, И, VI, VII табл. 2.18). Колодка с двумя степенями свободы может по- ворачиваться вокруг геометрической оси, а сама ось — смещаться; такая колодка опирается закругленным кон- цом на скошенную поверхность тормоз- ного щита (см. схемы ///, IV, VIII табл. 2.18) и скользит по ней, или опирается на промежуточный элемент (обычно винтовой талреп, см. рис. 2.38), который может смещаться относительно тормозного щита (см. схему IX табл. 2.18). Самоустанавливаясь по внутренней цилиндрической поверхно- сти барабана, колодки лучше центри- руются и прилегают к поверхности трения, и поэтому элементы тормоза с рассматриваемыми колодками не требуют такой высокой точности изго- товления, как элементы тормоза с фиксированными колодками. Со стороны приводного устройства 2 (рис. 2.23) на концы колодок 1 и 3 действуют силы Р и Pi, прижимающие фрикционные накладки 4 к вращаю- щемуся барабану 5. Со стороны барабана на накладки действуют силы N и Ni, являющиеся результирующими сил давления dN и dNi и создающие силы трения /•'- и FTi, которые образуют тормозные моменты ,ИТ и Л1Т1 колодок 1 и 3. Силы трения /•’, и Fn действуют на колодки 1 и 3 по-разному: FT помо- гает силе Р прижать колодку к бара- бану, a Fyi — противодействует силе Pi, поэтому колодка / называется прижим- ной, а колодка 3 — отжимной. На ниж- ние концы колодок со стороны опоры действуют реакции Q и Q,. Всем барабанным тормозам присуще серводействие —-.увеличение тормозно- го момента за счет самоприжатия прижимной [одной или обеих (см. схемы IV и /X)] колодки при вращении барабана. Основными характеристиками бара- банных тормозов являются эффектив- ность и стабильность их работы. Эффективность тормозных механиз- мов оценивается коэффициентом, пред- ставляющим собой отношение силы трения /ф,- к силе Р:, приложенной
Тормоза с внутренним расположением колодоИ 69 2.18. Типовые схемы барабанных тормозов ' Схема тормоза П'-Ьк-’ю степеней j свободы колодок Приводное ус тройство Применение в транспортных средствах Число , Тип 1 1 Г идро- цилпндр Тормоза задних осей автомобилей ГАЗ-24, УАЗ-452, ГАЗ-66, тормоза пе- редних и задних осей автомобилей ГАЗ-53А, «Урал-375», герметичные тормоза автомобилей высокой прохо- димости I и о 1 2 Г идро- цилиндр Тормоза ' передних осей автомобилей ГАЗ-24, ГАЗ-66, УАЗ-452 Ш 2 1 Г идро- цилиндр Тормоза задних осей автомобилей ЗАЗ-968, ВАЗ-2101, ВАЗ-2103, «Моск- вич-2140», электротягачей, электропо- грузчиков, портальных автомобилей 2 2 г идрб- цилиндр Тормоза передних осей автомобилей ЗАЗ-968 г 1 1 Кулачковый .механизм Тормоза автомобилей КамАЗ, МАЗ-500, полуприцепов ЧМЗ.АП, тормоза задней оси автомобиля ЗИЛ-13’0 И 1 1 Кулачковый механизм Тормоза автомобилей КрАЗ-257, тор- моза передних осей автомобилей ЗИЛ-130, тормоза ведущих полуосей тракторов К-700 и Т-125 1 1 Кулачковый механизм Тормоза ведущих полуосей тракторов МТЗ-5МС и МТЗ-5ЛС я 2 1 Клиновое устройство Стояночный тормоз автомобиля ГАЗ-53А и ГАЗ-66 S 2 1 Г идро- цилиндр или эычажный механизм Герметичные тормоза автомобиля ГАЗ, стояночный тормоз автомобиля МАЗ-500А
то ,Колодочные, тормоза, Рис. 2.24. Зависимость коэффициента эффективности барабанных тормозов, вы- полненных по схемам /, II, V, VI, IX, от коэффициента трения (штриховая линия — при движении задним ходом) к колодке со стороны приводного устройства. Коэффициенты. эффективности пары трения С„ и тормоза в целом Ст Сп = Л,/Л = .Мт,-/(г6Р,), C,= ^/Pj. = MT/ [гб(Р, + Р2)] = = (Я, + ЛМ/ [мл + ЛЛ- Коэффициент Ст зависит от следую- щих параметров: от коэффициента К, выражающего отношение суммы нормальных сил Ад и N?, действующих при невращающемся барабане, к сумме сил Pi и Р2: К= коэффициент К зависит от конструктивных параметров торм'оза (с, й|, Гц, a, cci — см. рис. 2.26) и определяется по уравнениям равно- весия колодок, от конструктивного показателя само- усиления Sk; для тормозов с прижим- ными колодками Зк> 0, и чем больше по абсолютной величине Зв, тем больше при прочих равных условиях эффект самОусиления тормоза; для тормозов, у которых силы трения F„ стремятся ослабить тормозной’ момент Мг, напри- мер, для тормозов с двумя отжимными колодками, Sk<0; от коэффициента трения j пары фрикционная накладка — барабан, из- менение его по-разному влияет на изменение тормозного момента и ста- бильность работы тормозов в зави- симости от cxervibt, по которой они выполнены (рис. 2 24 [16) и рис 2 25 [34]). При равных условиях (одинаковых геометрических размерах, коэффициен- тах трения / и суммах сил Р,) наиболее эффективным является тормоз, выпол- ненный по схеме IX (см. табл. 2.18), имеющий две последовательно соеди- ненные прижимные колодки; затем следуют тормоза, выполненные по схемам IV, II, 111, 1, V и VI. Значения коэффициентов К и SK приведены в описаниях тормозов,. Коэффициент эффективности тормо- зов, у которых Зв для обеих колодок имеет одинаковый знак (обе колодки отжимные или обе прижимные — тормоз типа I) [34], Cri = Kf/^-fSKy, для тормозов с различными по знаку для обеих колодок — тормоз типа II: Рис. 2.25. Зависимость тормозного момента от коэффициента трения для тормозов автомобиля МАЗ-500: 1 — с гидроцилиндром, 2 — с разжимным кулаком; 3 — при движении задним ходом; --------------— при распределении дав- ления по длиие колодки по синусоидаль- ному- закону (p = pmaxsin а),------------ при равномерном распределении давления (р = const)
Тормоза с вш/трЛиним' расположением колодок 74 Для оценки самоусиления тормозов служит коэффициент S, учитывающий 'их конструктивные параметры (/<) и особенности (S,.), и коэффициент трения f, и равный отношению суммы нормальных сил 2, Действующих на фрикционную поверхность тормоза при вращающемся барабане, к сумме соот- ветствующих сил Nt 2 при невращаю- щемся барабане [34]: 's^ZN'/T.N=ZN''/KZP^Cr/{Kn- Для тормозов типа I и [I 31I=crII/(Kf) = i/(i -psi). Коэффициенты самоусиления неко- торых барабанных тормозов, вычислен- ные при условии, что суммы сил Р. равны, геометрические параметры оди- наковы, а коэффициенты трения ( = 0,3, приведены ниже. Схема тормоза (см табл. 2.18) - < 1X111 II S ' • • • - . 3,3 2,3 1,8 0.9* * При заднем ходе ' Тормоза с высоким коэффициентом самоусиления имеют низкую! стабиль- ность, при их работе чаще возникают вибрации, писк [16]. При снижении коэффициента трения наиболее резко уменьшается тормозной ;момент у тор- мозов, выполненных по схеме IX (см. табд. 2.18), затем — у тормозов, выполненных по схемам //, 7, V. VI. Особенно резко падает тормозной момент у тормозов, выполненных по схеме // (примерно в 3—4 раза), при перемене направления вращения бара- бана (движении задним, ходом). Стабильность работы тормоза харак- теризуется коэффициентом, относитель- ной чувствительности е. выражающим процентное изменение тормозного мо- мента М, при изменении коэффициента трения f на 1 %. Длр тормозов типов I [34] и II [ ®i.— — 5([ (I 4-^). Для обеспечения стабильной работы тормозов рекомендуется (прй / = 0.35) принимать 5( ц = 1,3. Из-за резко переменного режима работы автомобильных тормозов, при- водящего к термическим деформациям их элементов, непрерывно изменяются значения таких дестабилизирующих факторов, как коэффициент трения f, величина (угол обхвата накладок Р) и положение (угол несимметричности накладок у относительно оси макси- мального давления) зоны контакта (см. рис. 2.26), в связи с чем рекомен- дуется [14] применять фрикционные материалы с невысокими (0,25—0,35), но стабильными коэффициентами тре- ния и уменьшать углы обхвата р, обеспечивая при этом положительную несимметричность накладок. Положи- тельной несимметричностью называют смещение биссектрисы угла р относи- тельно оси максимального давления (перпендикулярной линии, проходящей через центры поворота колодки и барабана) «против хода», отрицатель- ной — смещение «по ходу». При выборе тормозов из условий обеспечения высокой эффективности или стабильности предпочтение следует отдавать тормозам с высокой стабиль- ностью, причем нежелательно исполь- зовать на одном и том же автомобиле тормоза разных типов, имеющие неоди- наковый коэффициент относительной чувствительности е. Сравнение основных свойств тормо- зов, приведенных в табл. 2.18, позво- ляет сделать вывод о целесообразности применения того или иного тормоза для определенных транспортных средств. Так, тормоза, выполненные по схемам / и /// (с относительно невысоким коэффициентом эффектив- ности), устанавливают на задних осях легковых и легких грузовых автомоби- лей, не имеющих иногда усилителей в приводной части тормозной системы; // и IV (с более высоким коэффйциен-
72 Ко/ррдоч-кые тормоза roi^ эффективности).-—на передних,, более энергонагружениых при, .тормо- жениях осях тех же автомобилей; У— VII — в средних и тяжелых авто- мобилях, а также в тракторах (обычно имеющих пневматический привод тор- мозов и, кулачковые или клиновые 'разжимные устройства), как наиболее стабильные (в том числе и при движе- нии задним ходом), а также обеспечи- вающие более равномерный износ фрикционных накладок; IX (с наиболее высоким коэффициентом самоусиления, но наименьшей стабильностью) — в ав- томобилях в качестве стояночных. 2.3.3. Расчет тормозов При расчете устанавливают зависи- мость между тормозными моментами, создаваемыми колодками, ц силами, прижимающими колодки к барабану. Колодка 1 (рис. 2.26, а) с элемен- Рис. 2.26. Расчетная схема: а — колодки; б — тормоза тарной площадкой 3 на фрикционной накладке 4 прижимается к тормозному барабану 2 силой Р.. Со стороны барабана на площадку 3 действуют сила давления dN = prr,bnda и сила трения " dF7 = j dM; -момент от силы трения dMy = г6 dFy = jrzbi:p da (где р — давление на элементарную площадку; Ь„ — ширина фрикционной накладки). Давление распределяется по длине колодки 1 по синусоидальному закону, т. е. p = pmax since (где ртах — макси- мальное давление), если фрикционный барабан и тормозные колодки абсо- лютно жесткие, фрикционная накладка идеально приработана к барабану, деформация фрикционной накладки подчиняется закону Гука. Синусоидальный закон распределе- ния характерен для служебных тормо- жений; при торможениях с большей интенсивностью из-за увеличения де- формаций колодок и барабана, при- обретающего овальную форму, он искажается и приближается к равно- мерному, т. е. p = const. Тормозной момент при синусоидальном законе распределения давления Мт = (гбЬ„ртах (cosao — cosai); при p = const Мг = [г1Ь„р$, где Р — угол обхвата фрикционной на- кладки, в рад при любом законе распределения давления [определяем через равнодей- ствующую W всех элементарных сил dN, приложенную в точке А (рис. 2.26,6), координаты которой определяются при- веденным радиусом р и углом S] [13]: _______________fP(at+c)p________ А1Т —/А'р —с (.cos sjn §ycos e±/'p ’ (2.1) где знак минус в формуле (2.1) прини- мают для прижимной колодки, плюс —• для отжимной, р, 6, 9 — см. на рис. 2.26,6. При этом для синусоидального закона распределения давления
Тормоза в внутренним расположением колодок 73 М = lpmax^rc V(cos 2cio — cos 2а।)2 + ’ ’ ' 4 4-(2(3 4-sin 2а,> — sin 2cci)2; 4 (cos «о — cos а,) гр Р = —’ ->/(cos 2ссо —cos 2tzi)2 +(2p-|-sin 2ао —sin 2cci)5 cos2cto — cos2ai 2p-]-sin2ao — sin2a. для равномерного распределения дав- ления N = pb„rc, -\/(sin —sin ао)' (cos а<>— cos а))2; р = ~ —..... -- -; y(yin а, — sin ao^ + tcos ан — cos а,)- , „ sin а, — sin ао tg б =--------------. cos а» — cos os। При расчете барабанных тормозов следует проводить проверку на отсут- ствие самозаклинивания колодки (гра- фически или аналитически). При про- верке графическим способом в выбран- ном масштабе строят все силы, дей- ствующие на колодку. Если линия ^равнодействующей R (рис. 2.26, б) проходит выше центра Oi опорного пальца колодки, то возможность само- заклинивания исключена. При йнали- тическом способе проверки принимают создаваемый колодкой тормозной мо- мент бесконечно большим, при этом знаменатель в формуле (2.1) обращает- ся в нуль. Колодка не будет самозаклиниваться, если соблюдается неравенство с (cosfi + /sin 6)/cos0 — /'(>> 0 или ! <.с cos б/((> cos 6 — с sin 6) (2.2) Для полной гарантии отсутствия самозаклинивания колодок значение ccos 6/(pcos0 — c sin 6) должно быть не менее 0,5. Зависимости тормозных моментов от сил, прижимающих колодки к барабану, и соотношения этих сил и тормозных моментов на прижимных и отжимных колодках в тормозах, выполненных по наиболее часто применяемым схемам, приведены ниже, после описания кон- струкции конкретного тормоза. Тормоза рассчитывают в такой после- довательности. 1. По заданной интенсивности тор- можения (т. е. по замедлению) и кон- структивным параметрам' транспорт- ного средства определяют сумму тор- мозных моментов: Z £ Мт1 =фТ/&) срГ , (=1 где z —число осей с тормозными колесами; ау —• расчетное замедление (рекомендуется принимать ат— (1,3-4-1,5) avtT [3], где aVCT см в п. 1); g— ускорение свободного падения; <9тр С], — полный вес транспорт- ного средства; г—радиус качения колеса. Для прочностного расчета тормозных механизмов суммарный тормозной" мо- мент определяют по уравнению z £ MT, = <pGTp срг, 1 где ср = 0,7 -4- 0,8 — коэффициент сцепления для наилучших дорожных условий (сухая бетонированная дорога). 2. Определяют моменты на отдель- ных осях транспортного средства. Для двух- и трехосных (с балансирной подвеской) средств тормозные моменты на передних Мг] и задних Мг> (или М^ + Мтз) осях Д4Т। = (а^/ g) ^r(b -\-aJi /g) / L\ (a. Ig) GiP C1,r (а —ат/г / g) / L, где а и b — расстояния от центра тяжести транспортного средства соответственно до передней и задней осей, h — высота центра тяжести транспортного средства от дороги, L—база транспортного средства.
П КолоОочмые тормоза Для транспортных средств с колесной формулой 8К8, 10КЮ принимают рав- ное распределение тормозных момен- тов по колесам, т е. Z Мг1 = Мт2= ... =М„= £ M.I/2Z. / = 1 3. Выбирают схему тормоза и его основные размеры гб, ai, с, а(), (г, Т. (см. рис. 2.26). Схему тормоза опреде- ляют исходя из необходимого тормоз- ного момента, обеспечения его стабиль- ности, вида транспортного средства, его параметров и конструктивных особенностей (типоразмера колеса, типа тормозной системы, необходимости совмещения рабочих и стояночных тормозов и. т. п ), а также эксплуата- ционных требований и условий. Размеры а,, с и 0 выбирают для каждого типа тормоза по конструктив- ным соображениям. Начальный угол осо и угол (J обхвата фрикционной накладки обычно принимают [3] ац= (25-4-30)°; Р= (90-4- 130)°. 4 Определяют необходимые усилия Р и Pt и тормозные моменты, созда- ваемые каждой колодкой, и реакции опор (см далее, при описании конкрет- ных конструкций тормозов) 5. Проводят проверку на отсутствие самозаклинивания колодок по форму- ле (2.2). 6. Выполняют тепловой расчет тор- моза (см. гл. 8). -7. Рассчитывают элементы тормоза и привода на прочность ( см. гл. 7) 2.3.4. Типовые конструкции тормозов Тормоза, выполненные по схеме 1. В этих тормозах две колодки 6 (рис. 2.27, а) нижними концами установлены на эксцентриках 22 опор- ных пальцев 14, закрепленных в тор- мозном Щите 4 и снабженных накладкой 23. Верхние концы колодок, стяги- ваемые пружиной It, прижаты к опор- ным штифтам двух поршней 9 с уплотняющими кольцами двустороннего рабочего гидроцилйндра /, закрытого с обоих концов резиновыми чехлами Цилиндр закреплен на тормозном щите В боковом направлении каждая колод- ка фиксируется пружиной 18 с двумя шайбами, установленными на шпильке 21, закрепленной в ' тормозном щите. Пружина прижимает ребро 19 колодки к опорному Штифту 20, также закреп- ленному ,в тормозном щите. Тормозной барабан (на рисунке не показан), выполненный , из чугуна, соединен при отливке со стальным диском и при- креплен к фланцу ведущей полуоси. Для ручного управления тормозом на задней колодке шарнирно, на пальце 12, подвешен разжимной рычаг 13, связан- ный со второй колодкой разжимным стержнем 10 с рычагом 15, соединенным с колодкой шарнирно на пальце 7. В колодке около рычага установлен регулировочный эксцентрик 16 Каждый поршень рабочего гидро- цилиндра тормоза снабжен устрой- ством для автоматического регулирова- ния зазора между барабаном и фрик- ционной накладкой 17, представляю- щим собой пружинное разрезное кольцо 8, запрессованное с усилием 503—600 Н в цилиндр, в который входит хвостовик 3 поршня, снабнсенный буртом. Между кольцом и буртом поршня в разомкну- том состоянии имеется зазор Д = = (1,94-2,06) мм, определяющий зазор между барабаном и фрикционной накладкой кблодки. При появлении увеличенного (большего, чем А) зазора вследств-ие изнашивания фрикционной накладки поршень при очередном торможении перемещается на величину, большую, чем зазор А, подтягивает за собой пружинное кольцо и, таким образом, восстанавливает номинальный установочный зазор, компенсируя износ накладки. Поршень может быть вынут из кольца без его выпрессовки — пово- ротом на 90° до совмещения буртов хвостовика с пазом 2 кольца S. Гидроцилиидр снабжен вентилем 5 для удаления воздуха
Тормоза с вы&греяяам -рж/юя-ожением колодок 75 Рис. 2.27. Тормоз, выполненный по схеме 7: а — конструкция, б — расчетная схема Рис. 2.28. Тормоз для больших тормозных моментов, выполненный по схеме /
Цо,лодочные -тормоза При больших тормозных моментах (20—30 кН-м) тормоза, выполненные по схеме /, имеют конструктивные отличия, заключающиеся в исполнении опорных пальцев 5 (рис. 2.28), колодок 2, применении сдвоенного гидроци- линдра 3 двустороннего действия, рас- положенного горизонтально, и эксцент- риков /, закрепленных на тормозном щите 4 у каждой колодки (для периоди- ческого ручного регулирования зазо- ров между фрикционными накладками и барабаном), а также отсутствии механизма привода стояночного тормо- за, который выполняют в виде отдель- ного тормозного механизма Тормоза, выполненные по схеме /, имеющие одну прижимную и одну от- жимную колодку, получили довольно широкое распространение из-за высокой стабильности работы при небольшом коэффициенте самоусиления (при ) = = 0,35; p,=p2=110° и Т1=у2 = 0° 5=1,34 [14]), простоты механизма (имеющего один колесный гидро- цилиндр) и его сравнительно малой стоимости; отсутствия сил, нагружаю- щих опорно-приводную систему (вслед- ствие равенства сил Pi и р-> — см. рис. 2.27,6); высокого КПД (до 0,98) приводного устройства; про- стотыгсовмещения стояночного тормоза с рабочими тормозами. - Силы Pi и Рг в тормозах, выполнен- ных по схеме /, равны, однако тормозной момент прижимной колодки в 2—3 раза больше тормозного момента отжимной. Соответственно больше и удельная энергонагруженность Д>л и износ фрик- ционной накладки прижимной колодки. При [ = 0,35 в тормозе, имеющем накладки с соотношением углов обхвата ₽э/р1=0,725 (где 0, и 02 — углы обхвата прижимной и отжимной коло- док), отношение удельных энерго- нагруженностей Дуд|/Дуд2 = 2,15 (где ДуД|.и Луд2 — энергонагруженности при- жимной и отжимной колодок) [14]. Поэтому на основании опыта эксплуа- тации для обеспечения одинакового срока службы накладок обеих колодок увеличивают толщину фрикционной накладки прижимной колодки, умень- шают толщину или площадь (путем уменьшения длины) фрикционной на- кладки отжимной колодки (тормоза автомобиля ГАЗ:53А) или применяют рабочий гидроцилиндр с двумя разными по диаметру поршнями, меньший из которых создает уменьшенную привод- ную силу на прижимной колодке. В тормозах с гидроцилиндрами, имеющими одинаковые поршни [3], Р, = Р2 = Л1Т f(ai+c)p —----------------------[- —=-(cos 6 + f sin 5) — fp cos 0 1 1 j_______________________ ^Je(c°sS + f sin 6) + fp Коэффициент эффективности такого тормоза [36] c=w(i-m где К = lat 4-с)/ГбА и Sk = B/A. При равномерном распределении давления по фрикционной накладке с cos (ао 4-9) — cos (а, + 0) Г-6 СС|—Ио с sin (<z। 4-0) — sin (ао4-О) о = 1-----------'--------------; ге а । — а() при синусоидальном ^_с sin 2 (ао 4-0) —Sl'n 2 («1-)-0) 4- rt, 4 [cos (ao4~0) — -]-2 (a, — os,,) — cos (a । 4-9)1 В = 1 — 7^—[cos (a04-0)4-cos (os। 4-6)]. Zf 6 ' Коэффициент относительной чувст- вительности [34] e = (\+pSl)/(\-[2Sl). Обозначения, приведенные в фор- мулах, даны на рис. 2.26 и 2 27, б.
Тормоза с внутренним расположением колодок 1ST Рис. 2.29. Тормоз, выполненный по схеме // а — конструкция; б — расчетная схема Формулы для определения р и 6 приве- дены в п. 2.4. Тормоза, выполненные по схеме II. В этих тормозах каждая колодка 2 (рис. 2.29, а) одним концом уста- новлена шарнирно на латунном ре- гулировочном эксцентрике 9 опорного пальца 8, закрепленного гайкой в тормозном щите 3. Другой конец каж- дой колодки под действием стяжной пружины 6 упирается в опорный штифт поршня 5 отдельного гидро- цилиндра 4 одностороннего действия. Чугунные корпуса гидроцилиндров при- креплены к тормозному щиту опорными пальцами 8 колодок. В каждом цилиндре размещен отлитый из алюми- ниевого сплава поршень 5 с двумя уплотняющими кольцами. Гидроци- линдры соединены между собой труб- кой (на рисунке не показана), защи- щены снаружи резиновыми чехлами и снабжены вентилями 7 для удаления воздуха. К верхнему цилиндру при- соединена тормозная магистраль. Узлы / удержания колодок в поперечном направлении этого тормоза аналогичны таким же узлам тормозов задней оси автомобиля ГАЗ-24 (см. рис. 2.27, а; сечение В—В); одинаковы и их уст- ройства для автоматического регулиро- вания зазоров между фрикционными накладками и барабаном, встроенные в поршни гидроцилиндров, и способ фиксации опорных пальцев 8 от- носительно "эксцентриков 9 (см. рис. 2.27, а; сечение Е—Е). Тормоза, выполненные по .схеме II, имеющие две прижимные колодки (при вращении барабана вперед и обе — отжимные, при вращении его назад), применяют на передних осях легко-
Колодочные торлюза вых и легких - грузовых автомобилей вследствие высокого коэффициента самоусиления, быстро растущего' по мере увеличения коэффициента трения f (при / = 0,35; pt=₽2=il0° и у, = у2 = = 0“ - 8 = 2,14), а также равенства тормозных моментов на обеих колод- ках, их одинаковых энергонагружеп- ности и износе. Однако из-за на- личия двух гидроцилиндров стои- мость их изготовления более высокая, и они неудобны для совмещения сто- яночного тормоза с рабочими тормоза- ми. При работе тормозов -чаще воз- никают вибрации и писк, а во время движения транспортного средства зад- ним ходом коэффициент эффектив- ности их резко (примерно в 4 раза) уменьшается Силы Р| и Рг (см. рис. 2 29, б) в тормозе, выполненном по схеме //|3[, Р, = Р.= ___________Л1т___________________ 2/ (а, +с) р [—q(cos б + f sin SWp] Коэффициент эффективности тормоза с двумя прижимными колодками С — = /(//(1 —fSi). выражения для опре- деления К и 5 приведены выше. Коэффициент относительной чувстви- тельности е=1/(1—/5;,) — при движе- нии транспортного средства вперед и е' = 1 / (I ф-/5(.) — при движении его на- зад (когда обе колодки становятся отжимными). Тормоза выполненные по схеме III, Две самоустанавливающиеся колодки / тормоза (рис. 2 30, а) опираются нижними "концами на кронштейн 8; закрепленный на тормозном щите 23, а верхними — на штифты 11 поршней 12 приводного гидроцилиндра 5 дву- стороннего действия, также присоеди- ненного болтами к тормозному щиту Нижние и верхние концы колодок стягиваются пружинами 9 и 4. От бо- ковых перемещений колодки фикси- руются закрепленными в щите опор- ными штифтами .20 с пружинами 19 На обеих колодках прикреплены фрик- ционные накладки 2. Зазор между фрикционными накладками и бараба- ном регулируется эксцентриками 7, смонтированными на щите; головки эксцентриков выведены на внутреннюю поверхность тормозного щита. Тормоз- ной щит 23 прикреплен болтами к фланцу заднего моста. Тормозной бара- бан 22 отлит из алюминиевого сплава и снабжен снаружи охлаждающими ребрами; в качестве рабочей поверх- ности используется чугунное кольцо 21, заделанное в обод барабана. Барабан прикреплен вместе с диском колеса 18 к фланцу полуоси 17. Между поршня- ми 12 гидроцилиндра установлены разжимная пружина 13, упорные шайбы и уплотнительные кольца 14 В средней части гидроцилиндра 5 подведена труб- ка тормозной магистрали и ввернут вентиль 15 для выпуска воздуха. Сна- ружи поршни защищены резиновыми чехлами. На задней колодке шарнирно иа пальце 10 смонтирован разжимной рычаг 3 с распорной планкой 6 ручного стояночного тормоза. Приводной трос 16 присоединен к нижней части рычага и выведен на внутреннюю поверхность тормозного щита В последнее время на месте регу- лировочных эксцентриков устанавли- вают устройства для автоматического регулирования зазора между фрикцион- ными накладками и барабаном (см. рис 2 30, б), состоящие из втулки 30, размещенной в радиальном отверстии ребра у каждой колодки, пружины 26 с опорной шайбой 27, двух фрикцион- ных колец 28. и 29, гайки 25 и пальца 24 с шаровой головкой, закреп- ленного на тормозном щите. Пружина 26, затянутая до создания необходи- мого усилия гайкой 25, навернутой на резьбу втулки 30, плотно поджимает втулку и фрикционные кольца к ребру колодки. Между втулкой и головкой пальца предусмотрен зазор А, равный необходимому зазору между фр'икцион-
Тормоза с внутренним расположением колодок. етэ
80 1 Колодочный' тормоза ной Накладкой и тормозным барабаном. При торможении колодка обычно сме- щается на величину не более зазора А. В случае увеличения зазора между барабаном и фрикционной накладкой сверх допустимого (вследствие из- нашивания накладки) колодка, сме- щаемая поршнем гидроцилиндра, до- водит втулку 30 до упора в шаровую головку пальца 24, который сдвигает втулку вместе с фрикционными на- кладками, и таким образом вос- станавливает необходимый зазор между фрикционной накладкой и барабаном. По схемному исполнению (одна ко- лодка прижимная, вторая — отжимная) эти тормоза аналогичны тормозам, вы- полненным по схеме / (см. табл. 2.18), поэтому применяются также в основ- ном на задних осях легковых автомо- билей (ЗАЗ-968, ВАЗ-2101. ВАЗ-2103) и имеют такие же преимущества (см. тш. 2 3 4). Поскольку колодки этих тормозов плавающие (самоуста- навливающиеся), они не требуют такой точности изготовления, как колодки тормозов, выполненных по схеме / Тормоза, выполненные по схеме IV. Колодки 8 (рис. 2.31) тормоза —пла- вающие, самоустанавливающиеся, обе — прижимные; каждая управляется отдельным приводным гидроцилиндром 6 одностороннего действия. Один конец колодки упирается в штифт 10, за- прессованный в поршень 11, а другой — в корпус гидроцилиндра второй колод- ки. Колодки стягиваются двумя пружи- нами 7. От боковых смещений каждая колодка удерживается пружинным при- жимом 2, прикрепленным к тормозному щиту 5 и прижимающим колодку к опорной стойке 4. Чугунный барабан 3 при отливке скреплен со стальным диском /, который присоединен к сту- пице колеса. Корпус гидроцилиндра 6, отлитый из чугуна, закреплен двумя болтами непосредственно на стойке передней подвески, что разгружает щит от тормозных усилий. Полости обоих гидроцилиндров соединены между собой наружной трубкой: к одному из цилиндров присоединена трубка тормоз-
Тормоза с внутренним расположением колодок 81 Рис. 2.32. Тормоз, выполненный по схеме V ной магистрали, а на втором рас- положен вентиль для выпуска воз- духа. Устройство для автоматического ре-, гулирования зазоров между фрикцион- ными накладками и барабаном встрое- но в каждый гидроцилиндр и состоит из разрезных - пружинных колец 13, запрессованных в гидроцилиндры с усилием 400—500 Н. В прямоугольную резьбу колец ввернуты хвостовики 12 поршней 11, причем толщина ниток резьбы их ..меньше, чем в кольцах, и поэтому в резьбовом соединении образован осевой зазор 1,2—1,5 мм. При отсутствии износа фрикционных накладок 9 поршни гидроцилиндров, воздействуя на колодки во время тор- можения, перемещаются на величину, не превышающую этот зазор. В случае появления износа и увеличения зазора между фрикционной накладкой и ба- рабаном выше допустимого поршень при очередном торможении смещается на большую величину и, выбрав зазор в резьбе, перемещает за собой (на величину износа) кольцо 13, автомати- чески восстанавливая необходимый за- зор между фрикционной накладкой 9 и барабаном 3. По исполнению (обе колодки при- жимные при вращении барабана вперед и обе —-отжимные при вращении барабана назад) эти тормоза анало- гичны тормозам, выполненным по схеме //, поэтому . применяются также в основном на передних осях легковых автомобилей (ЗАЗ-968) и имеют такие же преимущества и недостатки. По- скольку колодки выполнены самоуста- навливающимися, они не требуют та- кой точности изготовления, как колод- ки тормозов, выполненных по схеме //. Тормоза, выполненные по схеме V. Внутри литого барабана 1 (рис. 2.32) расположены две колодки 4, стянутые двумя пружинами 6. Одним концом каждая колодка свободно опирается на эксцентриковый палец 7, не охватывая его целиком, другой конец колодки снабжен роликом 13 и прижат к раз- жимному профилированному, имеюще-
$2 Колодочные тормоза му спиральные поверхности кулаку 12. Пальцы 7 и кулак 1-2 смонтированы на тормозном щите 2, закрепленном на фланце заднего моста 3. Вал 14 разжимного кулака 12 установлен в тор- мозном щите на антифрикционной втул- ке 15 и через насаженный на его шлнц'евой конец рычаг 11 связан со штоком 10 тормозной пневмокамеры 8, закрепленной на кронштейне 9. Колодки тормоза литые, чугунные; прикреплен- ные к ним фрикционные накладки 5 — профилированные, с наибольшей тол- щиной в средней части колодки. В пери- од эксплуатации зазор между бараба- ном и фрикционными накладками коло- док устанавливается с помощью червяч- ного регулировочного механизма, раз- мещенного в рычаге 11, а при замене колодок — дополнительно поворотом эксцентриковых пальцев 7. Тормоза, выполненные по схеме V, имеющие одну отжимную и одну при- жимную колодки (свободно опи- рающиеся на оси) и приводимые в действие фиксированным разжимным кулаком, получили широкое распростра- нение на грузовых (КамАз, семейство ЗИЛ), тяжелых автомобилях (МАЗ- 500), а также на полуприцепах (ЧМЗАП-9990) благодаря высокой ста- бильности в работе, возможности созда- вать значительные приводные усилия при малых габаритах внутрибарабан- ного разжимного механизма, отсут- ствию дополнительных нагрузок иа под- шипники колеса (вследствие равенства нормальных сил Ni и N?, действующих на барабан со стороны колодок), равенству тормозных моментов при движении транспортного средства вперед и назад. Колодки тормозов этой схемы имеют равные перемещения, определяемые формой разжимного кулака, вследствие чего равны тормозные моменты, соз- даваемые обеими колодками, энерго- нагруженности и интенсивности изна- шивания фрикционных накладок, а сила Р2, действующая на отжимную колодку, значительно больше силы Pi, действующей ца прижимную колодку. Зависимость между силами Pi и Рг, приложенным^ со сторону разжцмиого кулака к колодкам, и силой Q при- вода, приложенной к рычагу разжимно- го кулака, имеет вид [34] Pi 2=(Q/?/d)(l+fBM). <2-3) где R — плечо действия силы Q; d/2 -г- плечо (радиус) действия сил Pi и Pi со стороны разжимного кулака на колодки (см. с. 99); В, А — приведены на с. 76. К недостаткам тормозов этой схемы относятся низкий КПД (0,6—0,8). их разжимных устройств [устанавли- ваемые между колодками и кулаком ролики и подшипники (в опоры кулака) повышают КПД до 0,75—0,9, однако при расчете привода следует учиты- вать, что из-за загрязнения опоры кулака и осей роликов практически КПД кулачкового разжимного устрой- ства находится на нижнем пределе]., повышенная трудоемкость технического обслуживания, вызванная необходи- мостью периодического смазывания опор кулаков; нагружение опорно-при- водиой системы силой 1\Р=Р2—р,. Из-за деформаций опорно-разжим- ной системы тормозной щит — раз- жимной кулак, а также системы ко- лодка — фрикционная накладка — ба- рабан силы Р> и Р-2 перераспределяются, причем с уменьшением жесткости ск опорно-разжимной системы уменьшает- ся ДР, и показатели ' тормозного механизма с фиксированным кулаком (схема V, табл. 2.18) приближаются к показателям тормозного механизма с плавающим кулаком (схема VII, табл. 2.18). При этом повышается эффективность (при неизменной сумме сил Pi и Ро увеличивается тормозной момент), увеличивается реакция Ni на прижимной колодке и уменьшается ре- акция N2 на отжимной колодке, вслед- ствие чего нарушается равенство энер- гонагруженностей и интенсивностей из- нашивания фрикционных накладок на обеих колодках, а при торможении возникает дополнительная нагрузка на
Тормоза с внутренним расположением колодок. подшипники ступицы “ко.ЬеСа A <V = = A/i —— Лф. Влияние упругих деформаций си- стемы тормозной щит — разжимной кулак на соотношение сил P-i/Pi уменьшается с повышением податли- вости (уменьшением жесткости с„ системы колодка — накладка — бара- бан). Зависимости отношений тормоз- ного момента прижимной колодки Л1Т| к тормозному моменту отжимной колодки Л1,2 (или реакций N> и Лф. действующих со стороны колодок на барабан}, а также отношений сил Р2 и Pi на отжимной и прижимной колодках от отношений жесткостей системы колодка — накладка — бара- бан с’„ и опорно-разжимной системы тормозной щит — разжимной кулак ск приведены на рис. 2.33 [10]. При св/Ск = 4-4-5 тормозной механизм с фик- сированным кулаком по эффективности, уравновешенности, степени равнона- груженности колодок и чувствитель- ности к изменению коэффициента тре- ния f мало отличается от тормозного механизма с плавающим кулаком Для наиболее полной реализации преиму- ществ этого тормоза рекомендуется [10, 14] выдерживать соотношение с„/с\ =0,5 = 0,25, уменьшать углы об- хвата накладок (К и fw (с целью уменьшения чувствительности к измене- нию величины и положения зоны кон- такта) до 100—105° при положи- тельной несимметричности накладок |у, ,=(10= 15)°]; повышать износо- стойкость опор вала разжимного ку- лака. Силы Pi и Рг определяют из формул (см рис. 2 26) [3J MT = )(at+c)(> -------------------+ ^=(cos 6+) sin 6j — fp cos 9 + —------------------------1; (2.4) -----(cos 6-t-f sin 6)4-fpJ cos 0 Рис, 2.33. Зависимости отношений тормоз- ных моментов и разжимных сил на при- жимной и отжимной колодках от отношения жесткостей с„ и Р, А с ----(cos S-C/sin 6) —fp cos 0 ——-----------------------.(2 5) (cos 6 4- f sin 6) + fp cos 0 Коэффициент эффективности СТ = К/, где К = (/о 4-Л2)/(2/-г,.4) [здесь h, и й2— расстояния от оси поворота колодок до линии действия силы Pl (пли Рг) от раз- жимного кулака]. Коэффициент относительной чувстви- тельности этих тормозов е = 1, конструк- тивный показатель самоусиления S„ = 0, а коэффициент самоусиления S не- сколько больше единицы и для тормо- зов автомобилей ЗИЛ-130 и автобусов ЛАЗ-695Е составляет 1,1 —1,4 [14] ( Формулы для определения р и 6 при- ведены на с. 73 Тормоза, выполненные по схеме VI. Колодки 6 и 10 тормозов (рис. 2 34) одними концами установлены на опор- ных эксцентриковых пальцах 11, за- крепленных в кронштейнах 4 тормозного щита 5, вторыми концами опираются иа разжимной кулак 1 с эвольвентным про- филем и стянуты пружиной 9. Вал 2 разжимного кулака смонтирован на подшипниках скольжения в кронштейне 3 тормозного щита и через регулировоч- ный рычаг 7 соединен со штоком тормозной камеры 8. Тормоз, выполненный по схеме VT, но имеющий разжимной кулак’ с Про- филем по архймедобой спирали, ис- пользуют в ведущих мостах тракторов К-700. В барабане 6 (рис. 2.35)
84 Колодочные тормоза Тормоза с внутренним расположением колодок §5 Рис. 2.35. Тормоз, выполненный по схе- ме VI, с разжимным кулаком по спирали Архимеда этого тормоза, смонтированном на ступице колеса, размещены две колодки 4 с прикрепленными к ним болтами фрикционными накладками 3. Колодки установлены на эксцентриковых паль- цах 1, стянуты пружиной 7 и опираются через вкладыши 10 на профилирован- ный разжимной кулак 9, соединенный промежуточным валом с рычагом 8, приводимым в действие штоком 12 лневмокамеры 11 Тормозной щит 2 с размещенными на нем разжимным кулаком 9' и колодками 4 закреплен на фланце кожуха 5 полуоси. Внутрен- няя полость тормозного барабана за- щищена от попадания в нее влаги и грязи крышкой 13. Эти тормоза незначительно отли- чаются от тормозов, выполненных по схеме V (уменьшено количество стяж- ных пружин, отсутствуют ролики у кон- цов колодок, опирающихся на раз- жимной кулак), и имеют сходные с ними характеристики (эффективность, стабильность, чувствительность, см. рис. 2.24), Тормоза, выполненные по схеме VII. Тормозной барабан 1 (рис. 2.36) с приваренной к нему ступицей закреплен на валу 5, изготовленном заодно с шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 4 конеч- ной передачи заднего моста трактора. Вал 5 смонтирован в специальном, закрепленном на корпусе моста стакане 6, к которому прикреплен тормозной щит 2. В нижней части тормозного щита размещены упоры 8, взаимо- Рис. 2.36. Тормоз, выполненный по схеме VII
86 Колодочные тормоза действующие с конической головкой регулировочного винта 7 и с тормоз- ными колодками 14, оснащенными фрикционными накладками 9. На ниж- них концах колодок выполнены гнезда для опирания на упоры 8, а на верхних — смонтированы ролики 13, прижимаемые стяжными пружинами 10 к разжимному кулаку 11. Плавающий разжимной кулак 11 помещен в пазу приводного вала 3, связанного с при- водом рычага 12, и может само- устанавливаться между роликами 13, обеспечивая равенство сил, приложен- ных к обеим колодкам 14. Зазор между барабаном 1 и фрикционными на- кладками 9 по мере их изнашивания регулируется винтом 7, раздвигающим конической головкой упоры 8. Привод тормоза — механический, от педали через рычажную систему. Основное преимущество тормозов этой схемы — высокая эффективность, однако они имеют небольшую стабиль- ность и нашли применение в основном на тракторах. Прижимная колодка тормозов создает тормозной момент примерно в 2,5 раза больший, чем от- жимная! энергонапряженность ее и реакция, со стороны барабана также значительно больше, чем у отжимной колодки'. При торможении на подшип- ники тормозного вала действует допол- нительная горизонтальная сила AV = Тормоза, выполненные по схеме VIII. Литой чугунный барабан 6 (рис. 2.37) закреплен на фланце карданного шар- нира, соединенного с задним концом ведомого вала коробки передач (креп- ление на рисунке не показано). Тор- мозные колодки 10 и 14 с прикреп- ленными фрикционными накладками 15 притянуты каждая двумя пружинами 11 и 13 к механизмам 12 разжима и 16 регулирования зазоров. Жест- кость пружин 11 прижимной колодки примерно в 2 раза меньше жесткости пружин 13 отжимной колодки. Нижние концы колодок 10 и 14 через пальцы 21 опираются на конический плавающий сухарь 20 регулировочного винта 22 механизма 16 регулирования зазоров, корпус которого' закреплен на тормоз- ном щите 8. Верхние концы колодок через Пальцы 18, имеющие скошенные торцы, опираются, на шарики 17, раз- мещенные в разжимном штоке 19, ко- торый смонтирован в корпусе разжим- ного механизма 12, также закреплен- ного на тормозном щите. Тормозной щит 8 установлен на крышке под- шипника ведомого вала коробки пере- дач. В боковом, направлении колодки фиксируются упорными штифтами 7. Разжимной шток 19 приводится в дей- ствие через приводной рычаг 9 и тягу 4 ручным рычагом 1. Рычаг 1 снабжен стопорной защелкой 3 и установлен на пальце в кронштейне, оснащенном зуб- чатым сектором 2 и прикрепленном к крышке коробки передач. Тяга 4 соеди- нена с приводным рычагом 9 через регулировочную вилку 5. Рычажно-приводная система, пе- редаточное число которой ир приблизи- тельно равно 16, в сочетании с шари- ковым клиновым механизмом разжима создает высокий коэффициент усиления приводной силы. При затормаживании приводной рычаг. 9 нижним концом нажимает на разжимной шток 19, кото- рый раздвигает пальцы 111, воздействуя шариками на скошенные торцы пальцев, и через них — на верхние концы коло- док 10 и 14. При этом к тормоз- ному барабану 6 вначале прижимается прижимная колодка 10, имеющая пружины 11, с меньшей жесткостью, которая вследствие трения между фрикционной -щакладкой и барабаном смещается по направлению его враще- ния и через плавающий сухарь 20 передает дополнительное усилие на от- жимную колодку 14, способствуя более сильному прижатию ее к тормозному барабану и повышая, таким образом, эффективность тормоза в целом. За- зоры между барабаном и фрикцион- ными накладками колодок в тормозе регулируют ввертыванием регулировоч- ного винта 22 и изменением длины
Тормоза с внугренним расположением колодок
88 КсглодОчныё ’>¥орМ0э>а тяги- 4 путем ввинчивания ее в вилку 5. Тормоза, выполненные по схеме VIII, имеют наиболее высокие значения коэф- фициента конструктивного показателя самоусилеиия Зк и эффективности С, и более высокий, чем у тормозов с кулачковыми механизмами разжима, КПД. Однако они нестабильны в ра- боте (зависимость их эффективности от коэффициента трения приблизитель- но такая же, как для тормозов схемы IX — см рис 2.24), характе- ризуются повышенной стоимостью из- готовления и требуют надежной защиты от грязи, в связи с чем, как правило, их применяют на автомобилях в ка- честве центральных стояночных тормо- зов с ручным приводом. Тормоза, выполненные по схеме IX. Эти тормоза обладают двусторонним ссрзодействием и, как правило, исполь- зуются в качестве стояночных Тормоз, представленный на рис. 2.38, располо- жен на заднем мосту автомобиля и управляется вытяжной рукояткой, по- мещенной в кабине. В тормозной ба- рабане 2 (рис. 2.38, а), закрепленном между фланцами заднего карданного шарнира на ведущем валу 1 главной передачи заднего моста, установлены две колодки 16 и- 21 с приклепан- ными фрикционными накладками. 22, Двумя стяжными пружинами 14 и 17 колодки прижаты верхними концами к опорному пальцу 4, закрепленному в кронштейне тормозного щита 3, а ниж- ними — к регулировочному устройству, состоящему из корпуса 18, винта 20 и гайки-звездочки 19, фиксируемой нижней пружиной 17. На тормозном щите 3, закрепленном на картере 23 главной передачи заднего моста, смон- тирован валик 8 с насаженными на него наружным 7 и внутренним 9 рычага- ми. Внутренний рычаг 9 соединен серь- гой 10 с разжимным рычагом 11, шарнирно подвешенным на пальце 12, закрепленном в колодке 21 Рычаг 11 имеет выступ, входящий в паз штанги 13, присоединенной пальцем 15 к другой колодке. В отторможенном поло- жении рычаг 11 удерж-инаок'Я пружи- ной 5. Наружный рычаг 7 с помощью тро- сов, промежуточных рычагов и тяг (см. рис 2 28, б) соединен/с вытяжной рукояткой 24, снабженной рейкой и стопорной защелкой, удерживающей рукоятку в положении, соответству- ющем замкнутому тормозу. Рычаг 7 дополнительной рычажной системой связан также с краном пневмопривода тормозов прицепа. При торможении вытягиванием рукоятки 24 через си- стему рычагов, тяг и тросов повора- чивают. наружный 7 и внутренний 9 рычаги и через серьгу 10— разжимной рычаг 11. При вращении барабана по часовой стрелке колодка 21 является опорной, и рычаг И, поворачиваясь, отжимает от нее своим выступом штангу 13 и сдвигает колодку 16 к барабану. Колодка 16, увлекаемая силой трения между ее фрикцненней- накладкой и барабаном, смещается в сторону ре- гулировочного устройства и через него воздействует на нижний конец второй колодки 21, дополнительно прижимая ее к барабану и, таким образом, повышая эффективность тормоза в це- лом. При вращении барабана в другую сторону эффект серводсйствия сохра- няется, поскольку опорной колодкой становится колодка 16, а разжимной рычаг 11, поворачиваясь и опираясь выступом о штангу 13, сдвигает колодку 21, которая, прижимаясь к барабану, смещается к регулировоч- ному устройству, воздействуя через него на нижний койец колодки 16, дополни- тельно 1 прижимая ее к барабану. Тормоз регулируют вращением гайки- звездочки 19, регулировочными на- конечниками соединений тяг, а также перестановкой концов наружного рыча- га 7 в соединительной вилке 6 или на валике 8 Своеобразна конструкция тормоза с наружной и внутренней колодками, представленного на рис. 2 39. Бара-
Тормоза с внутренним расположением колодок 89 по схеме IX, с ручным приводом: рычажно приводная система лодка 18, также несущая фрикцион- ную накладку. Рычаг 11 серьги 13 через тягу 10, промежуточный угловой рычаг 9 и тягу Z, имеющую регулировоч- ную вилку 8, соединен с концом руч- ного приводного двуплечего рычага /. Последний снабжен стопорной защел- кой 5, управляемой рукояткой 2 и взаимодействующей с зубчатым сёкто- Рис. 2.38. Тормоз, выполненный а — конструкция, б — бан 21 имеет наружную и внутреннюю поверхности трения. В кронштейне 17, присоединенном к раздаточной коробке, на пальце 20 смонтирована наружная тормозная колодка 19 с фрикционной накладкой. К наружной колодке с помощью двух серег 13 и 16 и эксцентриковых пальцев 12 и 15 при- креплена внутренняя тормозная ко-
колодочные тормоза Рис. 2.39. Тормоз с наружной и внутренней колодками: а — конструкция, б кинематическая схема ром 6„ закрепленным на раздаточной коробке При торможении движение рычага 1 через систему рычагов и тяг передается' рычагу //, который, пово- рачиваясь, прижимает наружную и внутреннюю тормозные колодки к бара- бану. С рычагом 1 тягой 4 соединен рычаг 3 тормозного крана прицепа. Тормоз регулируется винтом 14, опреде- ляющим положение внешней колодки, эксцентриковыми пальцами 12 и 15 серег 13 и 16 (зазор между обеими колодками) и изменением длины тяги 7 при ввинчивании ее в регулировочную вилку 8. Тормозные моменты, энергонагру- женноети и интенсивности изнашивания колодок неодинаковы. Для предупреж- дения нестабильности работы тормозов в начальный -период после установки новых колодок следует произвести их приработку путем выполнения ряда пов- торных торм.ожений с неполной эф- фективностью. Суммарный тормозной момент ЛТ = = МТ14*Л1т2 (см рис. 2.26, 2.40, а) мт,=____________________ и с (cos 6 4* f sin б) — fp Мт2 —al) + Q(a2 + c)f a'^cosfi-f-^sin б)+^р p' Усилия Pi — Р2=Р. Реакция в опоре колодки <? = [c(cos6+fsin6) —/j)]ai+f(c + ai)p ~~ c[c(cos6 4~fsin6) — fpl Тормоза, выполненные по схеме [X, являются самыми эффективными (коэффициент1 самоусиления 5 = 3,3), но они наиболее чувствительны к изменениям коэффициента трения (см.
Тормоза с внутренним расположением колодок е§1 рис. 2.24), в связи с чем получили ограниченное применение Герметичные тормоза. В последнее время разработаны конструкции герме- тичных барабанных тормозов, предназ- наченных в основном для установки на автомобилях повышенной проходи- мости. Срок службы герметичных тор- мозов, в которых трущиеся .поверхности защищены от попадания песка, грязи и воды, выше срока службы обычных тормозов в 2—2,5 раза [28]. Однако им присущи и недостатки: отсутствие вентиляции, приводящее к накоплению продуктов изнашивания и необходи- мости более частой чистки тормозов; потеря эффективности при преодолении водного препятствия вследствие вса- сывания воды и грязи; если перед этим производилось торможение, по- скольку при резком охлаждении в-мо- мент входа автомобиля в воду во внут- ренней герметичной полости образуется разрежение. Герметичный'тормоз с плавающими колодками, выполненный по схеме IX, показан на рис. 2.40. Тормозные ко- лодки 1 и 6 (рис. 2.40; а), стяги- ваемые пружинами 2 и 9, опираются верхними концами в опорный палец 3, закрепленный в тормозном щите 14, а нижними — в опорные втулки 7 и 11 механизма регулирования зазоров меж- ду фрикционными накладками 13 и барабаном 19 (рис. 2.40, б). Во втул- ку 11 ввернут регулировочный винт 10, выполненный как одно целое с звездоч- кой 8, Звездочка 8- стопорится пружи- ной 9. От бокового смещения колодки удерживаются выступами 12 на тормоз- ном щите 14, который закреплен на шлицевом конце цапфы 15 колеса. Разжимной гидроцилиндр 4 установлен под опорным пальцем 3. При торможении поршни гидро- цилиндра через толкатели 5 действуют на верхние концы колодок 1 и 6, прижимая их к барабану, причем при- жимная колодка, увлекаемая силой тре- ния между ее- фрикционной накладкой и барабаном, смещается и через меха- низм регулирования зазоров действует на нижний конец второй колодки, дополнительно поджимая ее к барабану и повышая, таким образом, эффектив- ность тормоза в целом. Тормозной момент не зависит' от направления вращения колеса с тормозным бара- баном. Зазор между фрикционными на- кладками 13 и барабаном регулируют вращением звездочки 8 в ту или иную сторону. Тормоз полностью герметизи- рован. На рис. 2.41 показан высокоэффек- тивный, с двумя прижимными колодка- ми герметичный тормоз для автомобиля высокой проходимости. Особенностью его является рычажная связь тормоз- ных колодок 4 с опорами 2, поз- воляющая колодкам при торможении поворачиваться вокруг осей рычагов 3 и дополнительно поджиматься к бара- бану 1 под действием реакции рычагов. Оба рабочих гидроцилиндра 6 сое- динены трубопроводам 5, . выравни- вающим давление в них. При заднем ходе автомобиля эффективность тор- моза резко снижается. Для автомобилей ЗИЛ высокой проходимости разработана конструкция герметичного тормоза, выполненного-по схеме I (рис. 2.42). Тормозной бара- бан 5, имеющий на наружной поверх- ности ребра охлаждения, закреплен на фланце 6 ступицы колеса, вращаемой конечной шестерней колесного редук- тора. Тормозные колодки 13 с фрик- ционными накладками 14 шарнирно смонтированы на осях 9, оснащенных капроновыми втулками 10 и запрес- сованных в тормозной щит 2. Послед- ний с закрепленным на нем рабочим гидроцилиндром 12 установлен на шли- цевом конце невращающейся оси 3 колесного редуктора Барабан 5 закрыт с внешней стороны крышкой 4 и герметизирован прокладками 8 и 11 и манжетным уплотнителем 7 у не- вращающейся оси 3 Для доступа к рабочему гидроцилиндру 12 в крышке 4 выполнен люк /.
Рис. 2.40, Тормоз, выполненный по схеме IX, с плавающими колодками: 2 — компоновка тормоза в колесе; б — механизм тормоза
Тормоза с внутренним расположением колобок 93 Рис. 2.41. Герметичный тормоз с двумя прижимными колодками Параметры барабанных тормозов не- которых отечественных транспортных средств приведены в табл. 2.19. 2.3.5. Компоновка тормозов в машинах различного назначения В портальных автомобилях — грузо- вых автомобилях повышенной манев- ренности с портальными шасси и по- грузочно-разгрузочными устройствами, со всеми управляемыми колесами тормоза устанавливают в каждом колесе, а в автомобилях с двумя управляемыми колесами — как пра- вило, только в ведущих неуправля- емых колесах (рис. 2.43, табл. 2.20). В электротягачах, электротележках, электропогрузчиках, имеющих пневма- тические колеса небольших диаметров или ходовые обрезиненные колеса, наряду с тормозами других видов применяют барабанные тормоза, раз- мещаемые как на приводных (рис. 2.44, а), так и на неприводных мостах (рис. 2 44, б) у колес. Иногда тормоз размещают в стеснен- ном внутриколесном пространстве (рис. 2.45). В этом случае роль барабана выполняет обод 1 колеса, а ось 5 колеса используется в ка- честве тормозного щита, на котором крепятся тормозные колодки 4 с фрик- ционными накладками 3, опорный па- лец 2, рабочий гидроцилиндр 7, регулировочные эксцентрики 6, причем
94 Колоночные тормоза 2.19. Параметры барабанных тормозов отечественных автотранспортных средств Транспортное средство Модель шин Диаметр тор- мозного бара- бана, мм Угол обхвата накладок. Ширина накладок, мм Путь тормо- жения, м ьная ть тор- ия. км/ч 3g. £ 5 X X о Автомобили -УАЗ-469 8 40- 15 280 133 53 70 ГАЗ-66 12 00—18 380 133 80 25 50 ЗИЛ-131 12 00—20 420 59,5* 100 29 50 «Урал-375» (320—508) 14.00—20 420 120 120 15 40 КрАЗ-255 1300X530—533 440 60* 90/140** 20 40 МАЗ-537 18 00—24 500 59* 140 15 30 МАЗ-543 1500X600—635 500 .— 140 13 30 Полуприцеп ЧМЗАП-9990 1025X405—457 380 59,5* 140 — — Прицепы" МАЗ-5224В ЧМЗ.АП-5212А . 9 00—15 8 25—20 306 — 135 — — Тормоз имеет две фрикционные накладки на одной колодке. В числителе — для тормоза передней оси, в знаменателе — для тормоза задней оси. 2.20. Параметры отечественных портальных автомобилей и их тормозов Параметры Т-60М Т-110 Т-80 Т-130 Т-140 Масса, кг: пол на Я 11 150 18 150 10 450 13 010 12 780 приводящаяся на ось: переднюю 5570 8875 5205 6435 6340 заднюю 5580 9275 5245 6575 6440 Типоразмер передних и задних колес 11 00—20 14 00—20 11.00-20 11 00—20 11.00-20 Диаметр тормозного барабана, мм 420 420 378 378 378 Ширина тормозных накладок, мм 100 100 80 80 80 Площадь тормозных накладок, см2 3380 3380 2080 — — Тип привода Усилитель привода Пневма тический Гидрае цдический Путь торможения, м (с грузом) Отсутствует Вакуумный при начальной скорости, км/ч' 20 8 8,1 7,5 7,3 7,4 30 12,2 13,3 12 11,5 11,9 Удельная работа трения (Дж/см2) при торможении от начальной ско- рости, км/ч. to 52 84,6 78,8 96,8 30 116,9 190,3 177,3 — 217,7 Примечание. Рабочий тормоз для всех автомобилей — барабанный. ось имеет специальную форму для раз- мещения рабочего тормозного гидро- цилиндра. Тормоз выполнен по схеме ///. В колесах больших размеров 'при- меняют автомобильные барабанные тормоза, например типа тормозов зад- них осей автомобилей «Москвич-2140». Герметичные тормоза автомобилей высокой проходимости обычно ком- понуют в колесе совместно с колес-
Тормоза с внутренним расположением колодок 95 Рис. 2.43. Компоновка тормозов в колесах портальных автомобилей: а — Т-110; б Т*80; в ~~ «Лукки 1 В-57»
96 КОЛддочные тормоза- Рис. 2.44. Тормоза электротягачей: приводных мостов; б — неприводных мостов
Тормоза с внутренним расположением колодок 97 Рис. 2.45. Тормоз обрезиненного колеса электротягача ным редуктором (см. рис 2.40, б) Внут- ренняя полость 20 тормоза отделяется от колесного редуктора 16 диском- ступицей 18 колеса, на котором за- креплен барабан 19, и герметизируется с внешней стороны прокладкой 21, установленной под крышкой 22, и с внутренней — уплотнением манжетного типа 17. Тормозной щит 14 рас- полагают внутри барабана и закреп- ляют на консоли певращающейся полу- оси 15. Тормоза с ручным приводом, ис- пользуемые на автомобилях в качестве Рис. 2.46. Компоновка барабанного тормоза в планетарной лебедке стояночных, компонуют на заднем мосту (на автомобиле МАЗ-500А, рис. 2 38), у коробки передач (на автомобиле ГАЗ-53А, рис. 2.37), на валу раздаточ- ной коробки привода заднего моста (на автомобиле КрАЗ-257, рис. 2.39). Компоновка барабанного тормоза в планетарной лебедке показана рис. 2.46. Барабан 1 тормоза жестко связан с приводным валом 5, тормоз- ные колодки 2 подпружинены и смон- тированы на тормозном щите 3, рас- положенном у фланца двигателя 4 и закрепленном на корпусе 6 лебедки. Тормоз нормально закрытый, размыка- ние осуществляется гидро- или пневмо- цилиндром 2.3.6. Элементы тормозов Тормозной барабан является одним из наиболее важных элементов тормоза; надежность и эффективность работы тормоза в значительной мере зависят от его прочности, жесткости (характера и значений механических и терми- ческих деформаций), теплоотводящей 4 Зак. 895
98 Колодочные тормоза Рис. 2.47. Типовые конструкции тормозных барабанов: а — чугунный лигой, б — комбинированный (штампованно-литой), в — штампованный способности и фрикционных свойств. До 95 % выделившейся при тормо- жении теплоты поглощается бараба- ном [16], в период интенсивных или длительных торможений его темпера- тура достигает 250—360 °C, при этом кроме механических деформаций в нем возникают термические деформации. Радиальные деформации обода бара- бана заторможенного колеса изме- няются приблизительно по линейному закону, причем минимум близок к нулю у сопряжения с фланцем. Рас- пределение деформаций по окружности обода барабана имеет вид овала, у которого большая ось проходит через центры симметрии тормозных колодок Максимальные деформации возникают на ненагруженных участках обода; уменьшение радиуса у короткой оси овала в 1,6 раза превышает его увели- чение у большой осн. Такой характер деформаций подтверждается опытом эксплуатации автобусов ЛАЗ-695М Установлено, что износ фрикционных накладок его тормозов по ширине изменяется по линейному закону, при- чем максимальный износ имеет место у защемленного края обода барабана и минимальный — у его свободного конца Расчеты деформаций барабанов как без учета, так и с учетом их термической нагружеиности даны в работе [12]. Обычно тормозные барабаны из- готовляют из простого или легирован- ного чугуна (с примесями меди, никеля, молибдена), реже, в основном для легковых а-втомобилей, из стали с добавкой меди, из алюминиевого сплава (для автомобиля ВАЗ-2101) или из ковкого чугуна (для автомобиля ЗАЗ-968). С целью уменьшения массы тормозные барабаны легковых авто- мобилей выполняют штампованными из стального листа, однако они имеют меньшую жесткость и при интенсив- ных торможениях перегреваются. Боль- шинство отечественных грузовых авто- мобилей (ЗИЛ-130, «Урал-375», КрАЗ- 257, МАЗ-500А) имеют чугунные литые барабаны 1 (рис. 2 47, а), при- крепляемые к стальной ступице 2 болтами. На наружной поверхности тормозных барабанов автомобилей се- мейства МАЗ (см рис 2.38) и гермети- ческих тормозов (см. рис. 2.42) вы- полнены кольцевые ребра жесткости, увеличивающие также поверхность теплоотдачи. На легковых автомобилях (ГАЗ-24, ГАЗ-13) и грузовых авто- мобилях малой грузоподъемности (ГАЗ-66) применяют комбинированные барабаны, состоящие из стального штампованного диска 3 (рис. 2.47, б), скрепленного при отливке с чугунным ободом 4. Для улучшения фрикцион- ных свойств иногда рабочую по- верхность 5 (рис. 2.47, е) барабанов, штампованных из стального листа, за- ливают центробежным способом леги- рованным чугуном. Для уменьшения биения рабочей по- верхности барабана ее обрабатывают совместно со ступицей колеса, высота неровностей на этой поверхности дол- жна быть не более 0,16 мкм. После механической обработки выполняют ди- намическую балансировку тормозного барабана в сборе со ступицей До- пустимый дисбаланс тормозных бара- банов легковых автомобилей не должен превышать 150—200 г-см, а грузовых
Тормоза с внутренним расположением колодок 99 TBV, 01,5 3.5: нес 50 .52 Вид А Чеканить Разжимной кулак автомобилей 300— 400 г-см [3], что обеспечивается путем удаления части металла или приваркой балансирных грузиков Тормозные колодки являются также важными элементами тормоза, от их прочности, жесткости и колебаний су- щественным образом зависит стабиль- ность его работы. Колодки барабан- ных тормозов легковых автомобилей (ЗАЗ, ВАЗ, ГАЗ-13, ГАЗ-24, «Моск- вич») и грузовых небольшой грузо- подъемности (ГАЗ-53А, ГАЗ-66, УАЗ- 452, УАЗ-469) изготовляют сварными из стали. Для тяжелых машин (семей- ства ЗИЛ, КрАЗ, «Урал») колодки обычно выполняют более жесткими, ли- тыми из чугуна, реже — штампованно- сварными (автомобиль А4АЗ-500А). К внешней полке колодки приклеивают (для тормозов всех легковых автомоби- лей), приклепывают или крепят винтами (для тормозов грузовых автомобилей) фрикционную накладку. Крепление фрикционных накладок заклепками или винтами удобно при ремонте, но сни- жает долговечность "накладки из-за уменьшения ее площади трения, а также толщины изнашиваемого слоя При- клеенная накладка работает практи- чески до полного износа, но замена ее трудоемка Для уменьшения износа колодок, контактирующих с разжимным кулаком (а тормозах с пневмоприводом), их концы оснащают опорными пластина- ми высокой твердости (тормоза перед- ней оси автомобиля ЗИЛ-130, см. рис. 2.34) или роликами (тормоза задней оси этого же автомобиля, см. рис 2 32) Вопросы выбора оптималь- ной жесткости колодок и определения характера и значений их деформаций при торможении подробно освещены в работе [12] Разжимными устройствами являются в основном гидроцилиндры (см. рис. 2.28—2.31) и разжимные кулаки. Гидроцилиндры используют в тормозах всех легковых, а также грузовых автомобилей, имеющих тормозные гид- ро- или пневмогидросистемы (напри- мер, в автомобиле «Урал-375») Разжимные кулаки применяют в тор- мозах автомобилей, имеющих пневмо- привод (семейства автомобилей КрАЗ, МАЗ, ЗИЛ). Кулак изготовляют штам-' повкой совместно с валом (рис. 2.48); на«хвостовике которого закрепляют при- водной рычаг. Профиль разжимной части выполняют по архимедовой спи- рали (рис. 2.48, а) или эвольвенте (рис. 2.48, б). Профиль разжимного кулака по эвольвенте . строят в следующем по- рядке. Определяют плечо действия усилий на концах колодок Р\ и Рг: d = 2M„?/(Pi +р.2). где Л-Т,,,, — привод- ной момент на валу разжимного кулака. Чтобы суммарное усилие не зависело от угла поворота кулака, к точкам, расположенным на окружности радиу- сом OB=d/2 (рис. 2.48, б) на оди- наковом расстоянии друг от друга. 4
100 Колодочные' тормоза Рис. 2.49. Клиновое разжимное устройство проводят касательные, на которых от- кладывают отрезки, равные расстоянию ОС, увеличенному на длину дуги ок- ружности от точки В до соответ- ствующей касательной. Концы каса- тельных образуют очертание контура разжимного кулака эвольвентного про- филя, у которого расстояние между линиями действия сил Р> и Р-2 всегда равно d. У разжимного кулака, выполненного по архимедовой спирали (рис. 2.48, а), суммарное усилие также не зависит от угла его поворота, но плечо d будет значительно меньшим, в результате чего при том же приводном моменте Мпр будет реализовываться большая сум- марная сила Р1 + Р2, а следовательно, и больший тормозной момент А4Т. Поэтому на автомобилях, имеющих раз- личные осевые нагрузки, иногда при- меняют разжимные кулаки с эволь- вентным профилем в тормозах колес оси с меньшей весовой нагрузкой и раз- жимные кулаки с профилем, выполнен- ным по архимедовой спирали,— на колесах более нагруженных осей (в тормозах передней оси автомобиля ЗИЛ-130 установлен разжимной кулак с эвольвентным профилем, а в тормозах задней оси — кулак с профилем, вы- полненным по архимедовой спирали). Поверхности трения разжимных кула- ков и опорные места их валов за- каливают токами высокой частоты (ТВЧ) на глубину около 1,5 мм до твердости HRC 50—62. В последнее время для тормозов с пневмоприводом»разработаны клиновые разжимные устройства, имеющие более высокий КПД по сравнению с КПД разжимных кулаков. В корпусе 1 такого устройства (рис. 2.49), при- соединенного к корпусу приводной пнев- мокамеры 13, размещены два плунжера 3, опирающиеся скошенными торцами на ролики 9, закрепленные в под- вижном держателе 10. Последний соединен со штоком 11, отводимым возвратной пружиной 12 и взаимо- действующим с диафрагмой пневмока- меры (на рисунке не показана). В каж- дом плунжере 3 смонтировано регули- ровочное устройство, состоящее из опорного штифта 5, ввинченного в го- ловку 4 плунжера, имеющего на торце скошенные зубья, собачки 7 и ее пружины 8. Между корпусом 1 и плунжерами 3 помещена пластинча- тая пружина 2. Внутренняя полость раз- жимного устройства защищена пыле- защитными чехлами 6. При торможении диафрагма пневмо- камеры через шток 11 выдвигает дер- жатель 10, который, воздействуя роли- ками 9 на скошенные торцы плунже- ров 3, раздвигает их в стороны, разжимая, таким образом, тормозные колодци (на рисунке не показаны). При этом полукольца пружины 2, увлекаемые плунжерами 3, несколько разгибаются. При растормаживании возвратная пружина 12 отводит шток 11 с держателем 10 и роликами 9, освобождая плунжеры 3. Полукольца пружины 2, возвращаясь в исходное положение, отводят плунжеры 3 от тормозных колодок. По мере изнаши- вания фрикционных накладок плун- жеры 3, выдвигаясь, проскальзывают по пружине 2 Периодическое регулирование зазо- ров между фрикционными накладками и тормозным барабаном производят
Тормоза с внутренним расположением колодок 101 вывинчиванием головки плунжера 4, фиксируемой собачкой 7. По сравнению с разжимным кулаком для клинового разжимного устройства, имеющего более высокий КПД, тре- буются тормозные камеры меньших раз- меров, вследствие чего значительно снижается расход воздуха при тор- можении. Однако это устройство доро- же в изготовлении и для него необхо- димо применять систему для надежной защиты от попадания грязи. Регулировочные устройства предназ- начены для обеспечения оптимальных (обычно 0,2—0,4 мм) зазоров между фрикционными накладками и бараба- ном. Регулирование зазоров осущест- вляётся изменением местоположения центра опор (на заводе-изготовителе и при ремонте, при замене тормозных колодок или фрикционных накладок); поворотом тормозных колодок вокруг неподвижных опор (как правило, в пе- риод эксплуатации); комбинацией обо- их способов (на заводе-изготовителе и при ремонте). Для обеспечения возможности из- менения местоположения центра опор колодок их устанавливают на эксцен- триковые пальцы (тормоза автомо- билей «Урал-375», см. рис. 2 28, поз. 5; ЗИЛ-130, см. рис. 2.32) или на специальные эксцентриковые шайбы, закрепляемые с помощью лысок на обычных 'цилиндрических, смонтирован- ных в тормозном щите опорных паль- цах (тормоза автомобиля ГАЗ-24, см. рис. 2 27 и рис 2.29). В обоих случаях положение папьцев фиксируется гайка- ми. При регулировании поворачивают пальцы, которые за счет собственного эксцентриситета или эксцентриситета шайбы перемещают центры опор ко- лодок к внутренней поверхности ба- .рабана В тормозах колесных тракторов МТЗ- 5МС и МТЗ-5ЛС (см. рис. 2.36), а также в стояночных тормозах авто- мобилей ГАЗ-53А (см. рис. 2.37) и ГАЗ-66 для заводского и ремонтного регулирования используют регулиро- вочный узел с винтом, раздвигающим конической головкой упоры, взаимо- действующие с опорными концами тор- мозных колодок Для поворота колодок вокруг их не- подвижных опор в процессе эксплуата- ции применяют устройства нескольких типов, причем для сокращения времени на обслуживание тормозов в некото- рых из них устанавливают автомати- ческие регуляторы зазоров между фрик- ционной накладкой и барабаном. Наи- более простым устройством для пери- одического (ручного) регулирования зазоров являются поворотные эксцентри- ки, закрепленные в тормозном щите и взаимодействующие с колодками (тор- моза автомобилей «Урал-375», см. рис. 2.28, поз. 1; ВАЗ-2101, см. рис. 2.30;- ГАЗ-53А, ГАЗ-66, УАЗ). , Широкое распространение в барабан- ных тормозах с' пневмоприводом (в тормозах автомобилей ЗИЛ-130, см. рис. 2.32; КамАЗ, трактора К-700, см. рис. 2.35; полуприцепа ЧМЗАП- 9990, прицепа ЧМЗАП-8989, автомо- билей МАЗ-500А и КрАЗ) получил регулировочный механизм червячного типа, встроенный в приводной рычаг, закрепленный на хвостовике вала раз- жимного . кулака. Механизм состоит из рычага-корпуса 4 (рис. 2.50), в котором смонтированы червячное ко- лесо б, червяк 3 и фиксатор 2. Отверстием 5 рычаг 4 присоединен к штоку тормозной камеры (на рисунке не показана), а шлицами 7— к хвосто- вику вала разжимного кулака. Зазор между фрикционными накладками и барабаном тормоза регулируют по мере необходимости поворотом разжим- ного кулака относительно неподвиж- ного рычага 4 путем вращения чер- вячного колеса 6 червяком 3 за хвос- товик 1. Относительно простые регулировоч- ные устройства (резьбовые регулиро- вочные вилки, переставляемые тяги и вилки-удлинители) барабанных тормо- зов с ручными приводами, содержащим! рычажные передаточные системы, опи-
102 Колодочные тормоза Рис. 2.50. Регулировочный механизм чер- вячного типа саны выше (см., например, рис 2.37 и 2.38 и описания к ним). Для автоматического регулирования зазоров применяют устройства, осно- ванные на принципе ограничения об- ратного хода тормозных колодок' при размыкании тормоза, если их рабочий ход из-за увеличившегося зазора ока- зывается более установленного для это- го тормоза значения Такие регуляторы встраивают в рабочие гидроцилиндры (см. рис. 2.27, 2 31 й описания к ним), в ребра тормозных колодок (см. рис. 2.30 и описание к нему) или в приводной шток (рис. 2.51) Регулятор состоит из пружинной раз- резной втулки 3, закрепленной на тормозном щите, и стержня 2 с коль- цевыми канавками, имеющими профиль упорной резьбы, по всей его длине. Стержень 2 соединен с колодкой (на рисунке не показана) с помощью пальца 1. Диаметр отверстия в головке стержня 2 больше диаметра ' паль- ца 1 на величину д. При нор Рис. 2.51. Автоматический регулятор зазо- ра, встроенный в приводной шток мальных зазорах колодка, ведомая приводом, перемещается при торможе- нии относительно стержня 2 на рас- стояние, равное или меньшее зазора А. Когда зазор между фрикционной нак- ладкой и барабаном (вследствие их изнашивания) увеличится, колодка при торможении вместе с пальцем 1 пере- местится на величину, большую чем А, и, разжав разрезную втулку 3, сдвинет стержень 2 на расстояние, равное шагу канавок, выполненных на нем. Отход колодки при растормаживании определяется только величиной А, вследствие чего автоматически вос- станавливается нормальный зазор между фрикционной накладкой и бара- баном Автоматический регулятор зазора, встроенный в регулировочный рычаг червячного типа (рис. 2.52), работает следующим образом. При торможении корпус 6 регулировочного рычага поворачивается по стрелке, и зубчатая рейка 3, упираясь своим зубом в упор связанного с неподвижным рычагом / диска 2; поворачивает шестерню 5 н наружную конусную полумуфту 4. При этом под действием силы на штоке 7 тормозной камеры 8 тарельчатые пру- жины 9 сжимаются, и -полумуфта 4 не касается внутренней полумуфты, выполненной заодно с червяком 10 При размыкании тормоза зубчатая рейка удерживается в новом поло- жении, вследствие чего червяк 10, конусная полу муфта которого под действием пружин 9 связана с наружной
Тормоза с внутренним расположением колодок 103 Рис. 2.52. Автоматический регулято'р зазо- ра, встроенный в регулировочный рычаг червячного типа конусной полумуфтой 4, поворачивается на небольшой угол. Поворачивается и находящееся с ним в зацеплении чер- вячное колесо 11, надетое на шлицы разжимного кулака. Таким образом, кулак поворачивается, и зазор между накладкой и барабаном уменьшается. Этот процесс происходит ’при каждом торможении.' Величина, на которую уменьшается .зазор, зависит от его первоначального значения. Так, при первоначальном зазоре между фрик- ционной накладкой и барабаном 1,6 мм за 40 торможений зазор уменьшается на 1,1 мм, а при первоначальном зазоре 0,5 мм — всего на 0,1 мм [16]. Подобным образом работает и авто- матический регулятор зазора в клино- вом разжимном устройстве, приведен- ном на рис. 2.49. Здесь при увеличен- ном, по сравнению с номинальным, ходе плунжера 3 собачка 7 переска- кивает на следующий зуб и при обратном ходе (размыкании) пово- рачивает головку 4 плунжера, вслед- ствие чего она выдвигается и штифт 5 приближает колодку к барабану. 2.3.7. Конструктивные меры повышения энергоемкости тормозов Тепловой режим барабанных тор- мозов современных автомобилей яв- ляется достаточно напряженным (тем- пература поверхности грения тормозов автомобилей ГАЗ-53А; ЗИЛ-131, ЗИЛ-130, МАЗ-501Б, КрАЗ-256Б часто превышает допустимую ТлОп = 250<>С [12]), поэтому необходимо предусмат- ривать конструктивные меры по улуч- шению естественного теплоотвода или введения принудительного охлаждения тормозов. Для улучшения естественного охлаждения увеличивают площадь вен- тиляционных отверстий и выполняют оребрение барабанов. Например, ореб- рение барабанов задних тормозов ав- томобиля ЗИЛ-164 (20 ребер прямо- угольного сечения 60Х8Х.44) понизило установившуюся поверхностную тем- пературу на 47 %. Необходимо учиты- вать, что оребренные барабаны должны быть защищены от попадания на них грязи и пыли, поскольку при загряз- нении их отвод тепла . .резко умень- шается; ребра, расположенные на внеш- ней поверхности обода барабана, обес- печивают его эффективное охлаждение только при угле при вершине ребра 36° [Пат № 2476151 (США) ], в осталь- ных случаях наблюдается либо частич- ное захватывание встречного потока воздуха; либо его рассекание. Тормоз автобуса ЛАЗ-695Е с систе- мой принудительного воздушного ох- лаждения сжатым воздухом, подава- емым непосредственно в 'зоны трения фрикционных пар по окончании про- цесса торможения (рис 2.53) [12], состоит из тормозного, барабана 1, колодок 3 фрикционных накладок 2,
104 Колодочные тормоза Рис. 2.53. Тормоз автобуса ЛАЗ-695Е с системой принудительного охлаждения тормозного щита 7 со смонтирован- ными на нем тройником 6 и соедини- тельными трубопроводами 5, а также сопл 4, встроенных в колодки и под- водящих сжатый воздух через отверстия в фрикционных накладках непосред- ственно в зону трения. Усовершенство- ванная пневмосистема автобуса подает сжатый воздух в тройники 6 тор- мозных механизмов после завершения процесса торможения, после закрыва- ния дверей, а также в случаях, когда давление в ппевмосистеме пре- вышает допустимое значение. Подоб- ная система разработана и для охлаж- дения тормозов средней и задней осей автомобиля КрАЗ-256Б. 2.4. КАМЕРНЫЕ ТОРМОЗА Камерные тормоза называют по виду нажимного устройства — пнев- матической или гидравлической камеры. Они имеют следующие преимущества, проявляющиеся в большей степени при использовании на мощных машинах, например автомобилях большой грузо- подъемности: большая компактность тормоза; равномерное распределение давления по всей длине поверхности трения и максимальное использование рабочей поверхности барабана; равно- мерный износ пары трения; обеспе- чение больших тормозных моментов; отсутствие дополнительных нагрузок на подшипники колеса при торможении; одинаковая эффективность торможе- ния при движении автомобиля вперед и назад; высокая стабильность в ра- боте вследствие отсутствия самоусиле- ния; меньшая масса тормоза (замена барабанных тормозов в автомобиле на камерные уменьшает его массу на 5-7% [28]). К недостаткам камерных тормозов относятся ухудшенный тепловой режим из-за того, что коэффициент перекры- тия их близок к единице (чаще всего 0,8—0,9); малый коэффициент эффек- тивности, вследствие чего для полу- чения определенных тормозных момен- тов нужны большие, чем в других барабанных тормозах, приводные уси- лия; отсутствие компенсатора износа фрикционных накладок, что приводит по мере их изнашивания к увеличе- нию зазоров между накладками и тор- мозным барабаном, увеличению рабо- чих ходов камеры и расходу жидкости (или воздуха), необходимой для затор- маживания, повышенная пожароопас- ность тормозов с гидрокамерами вслед- ствие возможного попадания тормоз- ной жидкости на имеющий высокую температуру тормозной барабан в случае разрушения камеры из-за пере- грева или по иной причине. Камерный тормоз (рис. 2.54, а) содержит барабан 1, камеру 2, за- крепленную на невращающемся тормоз- ном щите 3, и тормозные накладки 4. Иногда камерные тормоза выполняют без накладок (рис. 2 54, б). На рис. 2.54, в показан камерный высокомоментный тормоз фирмы Гуд- рич (США), предназначенный для установки на автомобили большой грузоподъемности и тягачи повышенной проходимости Внутри барабана 6 раз- мещен тормозной щит II, оснащенный боковыми фланцами 10, ограничи-
Камерные тормоза 105 Рис. 2.54. Типовые конструкции камерных барабанных тормозов: а —- с фрикционными накладками, б — без фрикционных накладок, в — высокомо- ментный фирмы Гудрич (США) вающими осевое перемещение тормоз- ной камеры 9 и фрикционных накла- док 7. Тормозная камера 9 закреплена на щите 11 и не имеет жестких связей с фрикционными накладками 7, которые соединены с фланцами 10 опорными стержнями (на рисунке не показаны), ограничивающими их перемещение по дуге окружности и передающими тор- мозные усилия от накладок 7 тормозно- му щиту 11. Пластинчатые пружины 8, смонтированные в накладках и входя- щие концами во фланцы 10, обеспечи- вают размыкание Для исключения за- щемления камера в промежутках между накладками 7 закрыта стальными щит- ками 5. Эти тормоза имеют гидропри- вод, причем их главный тормозной ци- линдр снабжен регулировочным устрой- ством, автоматически поддерживающим постоянный зазор между барабаном и фрикционными накладками по мере их изнашивания. Сравнительные испытания тягачей, оснащенных высокомоментными камер- ными тормозами фирмы Гудрич (США) и обычными барабанно-колодочными таких же размеров, показали, что тор- моза фирмы Гудрич создают гораздо большие тормозные моменты, при этом замедления тягачей при торможе- нии составили соответственно 5,54 и 2,14 м/с2 [28]. На рис. 2.55 изображен барабан- ный камерный тормоз, встроенный в колесо самолета Барабан 1 колеса литой. К его диску 5 винтами 4 прикреплены тормозные барабаны 3, представляющие собой стальные обе- чайки с наплавленным на их внутрен- нюю поверхность слоем специального чугуна. В тормоз также входят тор- мозной щит 11, монтируемый на флан- це шасси (на рисунке не показан), чашки 6 и фланцы 8, образующие полости для тормозных камер 7, и тормозные накладки 2 — прямоуголь- ные пластмассовые бруски, армирован- ные стальным каркасом. Давление в тормозную камеру подается через штуцер 10 и вентиль 9. Возвратные пружины 12 служат для размыкания. В результате эксплуатации тормоза получено, что его поверхностная тем- пература достигает 1000 °C, объем- ная — до 300 °C; температура бара- бана колеса (под буртом шины) 60— 75 °C, а в зоне подшипников 30—40 °C; нагрев барабана колеса во- многом зависит от воздушного зазора между его внутренней поверхностью и бара- баном [21].
106 Колодочные 'тормоза Рис. 2.55. Камерный тормоз, встроенный в колесо самолета
Камерные тормоза 107 В проектных расчетах тормозной момент камерного барабанного тормоза определяют по формуле где ртр — давление на поверхности трения, Ртр = рк —/Л,Р (здесь рк—-давление в тор- мозной камере, р„р — противодавление, за- висящее от упругости тормозной камеры и жесткости возвратных пружин), — эф- фективная площадь трения; Р3 = 2пгсЬКЪз (здесь b — ширина накладки, которую при- нимают из условий компоновки тормоза, Лвз — коэффициент взаимного перекрытия, для камерных тормозов равный 0,8—0,9); Го — радиус трения барабана, см. Формулы для определения тормоз- ного момента камерного барабанного тормоза, создаваемого им при любом рабочем ходе (с учетом жесткости камеры и противодавления оттормажи- вающих пружин), приведены в работе [8]. Условием отсутствия самозаклинива- нйя (возникновения черезмерно боль- шого момента при незначительном радиальном усилии) является выполне- ние неравенства /< sin 2fji I (гб/го — — cos2P[), где Pi — половина цент- рального угла фрикционной накладки; Го — радиус упора фрикционных накла- док, на котором воспринимается сила трения. Для фрикционных накладок с коэффициентом трения /=0,354-0,5 должно быть 2Pi> ГЗО'.
3. ЛЕНТОЧНЫЕ ТОРМОЗА 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ В ленточных -тормозах торможение осуществляется за счет трения гибкой стальной ленты о наружную поверх- ность цилиндрического тормозного шки- ва или внутреннюю поверхность ци- линдрического барабана Повышение коэффициента трения достигается пу- тем закрепления на рабочей стороне ленты накладки из фрикционного материала При одинаковых замыкаю- щих усилиях, коэффициенте трения и диаметрах шкивов (барабанов) тормозной момент ленточного тормоза значительно больше, чем колодочного. Ленточные тормоза применяют в экска- ваторах, дорожных машинах, кузнеч- но-прессовом оборудовании, в грузо- подъемных машинах и механизмах. К ленточным относятся также тор- моза ленточно-колодочные и шарни.рно- колодочные. ' Угол обхвата лентой тормозного шкива обычно составляет около 270 °, 3.1. Основные параметры ленточных тор МОЗОВ Тор- моз- ной МО мент, Н-м Диа- метр шки- ва, мм Тип лен- ты Тор- моз- ной мо- мент, Н м Диа- метр шки- ва, мм Тип леп- ты 100 125 А 3200 500 А ; Б 160 160 А 4000 500 А , Б 250 200 А 5000 560 А , Б 320 200 А 6300 630 Б 500 250 А 8000 710 Б 630 250 А 10 000 800 Б 1000 320 А 16 000 1000 Б 1600 400 А;' Б 20 000 1000 Б 2000 450 А; Б 35 000 1250 Б 2500 450 А; Б — — — однако в отдельных конструкциях он достигает 590°. В табл. 3.1 приведены диаметры тормозных шкивов и типы лент, выби- раемых в зависимости от тормозного момента. Тормозные моменты опреде- лены при допустимом давлении на фрикционный материал 0,8 МПа, коэф- фициенте трения 0,35 и угле обхвата лентой шкива 270°. Ленгы типа А — цельные, типа Б — составные, скреп- ленные осью или болтом с пружиной. 3.2. ТОРМОЗА С НАРУЖНОЙ ЛЕНТОЙ 3.2.1. Конструкции тормозов Тормоза с наружной лентой, в зави- симости от схемы ее присоединения к рычагу разделяют на простые, диф- ференциальные, суммирующие, двусто- роннего действия. В простом тормозе наиболее нагруженный, набегающий (который натягивается силой трения при вращении шкива) конец ленты прикреплен к неподвижной части рабо- чего механизма, а сбегающий — к рычагу. В дифференциальном тормозе концы ленты присоединены к рычагу по обе стороны от оси его качания, а в суммирующем — по одну сторону. В тормозе двустороннего действия набегающим (неподвижно закреплен- ным) становится в зависимости от направления вращения шкива тот или иной конец ленты. Простые и диффе- ренциальные тормоза применяют в ме- ханизмах, для которых не требуется обеспечения одинакового тормозного момента при вращении шкива в разные стороны.
Тормоза с наружной лентой 109 Рис. 3.1. Ленточный тормоз безопасной рукоятки Установка ленточного тормоза (рис. 3.1) в безопасной рукоятке — тормозном устройстве ручных грузо- подъемных механизмов предотвращает опасное для обслуживающего персо- нала произвольное вращение рукоятки под действием веса груза. Храповое колесо 6 может вращаться вокруг тормозного шкива 7. Рукоятка 8 шар- нирно прикреплена к шкиву, который жестко соединен с валом устройства. Тормозная лента 1 одним концом присоединена к. пальцу 2 храпового колеса, а вторым — к пальцу 4 ру- коятки. Пружина 5, действуя на второе плечо рукоятки, замыкает ленточный тормоз, соединяя шкив с храповым колесом. Повороту вала вместе со шкивом и храповым колесом под действием момента от веса груза (в сторону опускания груза) препят- ствует собачка 3. При вращении рукоятки по часовой стрелке (в сторону подъема груза) тормозной шкив вращается вместе с храповым колесом. Для опускания груза рукоятку немного отводят, пре- одолевая сопротивление пружины 5. При этом шкив освобождается, и вал получает возможность вращаться под действием грузового момента. При отпущенной рукоятке ленточный тормоз замыкается, и движение прекращается. Необходимое усилие замыкающей пру- жины 5 определяют с учетом момента от веса рукоятки, который при ее горизонтальном положении направлен в сторону, обратную направлению действия момента, создаваемого пру- жиной. Простой тормоз, установленный на экскаваторе Э-1252Б, управляется с помощью безнасосной гидравлической системы (рис. 3.2). Рабочая жидкость из бачка 10 самотеком поступает в полость гидроцилиндра 11. Поршень Рис. 3.2. Ленточный тормоз с гидроприводом
110 Ленточные тормоза 4-50 Рис. 3.3. Ленточный тормоз лебедки с вы- сокомоментным гидромотором гидроцилиндра системой рычагов свя- зан с педалью 9 и трубопроводом 14 — с исполнительным гидроцилиндром 5 тормоза 2. При нажатии на педаль рычаг 6 упирается в ролик 7, соединен- ный со штоком 8 поршня Последний, преодолевая усилие пружины 12, вы- тесняет жидкость в гидроцилиндр 5. При рабочем ходе этого гидроцилиндра рычаг 4 ‘затягивает тормозную ленту на шкиве. После снятия нагрузки с педали пружины 1, 3 и 13 освобождают ленту, '‘возвращая поршень гидроци- линдра' 5 и педаль 9 в исходное положение. На лебедке судового крана с высоко- момбнТным гидромотором (рис. 3 3) лента тормоза, закрытого кожухом 3, взаимодействует со шкивом 2 грузового барабана / Один конец ленты 4 при- креплен к корпусу 11 лебедки, а дру- гой через стяжку 5 — к коленчатому валу 7 С этим же валом жестко связан рычаг 6, к которому присое^ динен шток Ю гидроцилиндра 8. Нормально закрытое положение тор- моза обеспечивается пружиной 9, а его размыкание — подачей рабочей жид- кости в поршневую полость гидро- цилиндра У нормально открытого тормоза (рис 3 4) с гидроприводом (для стрелового крана КС-4361А) один конец 'ленты I прикреплен пальцем 2 к раме 3, а другой — к проушине 10. Проушина через рычаги 8 и 9 и вилку 7 соединена со штоком 5 гидроцилиндра 4. При подаче в последний рабочей жидкости шток ' перемещается влево и поворачивает рычаг 9, что вызывает прижатие ленты к тормозному шкиву. Тормоз размыкается пружиной 6, отодвигающей шток 5 вправо Два тормоза и храповой механизм установлены на барабане стреловой лебедки крана КС-4361 Л (рис 3.5). Проушина 5 нормально закрытого тормоза укреплена на кронштейне 19, сбегающий конец ленты 6 натянут пружиной 4 На барабане 8 установ- лено храповое колесо 17 С помощью собачки 16 барабан удерживается от вращения. Для опускания стрелы собачку выводят из зацепления с хра- повым колесом с помощью тяги 1, рычага 2 и пневмокамеры 3. Ход штока нневмокамеры регулируется винтовым упором 18. Для равномерного отхода ленты от шкива . служат пружинные оттяжки 7 Проушина ленты второго, нормально закрытого тормоза (для торможения стрелового барабана) ук- реплена па кронштейне 11 на оси, на которой установлен рычаг 13, соеди- ненный с проушиной ленты 15 и со штоком пневмокамеры 10. Тормоз замыкается пружиной 9 через тягу 14, а размыкается — под действием штока пневмокамеры. Ход штока регулирует- ся винтовым упором 12.
Тормоза с наружной лентой 111 В тормозе грузовой лебедки крана ПК-ЦУМЗ-15 (рис. 3 6) увеличение угла обхвата шкива лентой достигается путем перекрещивания ее концов. Тяга 2 ленты 6, соединенная с приводным валом /, проходит в окно, выполнен- ное в проушине 8, которая стяжкой 7 прикреплена к раме На кожухе 3, закрывающем тормоз, установлены пру- жинные оттяжки 4 и випты 5, служащие Для регулирования равномерного от- хода ленты от шкива. Тормоз с приводом от электромагнита I (рис 3 7) имеет ленту, охватываю- щую шкив на 590° (см рис 3 25) Один конец ленты 2 закреплен на раме, а другой — на рычаге 4. Тормоз за- мыкается под действием груза 3. У нормально закрытого тормоза (рис. 3 8) кривошипно-ковочной маши- ны с автоматическим притормажива- иием вала привода на время включения муфты рабочего хода к торцу шкива 4* охватываемого лентой 5, прикреплен профильный копир 3. Лента постоянно натянута пружиной /, которая опирает- ся на упор двуплечего рычага 6. На последнем установлен ролик 2, взаимодействующий с копиром. Во время включения муфты ролик набегает
112 Ленточные тормоза Рис. 3.5. Ленточный тормоз с пневмоприводом на выступающую часть копира и до- полнительно натягивает ленту, оста- навливая вал. Разновидностью такого тормоза яв- ляется тормоз, в котором торможение начинается, когда ролик оказывается во впадине копира, а растормажива- ние — когда он набегает на высту- пающую часть. Тормоза с автоматическим размыка- нием, использованные в горизонтально- ковочных машинах, имеют следующие характеристики: Усилие на ра- бочем органе машины, кН . Диаметр шки- ва, мм . Ширина шки- ва, мм . Ширина лен- ты, мм . . . Толщина лен- ты, мм . . Масса тормо- за с приво- дом, кг . . 8000 12 500 20 000 315 000 700 700 1000 1500 190 190 300 325 180 180 250 300 10 10 10 10 530 530 1095 2130 Нормально закрытый тормоз (рис. 3.9) механизма поворота (для
Тормоза с наружной лентой 113 Рис. 3.6. Ленточный тормоз с перекре- щенными концами ленты Рис. 3.7. Ленточный тормоз с приводом от электромагнита стреловых кранов КС-1571 и КС-2571), имеющего привод от гидромотора 12, установлен на выходном валу редук- тора. Концы ленты 11, охватывающей полумуфту — шкив 13, присоединены к проушинам рычага 1. Последний осью 8 соединен с вилкой кронштейна 7, на ребре которого через пружину 5 оперта тяга 6, соединенная с рычагом 1 пальцем 9. Конец рычага взаимодей- ствует с регулируемым штоком 2, который ввернут в поршень 3 гидро- цилиндра 4 Размыкание происходит при подаче в гидроцилиндр рабочей жидкости. Радиальный зазор (0,5—0,8 мм) между лентой и шкивом регулируется с помощью штока 2, а равномерность отхода ленты — вин- тами 10. У нормально открытого горизон- тально расположенного тормоза (рис. 3 10) механизма поворота крана ПК-6 концы ленты 6 соединены с Двуплечим рычагом 5, который за- креплен на вертикальном валу 3. Вал поворачивается с помощью тяг 4 и 7, соединенных с педалью управле- ния 1. Тормоз размыкается пружиной 2. Тормоз типа ТЛП .с приводом от электромагнита (рис. 3.11, табл. 3 2) представляет собой комбинацию двух простых тормозов; усилие торможения, создаваемое рычажной системой для верхней ленты, является максималь- ным, а для нижней — минимальным. Неподвижные концы лент 6 и 9 соеди- нены шарнирно на оси 7, которая может горизонтально перемещаться в Рис. 3.8. Ленточный тормоз с автомати- ческим притормаживанием вала привода
114 Ленточные тормоза Рис. 3.9. Ленточный нормально закрытый тормоз стойке 8. Ход оси рщулируется болтом Подвижные концы цлент через рычаги 5 и 10 соединены с общей осью 2 Тормоз замыкается пружиной 11, а раз- мыкается якорем 1 магнита, катушка 13 которого встроена в корпус 12. Ход якоря, который жестко соединен с ры- чагом 5 и поворачивается относитель- но неподвижной оси 4, регулируется гайками тяги 3.
Тормоза с наружной лентой 115 Рис. 3.10. Ленточный горизонтально рас- положенный тормоз Нормально открытый тормоз с углом обхвата шкива 350° (рис. 3 12), используемый в качестве стояночного (для дорожного катка ДУ46), содержит ленту 1, на концах которой закреплены кронштейны 2. В их проушинах 3 установлен стержень 4 с размыкающей пружиной 5, которая обеспечивает отход ленты от шкива 9, н ролики 6. Обводной ролик 7 смонтирован на раме машины. Тормоз замыкается под действием каната S, который огибает ролики 6 и 7 и одним концом при- креплен к раме, а другим — к рычагу управления в кабине машины. Двухступенчатый тормоз (рис. 3 13) применяют для уменьшения усилия на педали управления путем использова- ния вспомогательного тормоза для управления основным тормозом, разви- вающим большой тормозной момент. На тормозном шкиве 1 выполнены две поверхности трения, большего диаметра для ленты основного, меньшего диа- метра — для ленты вспомогательного тормоза. Лента 3 соединена с рамой с помощью пружины 9, смягчающей толчки при замыкании тормоза. Сбе- гающий конец ленты соединен с концом равноплечего рычага S, установленного на раме 7. К другому концу рычага прикреплен набегающий конец ленты 2 вспомогательного тормоза Второй ко- нец этой ленты присоединен к рычагу 5, установленному на одном валу с ры- чагом 8. На рычаг 5 действует усилие Рис. 3.11. Ленточный тормоз тина ГЛП
116 Ленточные тормоза 3.2. Параметры тормозов типа ТЛП Типо- размер тормоза Размеры, мм Тормозной момент, Н*м, при исполнении электромагнита с возбуждеийм Масса тормо- за с. приво- дом, кг D /1 1% /з 1, h последователь- ным при ПВ, % параллельным при ПВ, % 15 25 40 15 25 40 ТЛП-200 ТЛ П-255 ТЛП-355 ТЛП-455 ТЛ П-535 ТЛП-610 ТЛП-760 200 255 355 455 535 610 760 175 213 288 373 421 497 592 125 155 218 270 310 361 432 350 395 530 590 680 746 860 •206 260 303 375 425 470 560 165 1'95 250 305 360 400 495 120 390 1230 1620 2250 3000 5200 100 290 850 1170 1470 1980 3780 70 180 540 830 1120 1500 3000 190 380 1400 2250 2950 4150 8850 . 140 320 900 1400 2300 3050 5850 80 180 550 1050 1450 1950 3000 52 62 141 225 325 365 580 пружины 4, замыкающей вспомогатель- ный тормоз. Основной тормоз замы- кается при действии усилия набегаю- щего конца ленты 2. Размыкается тормоз .от педали управления, связан- ной с рычагом 6. Кулачок последнего взаимодействует с рычагом 5. 3.2.2 Расчет тормозов Момент, развиваемый ленточным тор- мозом (рис. 3.14, а), = т'1а6(О/2) (е/'‘-1)/е,с‘, где Гсб и Г„аб — натяжения соответственно сбегающего (минимальное) и набегающего (максимальное) концов ленты, / — коэф- фициент трения, а — угол обхвата шкива лентой, рад, D—диаметр шкива. С учетом влияния жесткости ленты А4Т — (Унаб — Т'сб) D/2 — = 7сб([1 -4^/е/(Ло^3)] е/а'-~ 1} 7)/2, Му—Т'6(е^— 1)0/2- где Е и J—соответственна модуль упру- Рис. 3.12. Ленточный стояночный тормоз
Тормоза с наружной лентой 117 Рис. 3.13. Ленточный двухступенчатый тормоз гости материала и момент инерции попе- речного сечения ленты, е — радиальный установочный зазор между лентой и шкивом при разомкнутом тормозе. С увеличением жесткости ленты тормозной момент уменьшается. В простом ленточном тормозе (рис. 3.14,6) усилие набегающего конца ленты воспринимается какой- либо неподвижной частью тормоза (например, осью рычагов). Тормоз обладает односторонним действием (при изменении направления вращения шки- ва замыкающее усилие уменьшается в еи раз). Общий вес G замыкающего груза, включающий вес непосредственно гру- за, рычага и расположенных на рычаге частей тормоза (или эквивалентное общему весу усилие замыкающей пру- жины), необходимый для создания тормозного момента Л7Т, G=^Tc(ja/{x\d\ где a. cl — размеры тормоза; обычно dja — = 104-15, q =0,9 — 0,95-г КПД рычажной системы тормоза Момент, развиваемый тормозом при вращении шкива по часовой стрелке, Мт= (e'rl-l)(D/2)(Grfii/a).- (3.1) Для обеспечения отхода ленты от тормозного шкива на величину ра- диального зазора г ход А ленты (перемещение точки крепления ее к рычагу) должен быть равен Д — есс. В дифференциальном ленточном тор- мозе (рис. 3.14, в) концы ленты закреплены па тормозном рычаге по обе стороны от оси его вращения, причем плечи действия сил 7'„аб и 'Л,-, относи- тельно оси закрепления рычага не рав- ны между собой. Усилие набегающего конца ленты создает момент того же знака, что и вес замыкающего груза. Общий вес замыкающего груза (эквивалентное ему усилие пружины), необходимый для создания тормозного момента, G = (/а 1 /1] — Гаоц) /rf. Перемещение точек крепления ленты к рычагу при ее отходе от шкива на величину с составляет: у набегающего конца Л 7'„a6 = saai/(ai — а2), у сбегаю- щего Л 7'сб = £аа2/(а1 — аф. Тормозной момент При близких к е1’ соотношениях плеч а, и а2 возможно самозатяги- вание тормозной ленты. Этот эффект используется при необходимости умень- шить усилие замыкания. В этом случае при очень малой замыкающей силе создается большой тормозной момент, так как нажатие ленты на шкив происходит не только под действием этой силы, ио и под действием силы трения, возникающей между шкивом и лентой. Недостатками самозатягивающихся тормозов, которые ограничивают их распространение, являются резкое толч- кообразное захватывание шкива лен- той, ослабление торможения при пере- мене направления вращения шкива, повышенный износ тормозной накладки и шкива. Во избежание самозатягивания для нормальной работы дифференциаль-
118 Ленточные тормоза тормоза: а — общая, б — простого; в — дифференциального; г — суммирующего, д — двустороннего действия иого тормоза должно выдерживаться неравенство аге!*. При этом при- нимают aja2 = 2,5 4- 3, а а2 = 304-50 мм (из конструктивных соображений). Отношение тормозных моментов при вращении по часовой (Л1т) и против часовой (Л4() стрелки (aie/o —а2) / (а, — а2е/о). В суммирующем ленточном тормозе (рис. 3.14, г) концы ленты прикреплены к тормозному рычагу по одну сторону от оси его закрепления, и тормозной момент определяется суммой натяже- ния концов ленты 7'|1а6 и 1\& При оди-
Тормоза с внутренней, лентой. 119 наковых плечах а, и а? действия сил тормозной момент не зависит от направления вращения тормозного шкива. Общий вес замыкающего груза (эквивалентное ему усилие пружины), необходимый для создания тормоз- ного момента, G = 7'сб (aoe^ + ai) / (qd) При ai=O2 для создания определен- ного тормозного момента в .суммирую- щем тормозе требуется замыкающее усилие, в (е1^-)- 1) раз большее, чем в простом тормозе Тормозной момент Перемещение точки крепления лепты к рычагу при размыкании тормоза и отходе ленты от шкива на величину е на плече а, Дг = taa,/(а, +ад), на плече а2 Аг = еаа2/(аt + а?): при аг=а2 Д|=Д2 = еа/2. В тормозе двустороннего действия (рис 3.14, д') неподвижно закреплен- ным в зависимости от направления вращения шкива оказывается один или другой конец ленты. При этом в нем создается максимальное натяжение Т 1(аЯ. В простых тормозах двустороннего действия можно получить установлен- ный тормозной момент независимо от направления вращения тормозного шки- ва [Ом. формулу (3.1); при вращении против часовой стрелки вместо а принимают а'] Вес груза (эквивалентное ему усилие пружины) и тормозной момент опре- деляют по формулам для простого тормоза По сравнению с суммирующим тормо- зом одинаковых параметров замыкаю- щее усилие в тормозе двустороннего Действия в (е/а + 1) раз меньше. В двухступенчатом тормозе (см. рис. 3 13) тормозной момент, разви- ваемый основным тормозом, <i = (Dt/2) [WeV - 1)1, вспомогательным тормозом М,г=(О2/2) [Т'е / (ef“2 - I)] / где Di, D>—диаметры шкивов основного и вспомогательного тормозов соответ- ственно; а,, а2 — углы обхвата шкивов лентами основного и вспомогательного тормозов соответственно. Т,а — натяжение сбегающего конца ленты вспомогатель- ного тормоза. Общий тормозной момент устройства равен сумме тормозных моментов обоих тормозов 3.3. ТОРМОЗА С ВНУТРЕННЕЙ ЛЕНТОЙ В нормально закрытом тормозе с механическим приводом (рис. 3 15), смонтированном внутри барабана 10, набегающий конец ленты прикреплен через серьгу 6 к крестовине 1, сбегаю- щий — к треугольнику, образованному рычагом 3 и винтовыми стяжками 2 и 4 Тормоз замыкается усилием пружины 8. При нажатии на педаль управления рычаг 3 поворачивается на оси 5 по часовой стрелке, сбегаю- щий конец ленты оттягивается внутрь барабана, а лента отходит от поверх- Рис. ЗЛ5. Ленточный тормоз с механи- ческим приводом
120 Ленточные тормоза Рис. 3.17. Ленточный тормоз с трехплечим рычагом Рис. 3.16. Ленточный тормоз с двуплечим рычагом ности трения. Равномерность отхода обеспечивается роликами 9, на которые опирается лента. По мере изнашивания фрикционной накладки тормоз регули- руется болтом 7 и стяжками 2 и 4. В нормально открытом тормозе (рис. 3.16) лента 9 соединена серьгами 7 с корпусом и штоком гидроцилиндра 6, закрепленного на неподвижном диске /. На этом же диске установлены на пальцах 5 двуплечие рычаги. К одному их плечу присоединены размыкающие тормоз пружины 2, а к другому — серьги 7. В зависимости от направления вращения барабана 4 лента от перемещения удерживается упорами 3 или 8. В тормозе, показанном, на рис 3 17, сбегающий конец 1 ленты, гидроци- Линдр 5 и размыкающая пружина 7 присоединены к трехплечему рычагу 2, а набегающий конец 3 ленты закреплен на неподвижном диске 4. Равномер- ность отхода ленты регулируется вин- тами 6. 3.4. ЛЕНТОЧНО-КОЛОДОЧНЫЕ ТОРМОЗА Ленгочно-колодочные тормоза приме- няют в машинах с тяжелым режимом работы (в экскаваторах, лебедках бурового оборудования, шахтных подъ- емных машинах и т. д). Накладки изготовляют в виде отдельных жестких колодок, прикрепленных к относительно гибкой стальной ленте, в процессе работы они практически не деформи- руются. Колодки на ленте закрепляют с постоянным или переменным шагом. Натяжение 7'||аб набегающего конца ленты с н колодками, равномерно расположенными по ее длине, опреде- ляют по формулам: при . жестком креплении колодок к ленте 7'^=7-^“; при шарнирном креплении колодок к ленте т' _ т' Гсоз([3/2) + )з1п(р/2)7- "аб ™ [cos (₽/2)-Т sin (P/2)J где а — угол обхвата лентой шкива, измеряемый между линиями, соединяю- щими центры крайних колодок с центром шкива, р — центральный угол между ли- ниями, соединяющими центры соседних колодок с центром шкива. Нормально открытый тормоз (рис. 3 18) экскаватора ЭШ 4/40 (ПО «Уралмаш») замыкается с по-
Ленточно-колодочные тормоза 121 Рис. 3.18. Ленточно-колодочный тормоз мощью гидравлической системы управ- ления. Поршень гидроцилиндра 2 соединен с рычагом /, к малому плечу которого прикреплен сбегающий конец ленты. С лентой жестко соединены заклепками равномерно расположенные по ее длине колодки 6, минимальный радиальный отход которых от шкива составляет 2 мм. Отходу ленты от шкива способствуют пружины, установленные на болтах 4, соединенных с кожухом 5, и пружина, установленная на болте 7, являющаяся также компенсатором из- носа колодок. Тормоз замыкается при подаче рабочей жидкости в гидро- Цилиндр, а размыкается под действием пружины растяжения 3. Так как при работе тормоза усилия натяжения распределяются неравно- мерно по длине обхвата ленты (рис 3.14, и) и, следовательно, нерав- номерно распределяются давления на колодках, последние изнашиваются неодинаково: износ на сбегающем конце ленты составляет 20—25 % износа на набегающем. Равномерность износа и повышение за счет этого на 70—75 % срока службы накладок достигается путем использования ре- версивных тормозных лент, т. е. лент, концы которых приспособлены для попеременного закрепления в качестве набегающих и сбегающих Суммарное нормальное усилие N, определяемое как геометрическая сумма усилий, действующих на шкив со сторо- ны колодок тормоза, при угле обхвата а Л = Тс0 (е'“ — 1 )/f. При п колодках на ленте тормоза и их одинаковой длине на каждую колодку действует 1//1-я часть общей нормальной силы. Любой центральный угол ос* (где
122 Ленточные тормоза k=\^-n — номер колодки) при общем числе колодок п 1 , te,r‘ — I) + п а‘-Т1П(/г-1)(е^-1) + п Колодки крепят к ленте шарнирно, посередине участков, ограниченных найденными углами (см. п. 3.6). Угол между шарнирами крепления колодок к ленте ф = (at + at_ i)/2. Следует учитывать, что в процессе Эксплуатации по мере изнашивания фрикционного материала на величину 6 каждая колодка смещается в направ- лении сбегающего конца ленты на величину /к = 6 (a — at). Уменьшение износа фрикционного материала может быть достигнуто при закреплении на ленте колодок с увели- чивающимся по направлению от набе- гающего конца ленты шагом а, зави- сящим от допустимого износа [6] фрикционного материала и способа крепления колодок' a=(a/,-f-a/, i)(D + [ft])/2. Длина колодки из условия равенства допустимых давлений [/;] на всех колодках [8] L = N / (пВ>. [Л > О <т.„ (D-{-6) / 2. где — ширина колодки; а,(< <a„_i, ai — наименьший центральный угол ' При постоянной длине колодок за счет увеличения их шага расход фрикционного 'материала в таких тор- мозах на 40—60 % меньше, чем в ленточных. 3.5. ШАРНИРНО-КОЛОДОЧНЫЕ ТОРМОЗА В шарнирно-колодочных тормозах плотное прилегание накладок к шкиву по всему углу обхвата обеспечивается использованием ленты в виде колодок, соединенных шарнирами. Нормально закрытый тормоз, пока- занный на рис 339, содержит три Рис. 3.19. Шарнирно-колодочный тормоз колодки 5, соединенные шарнирами 6 Тормоз замыкается под действием пружины 1, размыкается под действием штока пневмоцилиндра 2. Износ накла- док компенсируется поворотом эксцент- рика 4, плавность размыкания обеспе- чивается пружиной 3. В тормозе с увеличенным моментом трения (рис 3<20) радиус располо- жения шарниров 3 меньше радиуса R поверхности трения шкива 2 Для замы- кания тормоза, имеющего три колодки /, служит пружина 4, для размыка- ния — пневмоцилиндр 5 Момент, развиваемый шарнирно-ко- лодочным тормозом, м7 = т\с> [(Т^/Лб/Г-1] R, где п — число колодок; R — расстояние от оси шкива до осей шарниров. Отношение Т„аб, / т'сб1 (рис 3 21) определяют исходя из условий равно- весия колодки с учетом упругости деформированной поверхности трения колодки при постоянном определенном значении коэффициента трения- Tna6i/TC6< = [1 + tgp tg(ac/‘/2)| / /I t — tg р tg(at,/2)|, где p — угол между направлением равно- действующей N всех сил, действующих на колодку со стороны шкива, приложенной на плече р(, и прямой, проходящей через центр шкива и центр колодки (этот угол
Тормозные ленты 123 А-А Рис. 3.20. Тормоз с увеличенным моментом трения определяют при рассмотрении упругого состояния накладки в предположении, что шкив и колодка по сравнению с фрикцион- ным материалом являются абсолютно жесткими, упругие деформации накладки значительно меньше ее толщины и давление вых деталей для присоединения ее к раме машины и рычажной системе. Накладку соединяют со стальной лентой заклепками или специальными крепеж- ными деталями на дуге контакта накладки и шкива прямо пропорционально радиальной деформации накладки), сц, = а< / п— угол обхвата шкива /-й колодкой, сц — угол обхвата шкива лентой. Угол 3 находят по формуле . t Rm . О'. «с 4/ — sin —- cos — R 2п 2n tg f.=---------------------------------------------, /а , . a \ г .!> Rm а «с (- -j-sin — ) 1 +П — 4Г -^sin — cos — \n n / R 2n 2n где а —суммарный угол контакта фрик- ционных накладок с поверхностью шкива. 3.6. ТОРМОЗНЫЕ ЛЕНТЫ Тормозная лента состоит из стальной ленты, фрикционной накладки и конце- Рис. 3.21. Схема для расчета ленточно- колодочного тормоза
124 Ленточные тормоза Согласно ОСТ 22-109—79 лен гы изготовляют из сталей ВСтЗпс5, 35, 45 и 35Г, используя полосу по ГОСТ 103—76 или лист по ГОСТ 19903—74, ГОСТ 19904—74. Для обес- печения плотного прилегания к шкиву лента, как правило, должна иметь ширину не более 100 мм при диаметре шкива до 1 м и 150 мм — при большем диаметре шкива. При толщине ленты более 5 мм ее следует изготовлять из двух половин по дуге обхвата, соединенных в средней части шарниром или болтом с пружиной. В тормозах механизмов с ручным приводом при- меняют ленту шириной 25—50 мм. Рекомендуются следующие размеры тормозных лент f2] : Ширина, мм. 25—30 Толщина, мм 3 накладкой и шкивом должен осуществ- ляться не менее чем на 80 % номиналь- ной площади их касания. Радиальный зазор между накладкой и шкивом при разомкнутом тормозе устанавливают в зависимости от типа машины, на которой используется тормоз Для строительных машин со- гласно ОСТ 22-109—79 зазор дожей быть в пределах: Диаметр шкива, мм . . . 100—250 Зазор, мм . 1 —1,5 Диаметр шкива, мм . 630—800 Зазор, мм 2—2,5 320—560 1,5—2 1000—1250 3—3,5 Для подъемно-транспортных машин (РТМ 24.090.19—76 «Машины подъем- 40—60 80 100 120—150 3—4 4—6 4—7 6—10 Для соединения стальной ленты и накладки используют заклепки (ГОСТ 12638—80 — ГОСТ 12643—80). Материал заклепок должен соответ- ствовать группам 01, 02, 03, 31, 22, 38 ГОСТ 12644—80. Головка заклепки должна быть утоплена в накладке не менее чем наполовину толщины послед- ней. Накладку следует приклепывать на согнутую стальную ленту Внутрен- ний диаметр согнутой ленты принимает- ся О., = D + 26, где D — диаметр шкива, 6 — толщина накладки. Контакт между но-транспортные. Тормоза механиче- ские. Методы расчета») радиальный зазор должен быть не менее следую- щих значений: Диаметр шкива, мм Зазор, мм . Диаметр шкива, мм Зазор, мм 100—200 250—320 0,8 1 400—500 630-800 1,3 1,5 Концевые детали — стяжки, тяги, петли, вилки и другие прикрепля- ют к стальной ленте заклепками Рис. 3.22. Крепление концевых деталей лент заклепками: а — набегающего конца, б — сбегающего конца
Тормозные ленты 125 3.3. Размеры (мм) элемент»; концевых деталей, привариваемых к ленте S а. Стяжка (рис. 3 23, а) Тяга (рис. 3.23, б) S И <33 X = х 3 L b d 1 IT h s’ L I d R h h\ s* 125 100 30 М10 40 40 1,0 4,0 100 40 10 20 12 9 4 160 100 30 М10 40 40 1,0 4,0 100 40 10 20 12 9 4 200 100 30 М10 40 40 1,0 4,0 100 40 10 20 12 9 4 250 100 40 М10 40 40 1,0 4,0 100 40 10 20 12 9 4 320 120 50 М12 40 40 1,5 4,5 100 40 12 25 15 11 6 400 120 50 М12 50 50 1,5 4,5 125 50 12 25 15 11 6 450 120 70 М16 50 50 2,0 6,0 125 50 16 35 20 16 6 500 120 70 М20 50 50 2,0 8,0 125 50 16 35 20 16 8 560 120 80 М20 50 50 2,0 8,0 125 50 16 35 20 16 8 630 150 80 М20 60 60 2,5 7,5 160 60 16 35 20 15 10 710 150 80 М24 60 60 3,0 9,0 160 60 20 40 25 17 10 800 150 80 М24 60 60 3,0 9,0 160 60 20 40 25 17 10 1000 180 100 ИЗО 70 70 4,0 11,0 200 70 20 40 25 16 16 1250 220 120 МЗО 90 90 4,0 11,0 200 90 20 40 25 16 16 Петля (рис 3.23, в) Проушина i рис. 3 23, г) ь L d R h s' a b d R R, H h s* 125 30 60 11 20 7 ' 2 20 60 10 20 140 50 25 4 160 30 60 11 20 7 2 20 60 10 20 175 50 25 4 200 30 60 и 20 7 2 20 60 10 20 215 50 25 4 250 40 60 11 20 7 2 20 60 10 20 265 50 25 4 320 50 60 13 20 10 3 20 60 12 25 336 55 25 6 400 50 80 13 20 10 3 30 90 12 25 416 55 30 6 450 50 80 17 40 13 4 30 90 16 35 470 70 30 6 500 70 80 17 40 13 4 30 90 16 35 520 70 30 8 560 90 80 17 40 13 4 30 90 16 35 580 70 30 8 630 90 80 17 40 16 5 30 100 16 35 652 70 35 10 710 90 100 22 40 19 6 30 100 20 40 735 80 35 10 800 90 100 22 40 19 6 30 100 20 40 825 80 35 10 1000 100 120 22 40 25 8 35 110 20 40 1035 85 40 16 1250 120 120 22 40 25 8 35 110 20 40 1285 85 40 16 s — толщина. (ГОСТ 10299—80 — ГОСТ 10303—80) (рис. 3.22) или сваркой (рис. 3.23, табл. 3.3). Винтовые стяжки на сбегаю- щих концах лент устанавливают для регулирова'ния зазора между накладкой и шкивом и для компенсации износа фрикционного материала. На рис. 3.24 показаны конструкции тормозных лент (ОСТ 22-109—79), а в табл. 3.4 приведены их размеры. Лента тормоза с углом обхвата шкива 590° изображена на рис. 3 25, а, а лента с неравномерным шагом крепле- ния колодок—на рис. 3 25,6. Расчетная ширина стальной ленты B = 2T„a6 / D [р], где [р] — допустимое давление на накладку. Действительное давление между лентой и шкивом р = 25/(ВД), где 5 — текущее натяже- ние ленты, изменяющееся от Т,с до Гиаг,
126 Ленточные тормоза Рис. 3.23. Концевые детали, привариваемые к ленте: а — стяжка, б — тяга, в — петля, г — проуш ина Если одной ленты расчетной ширины недостаточно, устанавливают две па- раллельно работающие ленты. При этом конструкцией тормоза должно обеспечиваться равномерное нагруже- ние обеих лент. Расчетная толщина стальной ленты при4 соединении ее заклепками 6 = Т’иаб/ — id) [о[1, где d = = 4-у Ю мм — диаметр заклепки, I — число заклепок в одном ряду; [о] — допустимое напряжение растяжения материала лепты. На рис 3 26 показаны различные типы крепления колодок к ленте. Крепление заклепками или болтами (рис. 3 26, а) является жестким, сни- жает общую гибкость ленты, ухудшает условия приработки колодок к поверх- ности шкива Также жестким является крепление колодок с устройством в них пазов типа ласточкина хвоста (рис. 3 26, б), болтами, головки которых располагаются в пазах колодки (рис 3.26, в), или болтами, ввернутыми в резьбовое отверстие колодки (рис. 3 26, а) При шарнирном закреп- лении (рис. 3 26, д) колодку 6, радиус кривизны наружной поверхности кото- рой почти вдвое меньше радиуса кривизны поверхности трения колодки, соединяют с лентой 5 пальцем 1. Этим обеспечивается линейный контакт колодки с лентой С наружной стороны
Тормозные ленты 127 Рис. 3.25. Лента тормоза: а — с углом обхвата 590°, б — с неравномерным шагом крепления колодок Рис. 3.26. Крепление колодок к ленте: а—заклепками или болтами, б—с помощью пазов типа ласточкина хвоста, в— болтами, головки которых расположены в пазах колодки, г — болтами, ввернутыми в резьбовое отверстие колодки; д — шарнирное Рис. 3.27. Устройства, препятствующие сбегу ленты со шкнва: о — в виде реборд на шкиве; б — в виде скобы на кожухе, /—леита; 2 — шкнв, 3 — скоба, 4 — кожух
128 Ленточные тормоза 3.4. Размеры тормозных лент, мм О В ь 61 6 61 d t d, rfo d. di d5 du 125 40 12 16 2 5 5 60; 70, 80 М10 10 11 10 160 40 12 16 2 5 5 60, 70, 80 М10 10 11 10 — — 200 40 12 16 2 5 5 60, 70, 80 M10 10 11 10 — — 250 50 20 20 2 5 5 60, 70, 80 M10 10 11 10 — 320 60 20 20 3 5 5 60, 70, 80 . M12 12 13 12 —— — 400 60 20 20 3 5 5 60; 70, 80 M12 12 13 12 16 M12 450 70 25 30 3 5 5 80, 90, 100 M16 16 17 16 16 M12 500 80 25 30 4 5 5 80; 90; 100 M20 16 17 16 16 M16 560 100 25 50 4 6 5 80; 90, 100 M20 16 17 16 20 M16 630 100 25 25; 50 5 6 6 100, 110; 120 M20 16 17 16 20 M16 710 100 25 25, 50 6 6 6 100; НО; 120 M24 20 22 20 20 M20 800 100 25 25, 50 6 6 6 100; 110; 120 M24 20 22 20 20 M20 1000 120 30 30, 60 8 8 6 100, 110; 120 M30 20 22 20 24 M24 1250 140 30 40, 80 8 8 6 100, 110, 120 M30 20 22 20 24 M24 ленты в паз пальца устанавливают клин 2, который прижимает колодку к лейте. От выпадания при вибрации и толчках клин удерживается пружи- ной 3, закрепленной на крюке 4 ленты. Болты 7 воспринимают усилие, сдви- гающее колодку по ленте Исходя из условий обеспечения самоустановки колодок и скорейшей их приработки к поверхности трения шкива, длина каждой из них должна быть 120—150 мм при диаметре шкива более 1 м. Собранная тормозная лента должна быть испытана на растяжение стати- ческой нагрузкой, равной 1,5 макси- мальной рабочей нагрузки, с выдержкой в течение 5 мин. Устройства, препятствующие сбегу ленты со шкива, выполняют в виде реборд на шкиве (рис. 3.27, а) или скоб на кожухе (рис. 3.27,6), огра- ждающем тормоз.
4. ТОРМОЗА С ОСЕВЫМ НАЖАТИЕМ 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 4.1.1. Дисковые тормоза В тормозах с осевым нажатием тормозной момент создастся силой, действующей вдоль оси тормозного вала. К ним относятся дисковые и конусные тормоза, в которых поверх- ностями трения являются соответст- венно диски или конусы. Дисковые тормоза разделяют па однодисковые, многодисковые без уси- ления; многодисковые с усилением; автоматические, замыкаемые под дей- ствием веса транспортируемого груза (грузоупорные); дисково-колодочные. По компоновке в машине или меха- низме дисковые тормоза бывают встро- енными в механизм или выполненными в виде отдельного блока, присоеди- няемого к механизму. В качестве приводов однодисковых и многодисковых тормозов без усиле- ния наиболее часто используют электро- магниты и гидроцилиндры, реже — пневмоцилиндры, а многодисковых тор- мозов с усилением — ручной привод через рычажную систему или гидро- цилиндры (см гл. 7). Вследствие некоторых особенностей дисковые тормоза нашли широкое применение в электродвигателях, талях, механизмах поворота экскаваторов и кранов, мотор-колес ах самоходных установок, шасси самолетов, кузнечно- прессовом оборудовании. К преимуществам дисковых тормозов относятся: большая энергоемкость (известен многодисковый тормоз авиационного колеса с энергией разового тормо- жения ЗЗХ106 Дж, удельная энерго- емкость многодисковых тормозов авиационных колес составляет (17 — 25) 101 Дж на 1 кг массы тормоза [27]); большие тормозные моменты при сравнительно небольших размерах са- MOiо тормоза (за счет увеличения числа пар поверхностей трения, на- пример, встроенный в авиационное колесо многодисковый тормоз с наруж- ным диаметром дисков 548 мм может создавать тормозной момент, равный 40 650 Н-м), стабильность работы — практически линейная зависимость 'тормозного мо- мента от коэффициента трения (только у тормозов без самоусиления), большая суммарная площадь поверх- ности трения (получаемая путем уве- личения числа поверхностей трения), что позволяет уменьшить необходимое давление между поверхностями трения и, таким образом, повысить долго- вечность фрикционной пары; уравновешенность тормоза — осевые силы могут быть замкнуты внутри тормоза и не воспринимаются валом и подшипниками машины; трение по плоскости, обеспечивающее равномерное распределение давления по всей поверхности трения, а следова- тельно, и более равномерное изнаши- вание, чем при трении по цилиндриче- ской поверхности; незначительное изменение площади фактического контакта тормозной на- кладки при увеличении размеров эле- ментов трения (в основном в осевом направлении) вследствие нагрева в процессе работы, независимость тормозного момента от направления вращения тормозного вала, 5 Зак 895
130 Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.1. Многодисковый тормоз конструктивная простота защиты тормоза от пыли, грязи; обеспечение герметизации. Однако из-за ухудшения условий отвода теплоты с поверхности трения дисковые (особенно многодисковые) тормоза нагреваются до более высокой температуры по сравнению с темпера- турой колодочных и ленточных тормо- зов, что в некоторых случаях требует использования специальных материа- лов, выдерживающих высокие темпера- туры без снижения фрикционных свойств, или применения конструктив- ных мер, улучшающих теплоотвод. Необходимый момент трения в много- дисковых тормозах (рис. 4.1) возникает под действием силы N прижатия диско-в 2, зафиксированных от враща- тельного движения в корпусе 3, к ди- скам /, вращающимся вместе с тор- мозным валом 4. Эта сила создается пружиной или усилием человека и пере- дается через рычажную, гидравли- ческую или пневматическую систему. Замыкающие пружины устанавливают в центре диска или по периферии симметрично относительно оси тормоз- ного вала и на равном;, расстоянии одна от другой, таким образом, чтобы их равнодействующее усилие было направлено по оси вала. Обеспечение эюго условия требует достаточно высокого качества изготовления пружин с одинаковыми размерами и одина- ковой жесткостью Регулирование тор- мозного момента при одной пружине, расположенной в центре, проще, чем при нескольких пружинах, расположен- ных по периферии. Применение тарель- чатых пружин позволяет получить малые габариты замыкающего устрой- ства при значительном усилии. Кроме того, тарельчатые пружины могут на некотором участке своей характери- стики обеспечить практическое постоян- ство развиваемого ими усилия незави- симо от деформации, при этом изме- нение деформации пружины из-за изнашивания фрикционных накладок не приводит в существенному изме- нению замыкающего усилия, что устраняет необходимость регулировать тормоз по мере изнашивания на- кладок. Внутренний радиус дисков /?в выби- рают минимально возможным из усло- вий компоновки тормоза. Наружный радиус R„ при работе тормоза в масля- ной ванне обычно принимают равным (1,25—2,5) /?в, причем для обеспече- ния смазывания поверхности трения разность — АД должна быть не более 6 см. В отечественных много- дисковых тормозах авиационных колес относительная ширина дисков (отноше- ние ширины кольца /?,, — R„ к среднему радиусу 7?,.р)* находится в пределах 0,15—0,3. При этом обеспечиваются наиболее стабильные коэффициенты трения и максимальные тормозные моменты. При более широких дисках имеет место неравномерный контакт рабочих поверхностей, при работе в масле не обеспечивается неразрыв- ность масляной пленки, увеличивается неравномерность нагрева, приводящая к короблению диска. Диски, у которых
Общие сведения 134 (/?|( — < 0,15, нагреваются силь- нее, что приводит к их отпуску. Для удаления продуктов изнашива- ния и улучшения условий смазывания на поверхности фрикционного мате- риала выполняют радиальн'ые или спиральные каналы, общая площадь которых может достигать при исполь- зовании порошковых материалов 47 %, а асбофрикционных материалов — 10—16 % поверхности трения (из-за меньшей механической прочности по- следних) [ 1 ]. При смазывании дискового тормоза уменьшается коэффициент трения фрик- ционного материала по металлу, однако тормоз при этом работает при значи- тельно больших (примерно в 3 раза) давлениях и его конструкция более компактна. Следует учитывать, что изменение температурных условий вы- зывает изменение вязкости масла, а следовательно, и коэффициента трения, а при низких температурах — возможно засг ы ван не смазочного материала. В этих случаях требуется применять Специальные масла или предварительно прогревать тормоз При работе в масля- ной ванне тормоз замыкается более плавно, чем при работе без смазыва- ния, так как смазывающий материал, выдавливаемый с поверхности трения, смягчает толчки. В мно! одисковом тормозе сила, сжимающая каждую пару трения, по мере удаления от нажимного диска уменьшается на силу трепня в направ- ляющих дисков, в результате чего уменьшается тормозной момент каждой последующей пары трения Трение в направляющих не только уменьшает тормозной момент, но и приводит к нарушению плавности замыкания тормоза Общее число дисков трения в тормозах, смазываемых погружением, не рекомендуется принимать более 20. При работе тормоза без смазывания Или при периодическом смазывании поверхностей трения число дисков Должно быть значительно меньше. Для надежной работы дисковых тормо- зов необходимо исключить возможность заедания дисков в направляющих, что достигается повышением чистоты об- работки шлицевого соединения, умень- шением давления в направляющих, соответствующим подбором материа- лов, а при работе тормоза со смазы- ванием поверхностей трения — обеспе- чением надежного смазывания шлицев. Для повышения работоспособности соединения тормозного диска с тор- мозным валом на последний насажи- вают шлицевую втулку 3 (рис. 4 2, д), а диск 1 закрепляют заклепками или болтами на переходном кольце 2, изготовленном из стали и подвергнутом термообработке. В этом случае давле- ние в шлицевом соединении умень- шается, так как увеличиваются средний радиус шлицев и ширина опорной поверхности Работоспособность шли- цевого соединения также существенно повышается при замене зубьев шлицев прямоугольного профиля зубьями эвольвентного профиля. Для преду- преждения повреждений .контактных поверхностей шлицевого соединения, детали которых изготовлены из термо- обработанной стали с HRC 50, до- пускаемые напряжения смятия прини- мают [осм]5 ~ 15 МПа. При рабочем проектировании тормоза проводят расчет на смятие и на изгиб шлицев соединения дисков с валом. Осевой зазор между поверхностями трения разомкнутого тормоза должен быть не менее 0,5 мм в тормозах с накладками из асбофрикционного материала и не менее 0,2 мм при работе металлических дисков в масляной ван- не При определении хода устройства, управляющего тормозом, следует учи- тывать, что рабочий ход каждого тормозного диска складывается из приведенною выше осевого зазора, обеспечивающего возможность тепло- вого расширения фрикционною мате- риала и металлического диска, дефор- мации фрикционного материала под нагрузкой [при асбофрикционных ма- териалах, имеющих модуль упругости
132 Тормоза с осевым нажатием ж) Рис. 4.2. Диски тормозов: а —с радиальными и тангенциальными прорезями; б — с радиальными прорезям в — вогнутые, г — с отогнутым пружинящим краем, д — соединенные с валом мер шлицевую втулку, е — секционный на каркасе; ж — секционный на кольце
Общие сведения 133 (2,5—4,8) 102 МПа, и толщине накла- док до 10 мм деформация не превышает 0,04—0,10 мм] и допустимого износа фрикционного материала за период между регулировками тормрза Находит применение покрытие сталь- ных дисков тонким слоем фрикцион- ного порошкового материала; в этом случае осевой зазор также должен быть не менее 0,2 мм. Толщина опорного диска с нанесенным на обе его стороны материалом должна быть не менее 0,8 мм Для опорного стального диска ее принимают равной около 1,6 мм при слое порошкового материала до 5 мм и около 3—3,2 мм при слое 5—10 мм. Диски без фрикционного материала изготовляют из конструкционных сталей и для повышения износостойкости закаливают до твердости HRC 45—51 или азотируют на глубину до 0,1 мм с последующей закалкой до твердости HRC 65. При использовании в качестве фрикционного порошкового материала на медной основе стальные диски закаливают (с последующим низким отпуском) до твердости HRC 43—52, а при использовании порошкового материала на железной основе, явля- ющейся более абразивным материа- лом, их азотируют. При работе тормоза металлические диски нагреваются неравномерно как по глубине, так и в радиальном направлении, в результате чего воз- никает их коробление, приводящее к увеличению неравномерности распре- деления давления по поверхности тре- ния, появлению еще большей неравно- мерности распределения температур и увеличенному износу фрикционного материала. Влияние коробления эле- ментов фрикционной пары на качество контактирования поверхности трения снижают следующими способами. применением фрикционных накладок с меньшей твердостью, которые лучше приспосабливаются к микро- и макро- неровностям контртела, обеспечивая большую суммарную площадь факти- ческого контакта; при этом тепловые потоки распределяются по большей площади и более равномерно; уменьшением ширины (/?„ — Дв) коль- ца диска, выполнением в диске сквозных ра- диально расположенных пазов (см. рис. 4.2, а, б) (применение различ- ного рода проточек на поверхности трения к существенному уменьшению коробления не приводит); обеспечением свободы перемещения диска относительно его фрикционных накладок в осевом направлении; так, в тормозах авиационных колес, где температура дисков при торможении превышает 1000 °C, крепление секто- ров из порошковых материалов 4 (рис. 4 2, е) и биметаллических 7 (рис. 4.2, ж) на каркасе 6 (см. рис. 4.2, е) и кольце 9 (см. рис. 4.2, ж) с помощью втулок 5 и осей 8 обеспе- чивает свободное осевое перемещение кольца и каркаса при замкнутом тор- мозе и, таким образом, исключает влия- ние их температурных деформаций на площадь контакта пар трения. Для лучшего размыкания тонкие стальные диски иногда делают слегка вогнутыми (рис. 4.2, в). При приложе- нии осевой силы N они прижимаются друг к другу всей поверхностью. При снятии усилия N, благодаря пружи- нящему действию вогнутых дисков они отходят друг от друга, сохраняя кон- такт по окружности. В толстых дисках (толщиной более 2 мм) с той же целью отгибают выпиленные концы, используя для размыкания дисков их пружиня- щее свойство (рис. 4.2, г). Повышение упругости диска обеспечивает более плавное нарастание усилия прижатия дисков и изменение тормозного момен- та, что благоприятно сказывается на работоспособности тормоза. В проектных расчетах тормозной момент дискового тормоза определяют по формуле Мт = Л7Д[рг, где N — осевое усилие, /?1р — радиус дей- ствия силы трения, эквивалентной всем
134 Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.3. Формы фрикционных накладок: а — кольцевой сектор; б — прямоугольный сектор; е—круглая вставка, г — овальная вставка где = 0,1 -г 0,18 — коэффициент трения в направляющих, /Л и Р: — средние радиусы направляющих (см рис. 4 1) Для тормозов, смазываемых погру- жением, тормозной момент определяют по формуле (4 2), а значение Кг прини- мают в зависимости от числа пар трения z Z . Kt Z Кг . . . 3 и менее 1,0 7 0,88 4 5 0,97 0,94 8 9 0,85 0,82 6 0,91 10 11 0,79 0,76 элементарным силам трения на площади контакта фрикционной пары; х — число пар поверхностей трения. Расчетное значение эквивалентного радиуса трения /?Ср зависит от закона распределения давления по поверхности кольца трения, который определяется в основном жесткостью элементов фрикционной пары и способом прило- жения осевого усилия При равно- мерном распределении давления по всей площади трения (р —const) /?ср = (2/3) (/?= — /?’ )/(/?= — /?g). При равномерном изнашивании по- верхностей трения, что возможно, если произведение давления в любой точке поверхности трения на скорость этой точки является постоянным (рс' = const), Яер= /2. (4.1) Среднее давление для кольцевых дисков трения Р = где [р) —допустимое давление для тормо- зов с осевым нажатием (см. гл. 8). Общий тормозной момент с учетом влияния потерь в направляющих дисков Mt = NIR^K,. (4.2) Коэффициент уменьшения осевого усилия [41] ‘"ЛТмЕЭфЛ.' Среднее давление между трущимися поверхностями в этом случае находят по формуле p = NKJ [л Из-за различия скоростей скольже ния отдельных точек поверхности тре- ния, расположенных на различном расстоянии от оси вращения, и из-за различий форм исполнения фрикцион- ных накладок (вставок) (см. рис. 4.2, г; 4.3) определение тормозного момента по среднему радиусу трения Rct> может привести к существенным погрешно- стям. С учетом формы накладок и расстояний их от оси вращения момент дискового тормоза определяют по формуле Мт = 1рАвшгйЭф, где ,4В — площадь трения вставки с одной стороны; m — число вставок в одном диске; Rcra / 0, здесь Rlv для накла- док всех форм находят по формуле (4.1); a — коэффициент, зависящий от отноше- ния р = R, / /?„: Р . . .° °.! 0,2 0,3 a . ; . 1,133 1,223 1,148 1,097 Р • . • • 0,4 0,5 0,6 0,7 « . . . . 1,062 1,037 1,021 1,01 0 — коэффициент, зависящий от централь- ного угла <р. ('см. рис. 4 3): <Р»........ Ю 20 40 50 0 . . . • 0,999 0,995 0,98 0,968 'Г" . • • 60 70 80 90 0 . . . . 0,953 0,936 0,915 0,891
Конструкции тормозов При расчете тормоза с фрикционным элементом в виде кольца принимают, а—1; 3=1: m — l и Ав — площадь поверхности кольца с одной стороны. Особенности расчета дисковых тор- мозов конкретного конструктивного исполнения приведены ниже, после описания соответствующей конструкции тормоза. W=l,2MTsin(p/2)/(f/?tp). Ширину шкива конуса выбирают по допустимому давлению |р| (см. гл 8), которое зависит от вида фрикционного материала: B = N/{‘2nRCp [р| sin (3/2; Тогда 4.1.2. Конусные тормоза Rn = Rep + 0,5 В sin (3/2); Ra = Rep — 0,5 В sin (3/2). Конусные тормоза получили наиболь- шее распространение в электродви- гателях и электроталях. Преимущест- вом их является то, что при одних и тех же средних радиусах трения и осевой силе нажатия тормозные моменты конусных тормозов в 2,5—3 раза больше, чем дисковых с одной парой поверхностей трения. К недостаткам относятся повышенная чувствитель- ность к перекосам и несоосностям элементов пары трения и то обстоя- тельство, что при больших тормозных моментах конусный тормоз должен •иметь большой средний диаметр трения, большую ширину рабочей поверхности конусов, что приводит к повышению скорости скольжения, интенсивному изнашиванию и большим маховым массам. Кроме того, при значительных температурах и существенном измене- нии коэффициента трения может наблю- даться заклинивание конусов Тормозной момент конусного тормоза Л1, = Л7'/?ср / sin (3/2;, R„ + Ra где +р =------------средний радиус конус- кого шкива (см рис. 4 5), рекомендуется принимать соотношение между наружным и внутренним радиусами конусного шкива RtJ Ru = 1,2-- 1,6, р/2 — половина угла при вершине конуса шкива, из условий предупреждения заедания конусов угол (3/2 должен быть на 2—3° больше утла трения При определении осевого усилия прижатия М для учета непостоянства коэффициента трения вводят коэффи- циент надежности, равный 1,2: 4.2. КОНСТРУКЦИИ ТОРМОЗОВ 4.2.1. Конусные и дисковые тормоза без усиления Рассматриваемые далее тормоза при- меняют в машинах и механизмах, где необходимы особо компактные кон- струкции, при этом обычно их встраи- вают в электродвигатель Замыкаются они под действием усилия пружины, а размыкаются под действием магнит- ного поля статора, магнитного поля, создаваемого вокруг короткозамкнутого кольца ротора, или магнитного поля рассеяния лобовых частей обмотки. Большое распространение получили конусные тормоза (рис 4.4), встроенные в электродвигатель со смещающимся ротором. В таком электродвигателе ротор 2 и статор / имеют коническую форму. На валу ротора 2 насажен тормозной конус 4. Замыкающая сжа- тая пружина 3, воздействуя на ротор 2, смещает конус 4, вызывая замыкание тормоза. При включении двигателя из-за наличия конусного воздушного зазора между статором и ротором возникает аксиальная составляющая магнитного поля, под действием которой ротор смещается на 0,6—4,5 мм (в зави- симости от типоразмера электродвига- теля) к вершине конуса, и тормоз размыкается Встроенные конусные тормоза (рис. 4 5) применяют в разнообразных модификациях электродвигателей с ко- ническим ротором, выпускаемых фир-
13G Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.4. Конусный электродвигатель со тормоз, встроенный смещающимся ротором мой Демаг (ФРГ) Тормозной конус 2, обшитый фрикционным материалом, закреплен на шлицах вала 1 электро- двигателя гак, иго он может пере- мещаться но шлицам, но удерживается в определенном положении относитель- но вала 1 втулкой 6 Осевое усилие замыкания тормоза, создаваемое сжа- той пру живой 5, передается через стакан 7 и подшипник 8 на вал двига- теля п на тормозной конус 2 При включении тока конический ротор двигателя вместе с валом / и конусом 2 втягивается в статор, преодолевая усилие пружины 5 и размыкая тормоз. При выключении тока ротор двигателя вместе с валом 1 и конусом 2 сдвигается под действием усилия пружины вправо, замыкая тормоз. Для уменьшения силы удара при замыкании тормоз снабжен гидравлическим амортизатором Осадку пружины 5 регулируют вращением шестерни 4, соединенной с зубчатым колесом-гайкой 9, навернутой на упор- ную втулку 10, что приводит к осевому перемещению этой втулки, соединенной скользящей шпонкой с корпусом 3 В электродвигателях талей произ- водства НРБ в качестве тормозного конусного шкива используется кожух тормоза 3 (рис 4 6,(5) При однодиско- вых тормозах в качестве тормозного диска применяется подшипниковый щит 1 (рис 4 6, а), к которому приклепы- вают фрикционные накладки 2 Винт 4 (см. рис. 4 6, 6} служит для регули- рования зазора между поверхностями трения по мере изнашивания фрикци- онного материала. Однодисковын тормоз, встроенный в электродвигатель, изготовленный па базе двигателя общего назначения серии АО, показан на рис. 4 7В задний щит 1 электродвигателя вмонтированы катушка тормозного электромагнита 7 и пять замыкающих пружин 6 Якорь 5 электромагнита, являющийся одно- временно и тормозным диском, может перемещаться поступательно вдоль на- правляющих пальцев 2 Фрикционное кольцо 4 приклеено к диску 3 венти- лятора, укрепленного на валу цилиндри- ческого ротора Для питания катушки магнита постоянным током при двига- теле переменного тока использую! селеновые выпрямители. Осадку пру- жин (а следовательно, и тормозной момент) регулируют с помощью под-
Конструкции тормозов 137 Рис. 4.5. Конусный тормоз, встроенный кладываемых под пружины (в гнезда в заднем щите) регулировочных шайб. Мощность двигателей с тормозами такой конструкции 2,8 — 7 кВт, крат- ность тормозного момента (.V/,/Л/li5 1|()ч) около 1,2 Многодисковый тормоз без усиления типа ТМТ электродвш ателей серии МАП, выпускаемых московским заво- дом «Динамо» (рис 4 8), размыкается шестью электромагнитами 5 перемен- в электродвигатель фирмы Демаг (ФРГ) кого тока, равномерно расположенными по окружности подшипникового нтига 6 двигателя Сердечники магнитов из- нутри и снаружи заключены в коль- цевые обоймы Один из сердечников приварен к подшипниковому щшу 6, другой — к нажимному' диску 7 На- жимной диск 4 н промежуточные диски 3 тормоза перемешаются в осевом направлении по трем штифтам 8 из немагнитной стали На концах штифтов
138 Тормоза с осевым нажатием а) шшп Рис. 4.6. Тормоза, встроенные в электродвигатели талей: а — одподисковый (механизм перемещения); б — конусный (механизм подъема) 7 6 5 Рис, 4.7, Однодисковый тормоз, встроенный в электродвигатель серии АО
Конструкции тормозов 139 Рис. 4.8. Многодисковый тормоз типа ТМТ, встроенный в электродвигатель серии МАП неподвижно закреплен торцовый диск 9 с регулировочной гайкой 10. Тормозные вращающиеся диски 2 с наклеенными на них фрикционными кольцами пере- мещаются аксиально по шлицевой втулке 1, закрепленной на валу ротора двигателя. Тормоз замыкается центрально расположенной пружиной 7, усилие которой регулируется спе- циальной гайкой //. Ход подвижной магнитной системы регулируется гай- кой 10. Тормоза двигателей обеспечивают число торможений, указанное в табл. 4.1 (там же приведены их основные параметры). В тормозе типа ТДП 6АД размыкание осуществляется электро- магнитами постоянного тока. Тормоза горизонтального исполнения обозна- чают ТМТ, верхнего (над двигате- лем) — ТМТВ, нижнего — ТМТН. Многодисковые тормоза без усиления типа ТЭВ (табл. 4.2) встраивают в электродвигатели типа ВАКр, пред- назначенные для работы во взрыво- опасных средах. Тормоза замыкаются центральной пружиной, а размыкаются электромагнитной системой, состоящей из трех сердечников, на каждом из которых расположено по три катушки. Предусмотрена возможность регули- рования тормозного момента и хода
140 Тормоза с осевым нажатием Конструкции тормозов 141 4.1. Характеристики тормозов типа ТМТ, ТМТВ, ТМТН и ТДП (см. рис. 4.8) Допустимый ход нажимного диска, мм 0,5—2 1—2 т OJ 1 0,00765 ] Момент инерции вращающих- ся масс, 1 кг-м2 1 1 0,0005 0,001 0,0051 0,00306 0,0153 Частота вращения в начале тормо- жения, мин-1 750 Гарантированное число торможений за период эксплуа- тации, тыс. 600 до смены дисков, тыс. 300 га м 2 340 445 685 445 155 Тип двигателя МАП 121Д МАП 122Д МАП 221Д МАП 421Д МАП 422Д МАП 521Д Энергия торможения, Дж/ч (ПВ--25; 40 %) 40 000 [ 000 08 1 40 000 350 000 J 175 000 350 000 175 000 Тормозной момент, Н • м | при «холод- ных» дисках 42 1Л о 170 оо 420 210 при дисках, нагретых в соответ- ствии с данным режимом (ПВ —25; 40, Ю0 %) 30 40 120 g 008 1 0SI I Тормоз 1 ТМТ-12Д ТМТВ-12Д ТМТН-12Д ТМТ-22Д ТМТВ-22Д ТМТН-22Д ТМТ-42Д ТМТВ-42Д ТМТН-42Д ТМТ-52Д ТМТВ-52Д ТМТН-52Д якоря магнитной системы (воздушного зазора), а также ручное растормажи- вание двигателя. Многодисковый тормоз без усиления электротали ТВ-ВНИИПТмаш показан на рис. 4 9. Якоря 4 трех электро- магнитов 9 переменного тока укреплены на подвижном тормозном диске //, к которому с противоположной стороны присоединена фрикционная накладка 3. Вторая фрикционная накладка закреп- лена на корпусной детали 1 тормоза, присоединяемой к редуктору электро- тали Между фрикционными накладка- ми размещены затормаживаемые диски /2, установленные на шлицах втулки (на рисунке не показана), закрепленной на быстроходном валу редуктора. Тормоз замыкается центральной пружи- ной 7 с усилием 500 Н, при этом диск 11 перемещается аксиально по пальцам 2, соединяющим корпус тормоза с де- талью 1. При включении двигателя и электромагнитов, подключенных парал- лельно ему, якоря 4 вместе с диском 11 смещаются к сердечникам 10 с катуш- ками, закрепленными на верхней крыш- ке 6 тормоза, создавая между первой парой трения зазор около 0,5 мм Между другой парой трения зазор образуется только вследствие упругости фрикцион- ного материала накладки. Усилие замы- кания пружины 7 регулируется шпиль- кой 8, а установочный зазор А между сердечниками 10 и якорями 4 — пере- мещением крышки 6 путем вращения резьбовых штуцеров 5. В механизмах, приводимых в движе- ние гидравлическим приводом, приме- няют многодисковые тормоза без усиле- ния (типа 1 и II), показанные на рис. 4.10 и 4.1 I Тормоза обеспечи- вают автоматическое затормаживание механизма в случае падения давления в гидросистеме как при отключении ее оператором, так и при нарушении целостности системы Тормоза состоят из фрикционного и гидравлического узлов, механических устройств для размыкания и устройства для разобще- ния дисков при разомкнутом тормозе,
142 Тормоза с осевым нажатием 4.2. Параметры тормозов типа ТЭВ для электродвигателей типа ВАКр Тормоз Момент инерции вращаю- щихся масс, кг- м2 Тяговое уси- лие электро- магнита при 6 = 2 мм, Н Осевое уси- лие цент- ральной пружины, Н Тормозпой момент Мт, Н м Электродвига- тель ТЭВ1 0,00000 220. 50 75 85 115 4 6 6,5 8,5 ВАКрО7|-4 ВАКрО72-4 В АКр 1 1 -4 ВАКр12-4 ТЭВ2 0,00025 750 190 265 265 390 18 25 25 37 ВАКр22-6-0,8 ВАКр22-6-1,1 ВАКр31-6 ВАКр32-6 тэвз 0,00076 1400 450 620 620 800 66 88 88 120 ВАКр41-6 ВАКр42-6 ВАКр51-6 ВАКр52-6 Условные обозначения б — воздушный зазор между якорем и сердечни- ком электромагнита до момента его включения, Мт — рабочий (расчетный) тормозной момент при номинальной температуре тормоза. Рис. 4.9. Многодисковый тормоз без усиления электротали ТВ-ВНИИПТМДШ
Конструкции тормозов 143 а — конструкция, б — механическое устройство для размыкания применяемом при установке последнего на иегоризонтальном валу Фрикцион- ный узел состоит из стальных дисков 2, соединенных со шлицами тормозного вала механизма (на рисунке не показан, отверстие для него закрыто заглушкой 14), установленных на шлицах корпуса 1 невращающихся дисков 4 с при- крепленными к ним фрикционными накладками 3, центральной пружины 8 и нажимного диска 12, передающего усилие от пружины пакету дисков 2 и 4. Гидравлический узел для размыкания Фрикционного узла включает полость Л, в которую под давлением подается жидкость, действующая на подвижную деталь, связанную с пружиной тормоза. В тормозе типа I (см рис. 4 10, а) эта полость герметична, она заключена между резиновыми диафрагмами 6, зажатыми кольцами 5 и 7, и корпу- сами 1 и 11. В тормозе типа II (см рис 4.11) полость А негерметична; жидкость, находящаяся в ней под давлением, будет просачиваться в полость Б, которая соединяется с дренажной линией гидропривода. Уплотнение пор- шня кольцом 19 обеспечивает незначи- тельный расход жидкости, но при этом увеличивается сопротивление переме- щению поршня, что следует учитывать
144 Тормоза с осевым нажатием П Рис. 4.11. Многодисковый тормоз типа II (позиции см. на рис. 4.10) при расчете нажимной осевой силы фрикциона. Тормоза типа I рекомендуется при- менять только при горизонтально расположенном или наклоненном под углом не более 25° к горизонтали тормозном вале, а типа II — при любом расположении тормозного вала и только при наличии в гидросистеме дренажной линии. При этом следует учитывать расход жидкости из рабочей системы через зазор в посадочном месте поршня и возможность восполнения этого расхода. Механическое устройство для раз- мыкания при отсутствии давления в системе гидроуправления в тормозе типа I не предусмотрено. Для такого размыкания удлиняют шток 10, про- пуская его резьбовой конец через гайку 9 (см. рис. 4.10, б). При навин- чивании гайки 15 пружина 8 сжимается, и тормоз размыкается. Для дистанционного механического размыкания тормоз типа I снабжают вильчатым рычагом 16, шарнирно закрепленным на корпусе и оснащенным роликом 17, упирающимся в шток 18 толкателя Рычагом аналогичной кон- струкции оснащен и тормоз типа II (см. рис. 4.11), что обеспечивает как ручное, так и дистанционное механи- ческое размыкание его. Устройство для разобщения дисков при разомкнутом тормозе, применяемое преимущественно при установке тормо- за на негоризонтальных валах, пред- ставляет собой специальные прокладки 20 (см. рис. 4.11) из мягкой морозо- стойкой резины, приклеиваемые кау- чуковым термопреновым клеем к не- вращающимся дискам Можно также применять изогнутые тарельчатые диски типа изображенных на рис. 4.2, в, при этом фрикционные накладки должны быть закреплены на плоских вращающихся дисках. В обоих ва- риантах под действием упругих сил резиновых прокладок или изогнутых дисков диски‘раздвигаются, и предот- вращается их трение при разомкнутом тормозе. При расчете тормозного мо- мента следует предусмотреть некоторое увеличение усилия замыкающей пру- жины для преодоления упругих сил при замыкании тормоза. Деформация резиновой диафрагмы 6 (рабочий ход диафрагмы) обеспечи- вается изменением толщины прокладки 13 (см. рис. 4.10, а). Уменьшением
Конструкции тормозов 145 4.3. Параметры тормозов типа I (см. рис 4 10) Параметр Наибольший диаметр тор- мозного вала d, мм 38 54 Do, мм 100 125 do, мм 40 60 D, мм 90 105 D\, мм 170 195 В, мм 124 154 R, мм 73 90 hi, мм 1,6 1,6 Li, мм‘ максимальная 262 285 минимальная 219 235 D *, мм 64 75 d *, мм 12 15 ЧирЛО рабочих витков пру- 4 3,5 жины Тормозной момент, создава- емый одной парой поверх- иостей трения, Н-м 24,5 45,5 * Параметры пружины даны при каса- тельном напряжении в ней т, —650 МПа толщины прокладки восстанавливают нормальную деформацию диафрагмы при изнашивании фрикционных накла- док. В нормальном состоянии пакет дисков 2 и 4 сжат усилием пружины 8 и тормоз замкнут. Усилие замыкающей пружины 8 регулируется вращением гайки 9. Для размыкания подают рабочую жидкость в полость А. Когда сила давления жидкости преодолеет усилие замыкающей пружины 8, нажимной диск 12 отойдет от дисков трения и разомкнет тормоз. В табл. 4 3 приведены основные размеры и параметры двух тормозов типа I, определенные при восьми парах трения. Тормозной момент прини- мают Al, 5S 1,2 АД, где Л1р — наиболь- ший расчетный момент торможения, приведенный к валу тормоза и необхо- димый для остановки механизма в заданное время торможения Для вновь проектируемых тормозов рекомендуемые ряды диаметров поверх- ностей трения, установочных усилий замыкающих пружин и тормозных моментов на одной поверхности трения приведены в табл. 4 4 Число необходимых нар поверхностей трения определяют по формуле г==12М / [л/ф(Оа-Уо)1 Ход нажимного диска для тормоза типа I Л1 = г А/2 «С 2,5 мм, где Д— зазор между трущимися поверхностями дисков при полностью разомкнутом тормозе; рекомендуется принимать Д = = 0,34-0,4 мм, для тормоза типа II h\ Д zЛ На рис. 4.12 показана компоновка многодискового гидроуправляемого тор- моза без усиления в мотор-колесе (с крутящим моментом 5000 Н-м), при- водимом гидромотором ГМ-35. Тормоз состоит из корпуса 1 с опорным 9 и рабочим 2 фланцами, вращающегося 5 и невращающегося 5 дисков, блока гидроцилиндров 7 с поршнями 6 и узлов размыкания 12. Фрикционные накладки закреплены па рабочем фланце 2 4.4. Рекомендуемые параметры проектируемых многодисковых тормозов (см рис 4 10) Параметр Оо 60 80 100 125 160 200 250 300 do, мм Тормозной МЫЙ одной момент, создавае- парой поверхностей 30 40 40 60 80 120 160 180 трения, Н-м Установочное усилие пру- 5 11,7 24,5 45,5 93,9 164,3 302 554,6 жины, Н 420 750 1320 1890 ЗОЮ 4020 5790 9040
146 Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.12. Компоновка многодискового тормоза в мотор-колесе корпуса тормоза и невращающемся диске 5, являющемся также нажимным. Корпус 1 фланцем 9 соединен с не- вращающейся полуосью 10 колеса 13 При подаче тормозной жидкости в полости 8 гидроцилиндров поршни 6 выдвигаются и перемещают диск 5 по шлицам корпуса тормоза, а диск 3 — по шлицевой обечайке 4 ступицы колеса, влево, прижимая их к рабочему фланцу 2; при этом колесо заторма- живается. При уменьшении давления пружины 1/ узлов размыкания отводят диск 5 от диска 3, предотвращая трение между ними в разомкнутом состоянии. Шинно-пневматические дисковые тор- моза (рис. 4.13.) нашли ограниченное применение. Гораздо чаше их исполь- зуют в качестве ограничительно-соеди- нительных муфт. Тормоз состоит из тормозного барабана 3, связанного с тормозным валом механизма, распо- лагаемой в его внутренней полости резино-кордной камеры 6, укрепленной на невращающейся детали 7, и фрик- ционных накладок 5, присоединенных к упругим металлическим дискам 2, смонтированным на фланце детали 7 Рабочими поверхностями трения явля- ются внутренние стенки барабана 3. Резино-кордная камера 6 защищена от нагрева теплоизоляционными проклад- ками 8. Для улучшения теплоотвода барабан снабжен охлаждающими реб- рами 4. Воздух при торможении
Конструкции тормозов 147 Рис. 4.13 Шинно-пневмагический дисковый тормоз подается в камеру 6 под давлением 0,4—0,5 МПа через отверстие / в детали 7 При этом упругая камера 6, нажимая на диски 2, прижимает фрикционные накладки 5 к внутренним стенкам барабана, затормаживая его. При уменьшении давления упругие диски 2 отводят фрикционные накладки от поверхностей трения барабана, растормаживая его. Тормоза такого типа отличаются малым временем срабатывания и не требуют частого регулирования зазора между трущи- мися поверхностями по мере изнаши- вания фрикционных накладок. 4.2.2. Многодисковые тормоза с усилением Для уменьшения усилия управления тормозом, сокращения его табаритов и массы управляемые многодисковые тормоза снабжают устройствами, уве- личивающилтн усилие управления и создающими эффект самоусиления при торможении вращающегося корпуса, что достигается при помощи шариков, заложенных между двумя нажимными, имеющими возможность взаимного по- ворота, дисками в клиновидные ка- навки, выполненные на внутренних сторонах дисков. Тормоз с усилением (рис 4 14, а) состоит из вращающегося корпуса /, двух нажимных поворотных дисков 2 и 3 с укрепленными на их внешних сторонах фрикционными накладками, стягкных пружин 5, шариков 4, раз- мещенных в канавках 8, которые выполнены на обращенных друг к другу поверхностях дисков 2 и 3. Последние установлены на шлицах неподвижной детали 6 с зазором, обеспечивающим небольшой поворот их вокруг оси, а чаще — расположены по центру в корпусе и удерживаются от разво- рота ограничительными упорами и приводным устройством (на рисунке не показано), В качестве приводного устройства обычно используют гидро- или пневмоцилиндр, реже — механи- ческий привод. В разомкнутом состоя- нии фрикционные накладки дисков 2 и 3 отведены от внутренних стенок вращающегося корпуса I пружинами 5, а шарики 4 находятся в наиболее глубокой части канавок 8. При тормо-, жении приводное устройство, закреп- ленное на неподвижной части меха- низма (например, на полуоси тран- спортного средства), поворачивает диски 2 и 3 относительно друг друга на некоторый угол; при эюм шарики 4, перемещаясь по наклонным поверхно- стям канавок 8, раздвигают диски, расклинивая их и прижимая к поверх- ностям трения корпуса с усилием,
148 Тормоза с осевым нажатием значительно (в 1,5—2.5 раза) превы- шающим приводное. Поворот одного из дисков ограничен упором 7. другой диск, увлекаемый силами трения в сторону вращения корпуса (по стрел- ке у), создает дополнительное рас- клинивающее усилие, . в результате чего получается эффект самоусиления. В тормозе НАМИ-ЛАЗ (рис. 4.14, в) диски 10, стягиваемые четырьмя пру- жинами 13, удерживают шарики 11 в канавках, а два гидроцилиндра 15, штоки которых поворачивают диски относительно друг друга, закреплены на неврашающейся полуоси 12 колеса Угол поворота одного из дисков 10, центрируемых в корпусе 9, ограничен упором (на рисунке не показан), в тормоз введен автоматический ком- пенсатор 14 износа фрикционных на- кладок, поддерживающий заданный установочный зазор между парами трения. Дисковый юр.моз с самоусилением другой модификации, предназначенный для затормаживания ведущих осей автомобилей и тракторов, например задних мостов тракторов МТЗ-50 и МТЗ-52, изображен на рис 4 15 Тормозные диски 4, обшитые с двух сторон фрикционными накладками, на- сажены на шлицевую часть тормозного вала и при торможении взаимодей- ствуют как с поверхностями трения Рис. 4.14. Дисковый тормоз с усилением: а — схема, б — силы, действующие при торможении; в — тормоз НАМИ-ЛАЗ
Конструкции, тормозов 149 Рис. 4.15. Дисковый тормоз трактора МТЗ-50 с усилением корпуса /, так и с поверхностями трения нажимных невращающихся дисков 2, образуя таким образом четыре пары поверхностей трения. При тормо- жении вращающегося вада механизма тяги 8 и 6 приводного устройства через вилку 7 поворачивают нажимные диски 2 относительно друг друга, в результате чего шарики 5 раздвигают эти диски и поджимают вращающиеся тормозные диски 4 к поверхностям трения корпуса /. Под действием возникающих при этом сил трения нажимные диски 2 поворачиваются в направлении враще- ния вала механизма до упора одного из них в выступ Б или В, после чего вто- рой диск 2 повернется относительно остановившегося диска еще на некото- рый угол и расклинится между шари- ками и тормозным диском 4, создав, таким образом, дополнительную осевую силу нажатия и эффект самоусиления. После снятия усилия с вилки 7 нажим- ныедиски 2 пружинами 3 возвращаются в исходное положение, и вал меха- низма растормаживается Так как эти тормоза имеют четыре поверхности трения и обладают эффек- том самоусиления, они нашли широкое применение в качестве тормозов с руч- ным приводом на тракторах и авто- мобилях. При торможении на стоянке (корпус тормоза не вращается) под действием давления жидкости в тормоз- ных гидроцилиндрах на дисках создает- ся момент /Ид= Л/7/7, где Р и /г — усилие на штоке гидроцилиндра и плечо его действия (см рис 4 14, в); п — число приводных гидроцилиндров в тормозе На радиусе /?ш размещения шариков, опирающихся на наклонные плоскости канавок, возникает реактивный момент Мр = ТКШ1, где Т — усилие, с которым диск действует на шарик (перпендикулярно оси поворота диска), i — число шариков в тормозе. Каждый шарик создает распорную силу (см. рис. 4.14, б) N= Г/tg а = Phutg a) Осевая распорная сила от всех шариков воспринимается одинаково
150 Тормоза с осевым нажатием обеими поверхностями трения корпуса тормоза и не передается на внешние его элементы, поэтому тормоз является уравновешенным. Тормозной момент, действующий на корпус I (см. рис. 4 14, а), MT„^fPhRcpm/(Ra, fga), где г—число пар поверхностей трения (чаще всего две); /?ср—средний радиус трения фрикционного кольца При торможении вращающего- ся корпуса из-за эффекта само- затяжки диска возникают распорные силы Af(, которые определяют из усло- вия равновесия корпуса тормоза под действием момента сил, расположенных в плоскости вращения: NtT= N\i = Phn/(Rm iga — fRcf). В этом случае тормозной момент, действующий на корпус тормоза, Л4т Яв = f PhnRcpZ / (Rmtg а — /ХР Коэффициент самоусиления зависит от угла а наклона канавок. Для диска, не имеющего ограничительных упоров, Si= 1/Н -Wp/X tg «)]; для диска, упирающегося при повороте в ограничительные упоры, „ __________1_______1 — fjoRcf/Ro 2~ 1 —/Хр/ (XXg а) 1 +До/?ер//?О ’ где /о — коэффициент трения между диском и упором; Ro— средний радиус упора (или шлицевого соединения). Для тормоза в целом т 1 ХХР/(RHg а) 1+ЫХР//?о' Коэффициент относительной чувстви- тельности дисковых тормозов с усиле- нием e=l/(l- fSK), где SK — конструктивный показатель само- усиления; Зк= (/?ср / /?Ц[) etg а [34]. Для исключения заклинивания по- воротного диска необходимо соблюде- ние условия tg а> Обычно принимают а = 30-у 35°. Для надежного размыкания тормоза (т е. полного отхода фрикционных дисков от его корпуса) необходимо обеспечить также выполнение следую- щих неравен'™- /о/?ср J___________ 1 Jlo — RiRcpmtg ccsin a rcos ct ’ где J и m — момент инерции и масса одного диска, Rq cos а + sin а. 4.2.3. Тормоза, замыкаемые под действием веса транспортируемого груза В тормозах, замыкаемых под дей- ствием веса груза (грузоупорных), для создания тормозного момента не требуется приложения внешнего уси- лия- при прекращении вращения при- водного вала тормоз под действием грузового момента автоматически раз- вивает тормозной момент, пропор- циональный весу поднимаемого груза, останавливает обслуживаемый им ме- ханизм и удерживает груз в подве- шенном состоянии. Такие тормоза называют грузоупорными, или автома- тическими, Для опускания груза не- обходимо в течение всего времени опускания прилагать внешний крутя- щий момент со стороны привода. Различают два типа грузоупорных тормозов: 1 — с уменьшенным в процес- се опусканий груза усилием прижатия тормозных дисков; II — с постоянным усилием прижатия тормозных дисков как при подъеме, так и при опускании. Грузоупорный тормоз типа I обеспе- чивает плавное торможение опускаемо- го груза, надежно удерживает его и имеет минимальные износ трущихся элементов и расход энергии при опускании груза. Для обеспечения плавности работы тормоза его поверх-
Конструкции тормозов 151 Рис. 4 16 Дисковый тормоз типа 1, замыкаемый иод действием веса транспортируемого груза ности трения обильно смазывают, а в передачах с машинным приводом тормоз помещают в масляную ванну. Эти тормоза находят широкое при- менение в подъемных механизмах с ручным и машинным приводами. При ручном приводе тормоз (рис. 4.16) устанавливают на быстро- ходном валу, и вращение оз приводной рукоятки (на рисунке не показана) передается валу 4, при этом грузовой барабан связан с зубчатым колесом- диском 3. При машинном приводе, например в электроталях, тормоз уста- навливают на промежуточном валу редуктора, имеющем небольшую часто- ту вращения, чтобы облегчить условия работы храпового соединения и умень- шить динамическое влияние вращаю- щихся масс. При этом зубчатое колесо 3 получает вращение от шестерни первой ступени редуктора, связанной с электро- двигателем, и передаст крутящий момент через вал-шестерню 4 и связан- ное с ним зубчатое колесо грузовому барабану (на рисунке не показан). На валу 4 закреплен на шпонке диск I. Кроме того, на вал 4 навинчено зубчатое колесо 3. Между диском I и зубчатым колесом 3 размещено храповое колесо 2, свободно сидящее на выступе зубчатого колеса 3. Нарезка на валу 4 направлена так, что при вращении зубчатого колеса 3 в сторону подъема груза, оно перемешается вдоль вала к диску / и прижимает храповое колесо 2 к диску /, при этом диск, храповое и зубчатое колеса вращаются вместе, а собачка 6 вследствие соот- ветствующего направления зубьев хра- пового колеса проскальзывает по ним. По окончании подъема груз останавли- вается, так как собачка 6 удерживает храповое колесо 2 от обратного вращения, а диск 1 и зубчатое колесо 3 сцеплены с храповиком силой трения (момент от груза при подъеме, удержа- нии подвешенного груза в неподвижном состоянии и при опускании не меняет своего знака). При опускании груза зубчатое колесо 3 вращается в другую сторону. Вал
152 Тормоза с осевым нажатием закреплен от осевого перемещения, и поэтому зубчатое колесо 3 переме- щается по резьбе вправо, пока давле- ние на храповик не уменьшится и момент трения между дисками н храповиком 2 нс станет недоста- точным, чтобы удержать вал 4 от вращения под действием момента от веса груза, при этом груз начнет опускаться. Свободное опускание груза продолжается до тех пор, пока угловая скорость вала 4 нс превысит угловой скорости зубчатого колеса 3 При этом последнее снова начнет навинчиваться по резьбе вала и перемещайся к диску /, момент трения между зубчатым 3 и храповым 2 колесами увеличится, и относи[ельное перемещение дисков прекратится При правильно скои- сгр\ ированиом и хорошо отрегулиро- ванном тормозе это относи тольное перемещение переходит в непрерывное проскальзывание диска 1 и зубчатого колеса 3 по храповому колесу 2, в результате чего наступает состояние относительного равновесия, при кото- ром груз опускается со скоростью, соответствующей частоте вращения ведущего вала. Момент А4,р от веса груза на тормоз- ном валу, приложенный к винту-валу 4 (или гайке колеса 3 при ручном приводе) и стремящийся затянуть винтовое соединение, уравновешивается моментом Л/р трения в резьбе и момен- том трения между зубчатым 3 и храпо- вым 2 колесами Для оцтаничсния излишне большого отхода дисков от храпового колеса 2 применен устано- вочный палец 5, запрессованный в зуб- чатое колесо 3 и свободно входящий в паз в диске I. Работоспособность и надежность гру- зоупорных тормозов в значительной мере зависят от конструкции устройства наложения собачки па храповое колесо. Более подробные сведения по этим тормозам, а также конструкции грузо- упорных тормозов двустороннего дей- ечвия даны в работе [1] Характеристи- ки тру зоупориы.х тормозов элещро- талей приведены в табл 4 5 4.5. Параметры грузоупориых тормозов электроталей типа ТЭ Параметр ТЭ-0,5 ТЭ-1 ТЭ-2е ТЭ-2* ТЭ-3 ТЭ-5 Момент от веса груза на валу тормоза (с учетом КПД), Н - см 3900 8100 18 400 18 400 35 800 59 500 Угол подъема винтовой резьбы 5°30' 12°50' 8°50' 12”00' 9°30' 6°06' Резьба профиль Трапе- циевид- Прямо- уголь- Трапец невидная Торцовая число заходов пая 2 пая 2 3 3 3 3 средний диаметр, мм 33 35 37 54 46 96 Рабочая площадь тормозного диска, см2 62 104 125 122,5 245 300 Средний радиус трения тор- мозных дисков, мм 44,5 56,5 66 58 92,5 121 Расчетное осевое усилие тор- моза, Н 5070 6450 15 500 12 400 19 800 26 800 Средняя окружная скорость дисков, м/с 0,815 1,0 0,92 0,86 1,12 1,24 Расчетное давление на поверх- ности трения дисков, МПа 0,82 0,62 1,24 1,03 0,81 0,96 Мощность двигателя механиз- ма подъема, кВт 0,75 1,7 2,8 2,8 4,5 7,0 Тали двух модификаций.
Конструкции тормозов 153 Осевая сила, сжимающая диски тор- моза, в разные периоды работы грузонод ьемног.о механизма, на кото- ром он установлен, различна [1], максимальное значение ее (при подъеме груза и удержании его в подвешенном СОС|ОЯНИН) = Л4г1,/[/„Д.’ + г tg (а + р)], IJ.C Л1Г|, — момент от веса труза, приведен- ный к тормозному вану, /|( — коэффициент трепня покоя па поверхности трения храпового 2 и зубчаюго 3 ко юс (см ряс 4 1G), R* — средний радиус поверхности трения храпового 2 и зубча- того 3 колее, г—средний рацнс винтовой резьбы (при выполнении замыкающею устройства в виде випювых кулачков с торцовыми рабочими новерхпоешми — средний радиус рабочей поверхности ку- лачков), а—угол подъема винтовой ли- нии, р — рол трепня покоя на винтовой поверхпосги Момент, развиваемый двигателем при опускании груза с постоянной скоростью, обычно составляет 0,3—0,6 момента, развиваемого двигателе?./ при подъеме. При учете влияния дополнительного сопротивления трения в опоре подвиж- ного зубчатого колеса, возникающего при его осевом перемещении в процессе замыкания тормоза, осевую силу еле* дует определять по формуле v — М'р П ! (''° cos “ //X>4-rtg(o-. + (>) где гО|— радиус опоры подвижного зуб- чатою колеса, — коэффициент трения покоя в опоре зубчатого колеса, Го — радиус начальной окружности зубчатого колеса, «0 = 20” — угол зацепления зуб- чатой передачи В расчетах грузоупорных тормозов с асбестовым фрикционным материалом (ГОСТ 1 786—80), работающих в редук торах с жидкой смазкой, ВНИИПТмаш рекомендует принимать коэффициент трения покоя равным 0,1. Для винтовой пары латунь — сталь следует прини- мать угол трения покоя равным 6°. Коэффициент трения при движении без смазывания на 5—15 % меньше коэффициента трения покоя. Тормозной момент грузоупорного тормоза типа 1 MT = //V (/?, + «.), где и R? — средние радиусы поверх- ностей трения дисков (в общем случае они могут быть неодинаковыми) Значение Л1, не должно быть меньше щЛТр, где щ — коэффициент запаса торможения грузоупорного тормоза, принимаемый по рекомендациям, при- веденным в и 1 Увеличение коэф- фициента запаса торможения сверх рекомендуемого значения приводит к появлению значительных динамических нагрузок в элементах механизма подъ- ема при замыкании тормоза, наиболее плавная работа тормоза имеет место при птх 1 Если средние радиусы диска 1 и зуб- чатою колеса 3 (см рис 4 16) неоди- наковы, то в формулу определения осевой сжимающей силы при подъеме Л'„ следует подставлять произведение /7? для той пары поверхностей трения, для которой это произведение меньше и требуется соответственно большая сила N„. Для надежного удержания груза в подвешенном состоянии необхо- димо, чтобы сумма моментов трения между диском /, храповым и зубчатым колесами и моментов трения всех частей механизма от тормоза до двигателя (при скорости на среднем радиусе диска трения не более 3—4 м/с, для которой можно пренебречь силами инерции) была большей или равной грузовому моменту, действующему на тормозном валу, т. е. [' tg (а + (>) + Ю] рт Момент, необходимый для размы- кания тормоза при pa6oie механизма с номинальным грузом, По этому значению момента рассчи- тывают элементы храпового соединения. При опускании груза полное размыка- ние поверхностей чрения будет про- исходить только тогда, когда момент
154 Тормоза с осевым нажатием M2=N0«fR2 (момент трения между храповым колесом и диском-шестер- ней 3) будет составлять 0,7—0,8 грузо- вого момента, действующего на тор- мозном валу, причем меньшие значения относятся к быстроходным, а боль- шие — к тихоходным механизмам. Если Мз чрезмерно велик, то между дисками образуется большой зазор, тормоз замыкается с толчками и плавность опускания груза нарушается. Толчки могут быть уменьшены применением более эластичного фрикционного ма- териала. Опускающийся груз будет оста- новлен, если /гт> 1. Надежность тор- мозного устройства определяется зави- симостью rtg (к + р)< из которой можно определить необхо- димый угол подъема резьбы. Уменьшение тормозного пути уста- новкой тормоза, замыкаемого под дей- ствием веса груза, ближе к двигателю или увеличением момента М। между диском / и храповым колесом 2 является нерациональным, так как в первом случае увеличиваются скорости в элементах тормоза, а во втором — расход энергии при опускании груза. Поэтому тормоз с одинаковыми диском 1 и зубчатым колесом 3, в котором моменты М । и Мз равны, является неэкономичным. Тормозной момент, необходимый для удержания и останов- ки груза, должен в основном получать- ся за счет момента М? [обычно Мз= (1,54-6) М।]; значение М। реко- мендуется принимать в пределах М, = = (0,15 4-0,5) Мгр. Уменьшение момента трения Л4Р в резьбе тормозного вала способ- ствует улучшению работы тормоза; оно может быть достигнуто как уменьшением радиуса резьбы, так и увеличением угла ее подъема. Трапе- цеидальная резьба предпочтительнее, радиус резьбы выбирают минимальным из условий прочности вала и по допустимым давлениям в резьбе, при- нимаемым для пары сталь — чугун [р] = 44-5 МПа и пары сталь — брон- за [р] =64-8 МПа. Угол подъема резьбы обычно выбирают в пределах 12—20°, однако, как показали испы- тания электроталей, проведенные во ВНИИПТмаше, поверхности трения размыкаются и при значительно мень-> ших углах (см. табл. 4.5). Число заходов винта принимают равным двум — четырем. Момент Л4Р обычно составляет (0,15—0,5) Л4гр. Наибольшая расчетная удельная мощность трения в электроталях грузо- подъемностью 500—5000 кг при сред- нем режиме их работы с номинальными грузами не должна превышать 0,011 кВт/см2 [43], при этом тормоз должен находиться в масляной ванне, а редуктор должен иметь охлаждающие ребра и вентилятор для обдува. Исходя из этого значения удельной мощности, выбирают общую площадь тормозных накладок и средний расчетный радиус трения тормозных дисков. В механизмах с машинным приводом силы инерции частей между двигателем и тормозным валом, возникающие при торможении опускающегося груза, стре- мятся разомкнуть тормоз и препят- ствуют его замыканию, в результате чего остановка грузов, особенно малых, происходит медленнее, а тормозной путь увеличивается. Увеличение коэф- фициента запаса торможения для тормозов, замыкаемых под действием веса груза, не влияет на путь торможе- ния, а определяет лишь степень надеж- ности удержания подвешенного груза. Для сокращения пути торможения следует уменьшать массы вращающих- ся частей механизма, расположенных от двигателя до тормозного вала, а также устанавливать дополнительный стопорный тормоз, который частично поглощает кинетическую энергию этих частей. Преимущества, получаемые при установке двух тормозов (снижение динамических усилий в элементах механизма, увеличение плавности опу- скания груза, уменьшение нагрева
Конструкции тормозов 155 Рнс. 4.17. Тормоза типа II, замыкаемые под действием веса транспортируемого груза: а — конусный; б — дисковый двигателя при опускании груза, обеспе- чсние скорости опускания, не превы- шающей скорость подъема, увеличение долговечности элементов механизма), компенсируют некоторое усложнение и удорожание механизма. В механизмах, имеющих самоторм(> зящие червячные передачи, применяют тормоза с неразмыкаемыми поверх- ностями трения (грузоупорные тор- моза типа II). В них для создания тормозного момента используется осе- вое усилие червяка, и поверхности трения остаются замкнутыми как при подъеме, так и при опускании груза. Поэтому при работе на опускание приходится преодолевать избыток тор- мозного момента над грузовым, что вызывает интенсивное изнашивание поверхностей трения. По этой причине тормоза с неразмыкаемыми поверх- ностями трения применяют только в механизмах с ручным приводом. Тормоз (рис. 4.17, а) состоит из конуса 2, закрепленного на валу червяка, и диска /, снабженного коническим углубле- нием, храповыми зубьями и пятой, которой он упирается в неподвижный кожух 3. Ось вращения собачки 4 храпового механизма также закреплена в неподвижном корпусе. Направление зубьев храпового колеса выбирают таким, чтобы диск 1 мог свободно поворачиваться в сторону подъема груза и задерживался собачкой от вращения при его опускании. Если груз поднимается, то конус 2 и диск 1 вращаются совместно, и храповые зубья не препятствуют этому вращению, при остановке диск 1 удерживается собачкой, и между ним и конусом 2 создается сила трения, удерживающая механизм от вращения, при котором груз будет опускаться. На рис. 4 17, б показан дисковый тормоз, з-амыкаемый под действием веса груза, с неразмыкаемыми при его опускании поверхностями трения. По принципу действия он аналогичен описанному выше конусному тормозу; необходимая сила трения также со- здается осевым усилием червяка. От- личие состоит лишь в замене кони- ческих фрикционных поверхностей диском с двумя поверхностями трения. Для расчета тормоза типа II должна быть известна характеристика червяч- ной передачи. Тормозной момент где гр — крутящий момент на оси червяка, создаваемый весом транспортируемого гру- за: Mrp== Мгрч/w, здесь Мгр — момент от веса груза на валу червячного колеса, и и и — передаточное число и КПД червячной передачи при передаче энергии от колеса к червяку Осевое усилие на червяке, создающее момент трения нз поверхностях трения тормоза, N = Мгр//?к = Л-Kp/k tg(a - р) ],
156 Тормоза с осевым нажатием где Rt, — радиус начальной окружности червячного колеса; г—средний радиус червяка, а и р — угол подъема и угол трения в червячной паре Выбор угла конуса шкива Р/2 (см рис 4 17, а), его ширины В (см. рис. 4.5) и среднего радиуса /?(р дан в пп. 4 1 2. К преимуществам грузоупорных тор- мозов относятся отсутствие специаль- ных размыкающих устройств, простота конструкции, малые габариты и масса, относительно малая стоимость изго- товления, уравновешенность п, главное, пропорциональность развиваемого тор- мозного момента весу транспортируе- мого груза. Недостатками являются увеличение продолжительности тормо- жения при уменьшении массы транспор- тируемого груза по сравнению с его номинальным расчетным значением (или необходимость установки допол- нительного стопорного тормоза для обеспечения безопасности работ с гру- зами различной массы), повышенные износ и нагрев поверхностей трения при опускании груза. 4.3. ДИСКОВО-КОЛОДОЧНЫЕ ТОРМОЗА 4.3.1. Общие сведения Дисково-колодочные тормоза отли- чаются весьма малым (0,05—0,2) отно- шением номинальной площади фрикци- онных накладок к номинальной площа- ди поверхности трения тормозного дис- ка, называемым коэффициентом Квз взаимного перекрытия элементов фрик- ционной пары. В процессе торможения до 95 % поверхности трения тормоз- ного диска периодически выходит из контакта с фрикционными накладками и свободно омывается окружающим воздухом. Удельная энергоемкость ди- сково-колодочных тормозов машин с повтор но-крат повременным режимом работы (при равных условиях эксплуа- тации) выше удельной энергоемкости колодочных (в 4 раза), конических (в 6 раз) и дисковых (в 10 раз) тормозов. По сравнению с тормозами других типов (при равных габаритных размерах) дисково-колодочные тормоза позволяют реализовать более высокие значения тормозных моментов. Контакт фрикционных накладок с тормозным диском по плоскости с учетом малого значения коэффициента взаимного пе- рекрытия обеспечивает более равно- мерное изнашивание фрикционного ма- териала, облегчает регулирование и техническое обслуживание тормоза. Момент инерции тормозного диска значительно меньше момента инерции тормозного шкива колодочного или ленточного тормоза (рис. 4 18), что обеспечивает при пуске снижение на- грузки на приводной двигатель меха- низма и сокращение времени разгона машины, а при торможении — умень- шение загрузки тормоза По конструктивному исполнению раз- личают дисково-колодочные тормоза с несущей конструкцией в виде силовой скобы (рис. 4.19, а, б, в) и с переда- точной рычажной системой (рис. 4.19, г, д). Первые разделяют на тормоза с односторонним приложе- нием замыкающего усилия N относи- тельно поверхности трения тормозного диска (рис. 4 19, а, б) и с двусторонним симметричным приложением замыкаю- щего усилия (рис. 4.19, в), а вторые на тормоза с зажимом клещевого типа (рис. 4.19, г) и с верхним креплением штока привода (рис. 4.19, б). Дисково- колодочные тормоза выполняют стопор- ными, управляемыми и комбинирован- ными. Тормоза с силовой скобой преимущественно нормально открытые, управляемые, а с передаточной рычаж- ной системой — стопорные. В большин- стве их конструкций используют устрой- ства для автоматической компенсации износа фрикционных накладок. Крепле- ние тормозных колодок шарнирное или с применением жестких направляю- щих.
Дисково-колодочные тормоза 157 Рис. 4.19. Дисково-колодочиые тормоза: а — с закрепленной силовой скобой и односторонним приложением замыкающего усилия, б — с подвижной скобой -и односторонним приложением замыкающего усилия, в — с закрепленной силовой скобой и двусторонним приложением замыкающего усилия; г — с зажимом клещевого типа, 0 — с верхним креплением штока привода 4.3.2. Расчет тормозов В дисково-колодочных тормозах от- ношение внутреннего радиуса дорожки трения к наружному радиусу R„/R\,s^ ^0,7, коэффициент КВЗ<^А, причем его выбирают с учетом требования оптимальности формы элементов пары трения, что позволяет обеспечить макси- мальное использование тормоза по мощности при минимальных габарит- ных размерах фрикционной пары. В тормозах применяют секторные, круглые и прямоугольные накладки. Тормозной момент М< = f рА. ,R4>a/р (см. с. 134). Закон распределения давления р по поверхности трения накладки зависит от способа крепления тормозной колодки' в жестких направ- ляющих (рис. 4.20, а) или с помощью шарнира (рис 4 20,6). При креплении колодки в жестких направляющих p = p4,A»q,//' — при пропорциональности
158 Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.20. Способы крепления тормозных колодок: а — в жестких направляющих; б — q помощью шарнира износа накладки и диска давлению и пути трения, Р.р (Rl — Rl) р~----------------при пропорцио- 2/2 In (Ru/RJ мальпост и износа накладки и диска пути I рения и произведению давления на скорость скольжения, где pcp = N'/s, s = (qa/2\R2{ — Rl), г — рас- стояние от оси вращения тормозного диска до рассматриваемой точки поверхности трения При шарнирном креплении колодки закон распределения давления по радиусу диска зависит от формы поверхности трения накладки и смеще- ния оси шарнира крепления колодки относительно среднего радиуса поверх- ности трения: для прямоугольной накладки (см. рис. 4 21, а) 2с(х^2с-ЗЬ} р = 0 пр» х^ЗЬ —2с, для секторной накладки (см рис. 4 21,6) ЗЬ-2с, (/?„ + с/2) Г P = P^^+Wll Л(2&-с)(с-2х) С Для обеспечения равномерности из- нашивания накладки смещение оси шарнира крепления колодки относи- тельно середины накладки должно составлять* для прямоугольной накладки с Г (1 1 с 3 L (1 — R„/R„) J 2’ для секторной накладки О + /?п/ад Г sin (фв/2) I 1 C(i-R„/Ra) 1 <р. 2 J Зависимости с/с от Ra/Rtl при раз- личных значениях ср» для секторной накладки приведены на рис. 4 22. Для прямоугольной накладки. е/с . . . . 0.5 . . —0.0556 0,6 -0,0 И 7 /и, . . • • 0.7 0 8 е/с . • • • -0.0294 — 0,0185 Рис. 4 21. Распределения давлений вдоль радиуса поверхности трения при шарнирной установке колодки с накладкой: а — прямоугольной, б — секторной
Дисново-колодочные тормоза 159 Рис. 4.22. Зависимости е/с от /?„//?,, при различных зна- чениях а — р = const, б — lp = const Для наиболее распространенного в практике конструирования дисково- колодочиых тормозов случая /<»,= = 0,1 д-0,15 и /?„//?„ = 0,6 = 0,7, для обеспечения равномерности изнашива- ния накладок достаточно сместить точку приложения нормальной нагрузки на пару трения относительно середины накладки вдоль радиуса диска на расстояние не более 0,1 ширины нажладки в сторону внешнего радиуса. При торможении силы трения действуют на некотором расстоянии от оси враще- ния тормозного вала и полностью им воспринимаются, что требует примене- ния валов и подшипниковых опор зна- чительных размеров. Для снижения изгибающего момента от сил трения применяют диаметрально противопо- ложную установку двух дисково-коло- дочных тормозов на один тормозной диск. 4.3.3. Тормоза с силовой скобой Дисково-колодочные тормоза с сило- вой скобой применяют преимуществен- но в самоходных транспортных сред- ствах в качестве управляемых нор- мальнооткрытых или комбинированных. Для привода тормозов используют гидроцилиндры с непосредственным воздействием поршня на тормозную колодку. В комбинированном тормозе для стояночного и аварийного тормо- жения применяют механический привод или набор замыкающих пружин. Раз- мыкание управляемого тормоза обеспе- чивается путем свободных перемещений тормозных колодок при снятии усилия привода или под действием усилия размыкающих пружин Тормозные ко- лодки устанавливают в жестких направ- ляющих, в процессе работы тормоза они совершают поступательные движе- ния относительно поверхности трения тормозного диска. Тормоза с односторонним приложе- нием замыкающего усилия. Скоба рассматриваемых тормозов может быть неподвижной (см рис. 4 19, а) и под- вижной (см. рис. 4.19, б) в осевом направлении. В процессе замыкания тормоза вначале в контакт с тормозным диском вступает колодка, закрепленная на штоке привода. Для прижатия к тормозному диску второй колодки необ- ходимо обеспечить относительное пере- мещение диска или скобы. В тормозах с неподвижной в осевом направлении скобой используется принцип относи- тельного осевого перемещения диска, ступица которого имеет шлицевое сое- динение с тормозным валом. Из-за повышенного износа элементов шлице- вого соединения диска с валом, значи- тельного шума и вибрации тормозного диска при работе механизма применение тормозов этого вида является непер- спективным. В тормозах с подвижной
160 Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.23. Тормоз с подвижной в осевом направлении скобой в осевом направлении скобой диск жестко закреплен на тормозном валу, а скоба может перемещаться парал- лельно ему и перпендикулярно поверх- ности трения диска или поворачиваться относительно шарнира крепления на неповоротных частях механизма. В тормозе (рис 4.23) со скобой, перемещающейся параллельно тормоз- ному валу, на котором закреплен диск 9, верхняя откидная полуобойма 2 скобы соединена с нижней полуобоймой 5 закладными пальцами 10, которые фиксируются винтами 6. Поршни 3 двух приводных гидроцилиндров, размещен- ных в верхней полуобойме 2, воздей- ствуют на тормозную колодку 4. Вторая тормозная колодка 8 упирается в при- ливы во внутренней полости полуобой- мы 2. Колодки 4 и 8 установлены на, несущих пальцах 7 Закладные пальцы 10 разгружены от действия сил трения, которые при торможении восприни- маются несущими пальцами 7 и скобой тормоза. Полуобоймы 2 и 5 скобы защищают фрикционную пару тормоза от воздействия внешней среды. Клапан 1 служит для прокачки приводных гидроцилиндров. Для замены изношен- ных фрикционных накладок полуобойму 2 поворачивают относительно полуобой- мы 5, а колодки 4 и 8 снимают с пальцев 7 и заменяют новыми. В тормозе (рис. 4.24, а) с поворотной скобой 6 последняя совместно с привод- ным гидроцилиндром 5 совершает угло- вые перемещения относительно тормоз- ного диска 3 и укреплена шарнирно на оси 12, которая установлена на двупле- чем рычаге 11. Рычаг 11 жестко закреп- лен на опорном диске ходового колеса.
Дисково-колодочные тормоза 16! Свободное плечо рычага 11 соединено винтом 9 со скобой 6 Между скобой и рычагом установлена пружина 10. Тормозной диск 3 закреплен на ступице 1 ходового колеса и зажат тормозными колодками 2 и 4 При подаче рабочей жидкости через штуцер 7 в подпоршневую полость при- водного гндроцплиндра колодка 4 при- жимается к диску 3. Скоба 6 поворачи- вается относительно оси 12, прижимая к диску колодку 2. Для удержания машины в неподвижном состоянии при стоянке колодка 2 прижимается к диску 3 усилием механического привода 8, при этом приводной гидроцилиндр тормоза разгружен Рабочее и стояночное тормо- жения машины в тормозе данной конст- рукции обеспечиваются с помощью одной фрикционной пары Изнашивание фрикционных накладок по радиусу тормозного диска вследствие поворота скобы в процессе торможения неравно- мерно Для компенсации неравномер- ности изнашивания накладки 2 и 4 (рис. 4 24, б) выполняют перемен- ной толщины При торможении края большей толшины изнашиваются более интенсивно, а суммарный линейный износ накладки, распределенный по по- верхности трения, сохраняется по- стоянным. Тормоза с двусторонним приложе- нием замыкающего усилия. Усилие при- жатия фрикционных накладок к тормоз- ному диску создается двумя гидроци- линдрами, размещенными в силовой скобе по одной оси и диаметрально противоположно по отношению к диску Подпоршневые полости гидроцилинД- ров соединены с общей напорной маги- стралью, что обеспечивает автоматиче- ское выравнивание усилий прижатия фрикционных накладок к диску. Сило- вая скоба тормоза жестко закреплена на неподвижных частях механизма, а тормозной диск жестко закреплен на тормозном валу. Тормозные колодки перемещаются в корпусе скобы в на- правляющих пазах или вдоль направля- ющих пальцев, что исключает поворот 6 Зак. 895 колодок относительно поверхности тре- ния диска в процессе торможения. Тормоза этого типа отличаются повы- шенной долговечностью и относитель- ной простотой конструкции, что обеспе- чило их широкое применение в самоход- ных транспортных средствах. Тормоз (рис. 4.25) содержит разьсм- ную скобу 8, части которой соединены винтами 6. В корпусе скобы 8 установ- лены соосно два приводных гидроци- линдра с поршнями 7. Поршневые поло- сти обоих гидроцилиндров соединены трубопроводом 3 Для подачи рабочей жидкости под давлением из полости главного цилиндра в поршневые по- лости приводных гидроцилиндров слу- жит трубопровод 5 Тормозные колодки 1 установлены в направляющих в корпу- се скобы 8 и фиксируются защелкой 2. При нажатии на тормозную педаль поршни 7 прижимают тормозные колод- ки 1 к диску 4 одновременно с равными усилиями. Для замены изношенных ко- лодок достаточно повернуть защелку 2 и вывести колодки 1 из корпуса скобы. При установке колодок 1 па направ- ляющих пальцах для их замены необхо- димо предварительно вывести пальцы из отверстий в корпусе скобы. Для обеспечения рабочего управляе- мого торможения самоходного тран- спортного средства в процессе движе- ния и стояночного торможения при удержании его на месте в тормозах с двусторонним приложением замыкаю- щего усилия применяют дополнитель- ную фрикционную пару (рис. 4 26, а). При этом скоба 3 с приводными гидро- цилиндрами 2 и тормозными колодками 4 служит для рабочего торможения. К скобе 3 шарнирно прикреплена скоба 1 стояночного тормоза с механическим приводом. Скоба 1 содержит два шар- нирно соединенных рычага 8 и 10 (рис. 4.26, б), к которым шарнирно прикреплены колодки 7 с фрикционными накладками 9. Для привода стояночного тормоза служит рычаг И, который через тягу 5 (см. рис. 4.26, а) соединен с пе- редаточной механической системой при-
162 Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.25. Тормоз с двусторонним прило- жением замыкающего усилия вода. Возвратная пружина 6 обеспе- чивает размыкание тормоза при снятии усилия механического привода Дисково-колодочные тормоза с дву- сторонним приложением замыкающего усилия могут быть выполнены в виде блока с развитой силовой скобой, в ко- торой размещены несколько тормозных узлов с индивидуальными приводами, включенными в общую или раздельную схемы управления Применение такого блока позволяет снизить суммарные га- баритные размеры нескольких тормозов, установленных на одном тормозном диске Тормоз с двусюронним приложением замыкающего усилия может быть ском- понован из одноколодочных тормозов, содержащих тормозную балку и корпус с приводными гидроцилиндрами, воз- действующими на тормозную колодку Одноколодочныё тормоза устанавли- вают попарно с обеих сторон тормоз- ного диска, а полости их приводных гидроцилиндров включают в общую напорную магистраль. Тормозные балки крепят на раме механизма так, что они образуют силовую скобу. Тормоза вы- пускают нормально открытыми управ- ляемыми, нормально закрытыми стопор- ными или комбинированными Они на- шли широкое применение в лебедках шахтных подъемных машин [57]. Одноколодочный нормально закры- , тый тормоз (рис 4 27, б) закрепляют на неподвижной части механизма. Во внутренней полости тормоза /5 уста- новлен поршень //, на который действу- ет усилие набора тарельчатых замыкаю- щих пружин 14. Штоковая полость через каналы соединена с магистраль- ным трубопроводом 16 насосной стан- ции. В замкнутом состоянии тормоза поршень 11 взаимодействует со штоком, на внешнем конце которого закреплена тормозная колодка 12 с фрикционной накладкой. При подаче под давлением рабочей жидкости в полость гидроци- линдра поршень 11 перемещается, сжимает набор замыкающих пружин, и тормоз размыкается Для отвода тор- мозных колодок от диска 13 при размы- кании тормоза служат пружины, за- крепленные на корпусе тормоза. Каждый дисково-колодочный тормоз содержит корпус 2 (рис. 4 27, а), за- крепленный на тормозной балке 1 В корпусе размещена направляющая 3, к которой болтами присоединена тор- мозная колодка 4 с фрикционной на- кладкой 5 Повороту направляющей 3 препятствует скользящая шпонка 6, установленная в пазу корпуса 2. К кор- пусу болтами 10 прикреплен гидроци- линдр 9, поршень 7 которого натружен усилием тарельчатых пружин 8. При по- даче рабочей жидкости в штоковую полость поршень 7 перемещается и сжи- мает набор пружин 8. Одновременно вспомогательные пружины отводят тор- мозную колодку 4 от тормозного диска. При изменении давления в гидросистеме колодка прижимается к тормозному диску с усилием, пропорциональным разности усилий, действующих на пор- шень со стороны рабочей жидкости и набора замыкающих пружин. Замыка-
Дисково-колодочные тормоза 163 Рис. 4.26. Комбинированный тормоз с двусторонним приложением замыкающего усилия: а — общий вид; б — элементы стояночного тормоза ние тормоза с номинальным тормозным моментом происходит под действием набора пружин 8 при полном падении давления в системе В комбинированном юрмозе привод- ные гндроцилиндрь! .12 для управляе- мого (рис. 4 28,6) и 11 для стопорного торможения в каждом тормозе уста- новлены соосно. При' подаче рабочей жидкости в магистраль 15 портлень 18, переме- щаясь, сжимает набор замыкающих пружин 19, Одновременно поршень 17 под действием усилия размыкающих пружин отводит тормозную колодку 14 от тормозного диска 13 При управ- ляемом торможении рабочая жидкость под давлением подается по магистрали 16 в поршневую пблость, и поршень 17, перемещаясь, прижимает тормозную колодку к диску. В процессе стопорного торможе- ния рабочая жидкость выпускается из полости поршня 18, и тормоз замыка- ется усилием набора пружин 19. В цилиндр 2 (рис. 4 28, а) одноколо- дочного тормоза запрессована втулка 3, в которой перемещается направляю- щая 1. Шпонка 10 препятствует поворо- ту направляющей во втулке В цилиндре 2 установлены соосно поршни 4 управ- ляемого и 6 стопорного торможений с раздельной системой питания Поршень 4 взаимодействует с направляющей 1 и при замкнутом тормозе поджат што- ком 5 поршня 6 стопорною торможения. На поршень 6 действует усилие набора тарельчатых пружин 7 Винт 8 служит для регулирования усилия набора пру- жин 7 Поджатие пружин при регулиро- вании тормоза обеспечивается поршнем 9 с собственной системой питания. 6*
164 Тормоза с осевым нажатием Дас косо-колодочные тормоза 165 А-А Рис. 4.27. Одноколодочный нормально закрытый тормоз: а — конструкция, б — схема компоновки двух тормозов Рис. 4.28. Одноколодочный комбинированный тормоз: а — конструкция; б — схема включения Для облегчения монтажа, демонтажа и обслуживания одноколодочные диско- во-колодочные тормоза 7 и 9 (рис. 4 29) крепят на специальном основании 4 с помощью шарниров 2 и 3 В рабочем положении тормоза 7 и 9 зафиксиро- ваны отосителыю основания 4 клино- выми распорками 5 и / и стяжной шпилькой 11. Каждый тормоз 7 и 9 имеет собственный приводной гидроци- линдр, поршни которого прижимаю; фрикционные накладки 8 к тормозному диску 6 Гидроцилиндры объединены системой трубопроводов и подключены к напорной магистрали приводной на- сосной станции Для замены изношен- ных накладок тормоза 7 и 9 поворачи- вают относительно шарниров 2 и 3. Винты 10 служат для регулирования положения тормозов 7 и 9 относительно диска 6 Фрикционные накладки выполняют круглыми или секторными При исполь- зовании круглых накладок давление ог штока привода, размеры которого соиз- меримы с диаметром накладки, доста- точно равномерно распределено по по- вер,\ности трения накладки. При сектор- ных накладках, имеющих различные размеры по длине и ширине, усилие привода приложено в центре накладки, и давление на поверхности трения уменьшается по мере удаления от зоны приложения усилия Для повышения равномерности распределения давления по поверхности трения секторной на- кладки поршень 1 (рис. 4 30) привод- ного гидроцилиндра нагружают уси- лием двух наборов замыкающих пру- жин 2 и 5, установленных параллельно поршню. Для передачи замыкающего усилия служит балансир 4, воздейст- вующий на толкатель 3 поршня. Расчет дисково-колодочных тормозов шахтных подъемных машин приведен в работе [57], а их основные параметры даны в табл. 4 6. Автоматические компенсаторы износа фрикционных накладок. Действие авто- матических компенсаторов износа фрик- ционных накладок тормозов основано Рис. 4.29. Установка двух одноколодочных тормозов на общем основании Рис. 4.30. Тормоз с секторной фрикционной накладкой
166 Тормоза с осевым нажатием 4.6. Параметры дисково-колодочных тормозов шахтных подъемных машин Марка машины Расчетный тормозной момент, кН • м Средний радиус трения тормозного диска, мм Расчетное усилие прижатия ком плекта из четырех колодок при /—0,4, кН Необходимое число ко м и л ектов приводных элементов с усилием, кН 50 85 Ц-1,2X1,2 45 670 41,6 1 Ц-1,2X0,81 Ц-1.6Х 1,0 56 900 66,6 2 2Ц-1.6Х0.7 Ц-2Х1.5 189 1 120 105 2 2Ц-2Х 1,1 Ц-2.5Х2.0 337,5 1400 150 3 — 2Ц-2.5Х 1,2 281,2 1400 126 4 — Ц-ЗХ2 2 630 1690 233 5 — Ц-3.5Х2.4 1050 1970 333 — 4 2Ц-3.5Х 1,8 945 1970 330 6 4 ЦШ-2,1 Х4.0 252 1180 134 3 — 2Ц-2,25X4,0 405 1260 200 4 — ЦШ-2,25X6,0 506,2 1260 250 о — ЦШ-2,8X6,0 924 1570 366 — о ЦШ-3,25Х4,0 823,2 1820 292 — 4 ЦШ-4Х4 1500 2250 416 — 5 ЦШ-5Х4 2625 2810 582 — 8 Щ11-5Х6 3750 2810 834 — 10 ЦШ-5Х8 3750 2810 834 — 10 на принципе свободного перемещения ввернутый в цилиндр 20, снабжен изнашиваемого элемента к сопряжен- храповым колесом 17 с собачкой 16. ной поверхности и ограничения хода в обратном направлении Компенсаторы могут обеспечивать дискретное или не- прерывное регулирование установоч- ного зазора. Для автоматической ком- пенсации износа фрикционных накла- док используют упругодеформируемые элементы, цанговые зажимы, клиновые и храповые устройства, гидравлические замки, передачи винт—гайка и т. п. В тормозе с дискретным регулирова- нием зазора между фрикционными накладками и диском (см. рис. 4 24, б) рабочая жидкость из главного тормоз- ного цилиндра подается в приводной цилиндр 13. Тяга механического при- вода стояночного торможения крепит- ся на рычаге 14. При повороте скобы 19 относительно оси 21 фрикционные на- кладки 2 и 4 прижаты к тормозному диску с одинаковыми усилиями. Для автоматической компенсации износа накладок 2 и 4 винтовой стержень 18, По мере изнашивания накладок рычаг /5 отклоняется на угол, достаточный для поворота собачки 16 на шаг зуба храпового колеса. При этом собачка 16 поворачивает храповое колесо 17 и стер- жень 18, восстанавливая установоч- ный зазор фрикционной пары тормоза. Для непрерывного автоматического регулирования зазора в корпус 2 (рис. 4.31, а) приводного гидроци- линдра тормоза запрессовывают стер- жень 7, на который надевают спираль- ную пружину 6. Последнюю охватывает втулка 5, опирающаяся внутренним бур- том на пружину 6, а наружным бур- том — на пружину 4, установленную между втулкой 5 и стаканом 3, заваль- цованным в расточке поршня 1. При разомкнутом тормозе между торцом втулки и днищем стакана 3 имеется зазор А. При замыкании тормоза этот зазор частично или полностью выбира- ется. При этом стакан 3 нажимает на
Дисково-колодочные тормоза 167 Рис. 4.31 П оложения автоматического компенсатора износа с непрерывным регулиро- ванием зазора между накладками и диском. а—в начале эксплуатации тормоза; б—при завершении элементарного цикла компен- сации износа торец втулки 5 и перемещает пружину 6 вдоль стержня 7 При снятии привод- ного усилия пружина 4, разжимаясь, перемещает поршень от тормозного дис- ка до тех пор, пока дно расточки в порш- не не упрется в наружный бурт втулки 5 (рис. 4 31, б). При этом положении элементов привода юрмоза зазоры Л и г соответствуют начальным значениям Процесс перемещения втулки 5 с пр} жи- ной 6 вдоль стержня 7, определяющий автоматическую компенсацию износа накладок, протекает непрерывно при ра- боте тормоза в соответствии с изменени- ем износа накладок. 4.3.4. Тормоза с передаточной рычажной системой Исполнение тормоза зависит ог его назначения и определяет конструкцию передаточной рычажной системы и авто- матического компенсатора износа фрик- ционных накладок. Для замыкания управляемых тормозов служат гидро- и пневмоцилиндры, стопорных — витые и тарельчатые пружины. Для размыкания стопорных тормозов служат серийные приводы тормозов подъемно-транспорт- ных машин (см. гл. 7). Крепление тор- мозных колодок преимущественно шар?- нирное, причем оси шарниров располо- жены перпендикулярно тормозным рычагам. Тормоза с зажимом клещевого типа. Особенностью тормозов этого типа яв- ляется горизонтальное или наклонное положение передаточной рычажной системы, выполненной в виде двух параллельных рычагов, шарнирно за- крепленных на несущем основании и об- разующих клещевой зажим. К одним концам рычагов прикладывается усилие привода или замыкающих элементов» а на других концах — шарнирно закреп- лены тормозные колодки Автоматиче- ская-компенсация износа фрикционных накладок обеспечивается преимущест- венно путем взаимного смещения точек А крепления рычагов зажима на осно- вании (см. рис. 4.19, г). Тормоза с зажимом клещевого типа имеют высокий уровень унификации. При использовании одной конструкции зажима исполнение тормоза (стопор- ный, управляемый, комбинированный) определяется в основном только типом соответствующего привода. Унифицированный тормоз с зажимом клещевого типа, выпускаемый фирмой
168 Тормоза с осевым нажатием Симе (Франция), имеет нормально за- крытое стопорное (рис. 4 32, а), нор- мально открытое управляемое (рис. 4 32, б) и комбинированное (рис 4 32, в) исполнения (табл. 4.7). Стопорный тормоз (рис 4.33, а) со- держит основание 8 и два тормозных рычага 5 и 7, шарнирно закрепленных на основании и образующих клещевой зажим. Тормозные колодки 12 с фрикци- онными накладками 13 имеют проуши- ны 11, воспринимающие касательные Рис. 4.32. Схемы установки унифициро- ванных тормозов с зажимами клещевого типа: а — нормально закрытого, б— нормально открытого, в — комбинированного усилия от сил трения, и закреплены на рычагах 5 и 7 с помощью вертикаль- ных шарниров. Рычаг 5 соединен со што- ком привода 3. Между рычагами 5 и 7 установлена эксцентриковая система 10 автоматической компенсации износа накладок 13. Конечный выключатель 6 сигнализирует о предельном износе на- кладок. Пружина 9 служит для размы- кания тормоза, а пакет тарельчатых пружин 2 — для его замыкания. Воз- душный зазор между корпусом электро- магнита и якорем 4 защищен эластич- ным уплотнением 1. Тормозной момент можно изменять от 0,7 до 1,2 номинального момента путем ручного регулирования усилия набора пружин 2 или увеличивать при установ- ке двух тормозов на один диск Управляемый тормоз (рис. 4.33, б) снабжен приводным гидроцилиндром, корпус 18 которого шарнирно закреплен на рычаге 17, а шток 14 — на рыча! е 16. Рабочая жидкость под давлением в по- лость гидроцилиндра подается по трубо- проводу 20 Винт 19 служит для прокач-
Дисково-колодочные тормоза 169 4.7 Параметры тормозов фирмы Симе Параметр Диаметр тормозного диска , мм 315 355 395 445 550 625 707 Тормозной момент, Н-м Усилие (кН), действующее па тор-’ мозной вал при зажиме 190 220 260 300 1270 1500 2900 ‘ ОДНОМ 1,95 1,95 2,0 2,0 7,4 7,4 12,3 двух 1,15 1,4 1,6 1,85 6,4 7,05 10,6 ки гидроцилиндра. Тормоз размыкается под действием усилия пружины растя- жения 15 Тормоза с вертикальными рычагами и верхним креплением штока привода. Дисково-колодочные тормоза с рычаж- ной системой, выполненной по типу сис- темы двуколодочного тормоза (см гл. 2), с верхним креплением штока при- вода к размыкающему рычагу изготов- ляют преимущественно в стопорном ис- полнении и используют в механизмах подъемно-транснортных машин. Тормо- за замыкаются под действием цилинд- рических витых или тарельчатых пру- жин, а размыкаются под действием элек- трогидравлических и электромеханиче- ских толкателей, электромагнитов тол- кающего исполнения с вертикальным расположением якоря, гидро- и пневмо- цилиндров. Тормоза содержат два рычага, шарнирно-присоединенных к основанию и снабженных в средней части шарнирно-закрепленными колод- ками На свободных концах рычагов ус- тановлены размыкающие и замыкаю- щие элементы и автоматический компен- сатор износа фрикционных накладок. Исполнение тормоза определяется в ос- новном конструктивной схемой автома- тического компенсатора износа на- кладок. Дисково-колодочный тормоз фирмы Крупп (ФРГ) имеет привод от электро- гидравлического толкателя. На основа- нии 12 (рис. 4 34, а) расположены щеки 13, между которыми на пальцах / шар- нирно закреплены тормозные рычаги 2 переменного селения. На свободных кон- цах рычагов 2 выполнены приливы 4 с Рис. 4.33. Унифицированные тор- моза: а — стопорный, б — управляемый
170 Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.34. Тормоз с верхним креплением штока привода: общий вид, б — узел замыкания, в — размыкающее устройство; г — автоматический компенсатор износа накладок
Дисково-колодочные тормоза 171 полостями для установки наборов замы- кающих пружин 7. Корпус электро- гидравлического толкателя 9 шарнирно закреплен па основании /2, а его шток связан с размыкающим рычагом 6. Наборы замыкающих пружин 7-связаны сквозной тягой 8, снабженной гайками 5 для регулирования усилия затяжки пружин Винты 10 при размыкании тор- моза упираются в упругие элементы 11 и ограничивают углы поворота рычагов 2 Регулированием винтов 10 обеспечи- вается равенство отхода колодок 3 от тормозного диска. В пазах 17 (рис. 4.34, б) приливов 4 (см. рис. 4.34, а) рычагов на верти- кальных осях 14 (см. рис. 4.34, 6} за- креплены поворотные ролики 15. По- верхности катания роликов взаимо- действуют с клином 16 размыкающего рычага 6 (см. рис. 4.34, а). Рычаг 6 установлен шарнирно па тяге 8 (см. рис. 4.34, а, б). В средней части размыкающего рыча- га 6 (рис. 4.34, в) имеется палец 18, на котором шарнирно закреплены планки 20. Планки шарнирно соединены со што- ком толкателя 9 и объединены шпилькой 21. При размыкании тормоза последняя взаимодействует с профилированным пазом 19 рычага 6. На пальце 18 раз- мыкающего рычага шарнирно закрепле- ны гяги 22 регулируемой длины Свобод- ные концы тяг 22 имеют цилиндриче- скую проточку и взаимодействуют с рычагами 23 автоматического компенса- тора износа фрикционных накладок. При замкнутом тормозе между рычагом 23 и регулировочной гайкой 24 сохраня- ется зазор а, пропорциональный задан- ному установочному зазору между эле- ментами фрикционной пары тормоза. Рычаг 23 (рис. 4.34, г) автоматическо- го компенсатора износа фрикционных накладок 31 соединен с корпусом 25 ро- ликовой обгонной муфты, обеспечиваю- щей одностороннее перемещение гайки 26 в направлении к поверхности трения тормозного диска 30. Внутри гайки 26 размещен шток 27, снабженный серьгой 28 для шарнирного крепления тормоз- Рис. 4.35. Габаритные и установочные размеры тормоза фирмы Крупп (ФРГ)
172 Тормоза с осевым нажатием Рис. 4.36. Зависимость тормозного момента от усилия привода при ходе штока привода: а — 60 мм, б — 120 мм плоскими срезами Шайбы размещены в пазах во внутренних полостях тормоз- ных рычагов 2 (см. рис. 4 34, а) и слу- жат для содержания колодок 29 (см. рис 4 34, г) от поворота относительно гайки 26. При повышенном износе на- кладок 31 тяга 22 (см. рис. 4.34, в) при замыкании тормоза поворачивает ры- чаг 23 и корпус обгонной муфты. При этом муфта не препятствует повороту , корпуса 2.5 (см. рис 4 34, г) При раз- мыкании тормоза тяга 22 (см. рис 4 34, в) поворачивает рычаг 23 вместе с корпу- сом муфты и гайкой 26 (см рис, 4 34, г), восстанавливая первоначальный устано- вочный зазор фрикционной пары Габаритные и установочные размеры ной колодки 29 Палец шарнира креп- тормоза приведены на рис. 4 35 Тор- мозные диски для него выпускают пяти типоразмеров с наружным диаметром D = 630, 710, 800, 1000 и 1250 мм и пос- тоянной толщиной 30 мм. Номинальный тормозной момент изменяют, устанав- ления колодки имеет на концах направ- ляющие шайбы 32 с параллельными ливая диски различного диаметра и ре гулируя усилие замыкающих пружин Рис. 4.37. Сдвоенный тормоз фирмы Шолтен («Geb. Scholten», а — гидравлическим; б — пневматическим ФРГ) с управлением:
Дисково-колодочные тормоза 173 В зависимости от расчетного юрмозного момента тормоз снабжают приводом с различными толкающими усилиями За- висимость тормозного момента от уси- лия привода приведена па рис. 4 36. Для сокращения суммарных Габарит- ных размеров тормозов при установке двух зажимов на одном диске, на осно- вании 1 (рис. 4.37, а, табл. 4.8), шар- нирно закрепляют два тормозных зажи- ма 3 с тормозными колодками 2. На свободных концах тормозных рычагов имеются разъемные опоры 5, в которых установлены пальцы 4. Последние за- креплены на кожухах 6, связанных со штоками гидроцилиндров размыкания тормоза. Корпуса гидроцилиндров за- креплены на блоке насосной станции, состоящей из приводного электродвига- теля 8 и масляного бака 7 с погружен- ным насосом. При включении двшатс- ля 8 насос развивает давление, необ- ходимое для размыкания тормоза За- мыкается тормоз усилием пружин, раз- мещенных внутри кожухов 6. В тормозе аналогичной конструкции для привода каждого зажима используются индиви- дуальные пневмоцилиндры (рис. 4 37,6). При стесненных габаритных размерах механизма в направлении радиуса тормозного диска привод тормоза устанавливают перпендикулярно по- верхности трения диска (рис. 4 38) и используют передаточную рычажную систему, аналогичную рычажным си- стемам двухколодочных тормозов (см. п 2). Для размыкания тормоза служит рычаг 3, шарнирно-закреплен- ный на тормозном рычаге 4 и соеди- ненный тягой 2 с тормозным рычагом I. Свободный конец рычага 3 соединен со штоком 5 размыкающего пневмо- цилиндра 6. Шток 5 нагружен усилием замыкающих пружин 7. 4.3.5, Тормоза специального исполнения Для увеличения тормозного момента при постоянном замыкающем усилии Рис. 4.38. Тормоз с приводом, располо- женным перпендикулярно плоскости тор- мозного диска применяют тормоза с самоусилением при вращении тормозного диска в одну или обе стороны Фрикционные наклад- ки 2 (рис 4 39, а) тормоза прижимают- ся к тормозному диску с помощью управляющего гидроцилиндра 7. Торцы накладок 2 снабжены пластинами 3 из антифрикционного материала. Накладки установлены в скобе 4 так, что пластины 3 опираются на скошен- ные поверхности скобы под некоторым углом а к поверхности трения. При вращении диска 1 в направлении, указанном стрелкой, накладка при Рис. 4.39. Тормоза с самоусилением: а — фрикционным, б — рычажным
4.8. Габаритные и установочные размеры дисково-колодочных тормозов фирмы Шолтен Продолжение т а б л. 4.8 Л'];, Н-М Размеры, мм d ь а'з fl е-> h Л, Л 2 /и h. 1 k /| I, 150 — 500 315 45 20 14 109 310 730 230 225 485 170 140 70 80 260 200 500—1300 400 75 30 14 140 310 825 280 270 580 215 180 90 100 260 200 1100-2450 510 75 35 18 174 310 945 340 330 690 265 220 110 130 260 200 2750—6900 640 110 45 22 240 430 1195 420 410 855 325 270 165 150 - 310 275 5600-12 000 760 ПО 50 22 291 445 13Ю 470 460 965 370 290 215 150 310 290 Л1т, Н м Р аз меры, м м /з /. /15 Ш| П1? /н! " 1 /ы S2 S1 S4 150-500 127—150 128—135 370 170 55 110 240 70 50 5 1,5 17 33 500—1300 157—183 145—211 445 210 75 130 280 00 60 6 2,0 17 35 1100--2450 200—210 194—256 445 265 90 170 340 120 70 6 2,0 20 35 2750—6900 236-270 226—256 545 340 145 190 400 160 80 7 2,5 25 54 5600—12 000 260—270 256 775 390 195 190 420 160 90 7 2,5 25 54 Тормоза с осевым нажатием Дисково-колодочные тормоза
176 Тормоза с осевым нажатием Рис, 4.40. Тормоз с электромагнитным приводом жимается к диску усилием штока гидро- цилиндра 7 п составляющей реактив- ного усилия прижатия пластины 3 к скобе 4 При а. = 45° и коэффициенте трения между накладкой и диском, равном 0,35, коэффициент самоусиле- ния тормоза равен двум Самоусиление при обратном вращении диска 1 дости- гается за счет скольжения нажимной вставки 5 по поршню 6 гидроцилиндра 7. В этих тормозах для получения расчетного тормозного момента требуе- мое расчетное усилие привода ниже, чем в тормозах без самоусиления. Эффект самоусиления может быть получен при использовании дополни- тельных кинематических связей между тормозной колодкой и скобой тормоза. Колодка 9 (рис. 4 39, б) с фрикционной накладкой 11 шарнирно прикреплена к рычагу 10, который шарнирно соединен со скобой 8 тормоза. При прижатии колодок к вращающемуся •иску 2 вследствие поворота рычагов ’0 создается дополнительное усилие прижатия накладок 11 к диску 2 В некоторых конструкциях дисково- колодочных тормозов используют прин- цип магниторельсового тормоза [55], когда тормозной диск играет роль неподвижного в осевом направлении сердечника приводного электромагнита. Ферромагнитный якорь 3 электромагни- та трехфазного тока (рис. 4.40) закрепляют на траверсе 2, которая может перемещаться вдоль пальцев 1 в направлении к поверхности трения тормозного диска 4. На якоре 3 за- креплены три индукционные катушки 5 и.фрикционная накладка. При подаче напряжения на катушки 5 якорь 5 притягивается к диску 4, прижимая к нему фрикционную накладку. 4.3.6. Тормозные диски Установившаяся температура фрик- ционной пары дисково-колодочного тор- моза на 30—35 % ниже температуры колодочного тормоза равной мощности, но тепловой режим пары трения первого остается весьма напряженным Сниже- ние тепловых нагрузок на элементы фрикционной пары тормоза можно обеспечить при использовании ра- циональной конструкции узла трения, в первую очередь тормозного диска. В дисково-колодочных тормозах при- меняют сплошные несамовентилирую- щиеся и самовентилирующиеся диски с развитой системой вентиляционных каналов в их теле между поверх- ностями трения. Использование ра- диальных вентиляционных каналов по- зволяет снизить температуру рабочей зоны пары трения на 30 % и более. Воздух забирается через отверстия 4 (рис 4 41, а) в ступице 2 или в основа- Рис. 4.41. Тормозные диски: а — с вентиляционными каналами и же- стким креплением к ступице; б — с упругим креплением к ступице, в — с демпфиру- ющим кольцом; г — с демпфирующим диском
Дисково-колодочные тормоза 177 нии диска 1. Он всасывается внутрь вентиляционных каналов 3 и, проходя через них, выбрасывается наружу, охлаждая диск 1. Подбором рациональ- ного сечения каналов можно повысить теплоотдачу в различных точках диска на 9—50 %. Для обеспечения макси- мальной теплоотдачи рекомендуется снабжать диск радиальными каналами, расположенными по его образующей с постоянным шагом. Коэффициент теплоотдачи диска с криволинейными, например спиральными, вентиляцион- ными каналами вдвое больше, чем сплошного. При средних частотах вращения диска со спиральными кана- лами на последние приходится до 30 % суммарной теплоотдачи, а при высоких частотах вращения—до 60 % [61]. Для создания турбулентного воздуш- ного потока в вентиляционных каналах их стенки выполняют криволинейными, а сами каналы пересекаются, образуя участки местных сопротивлений воз- душных потоков. Для повышения эф- фективности самовентиляции диска при его реверсивном вращении вентиля- ционные каналы образуют двумя груп- пами криволинейных ребер, одна из которых эффективна при вращении диска по часовой стрелке, а другая — при вращении в противоположном на- правлении. Работоспособность тормозного диска во многом зависит от способа его крепления к ступице Жесткое крепле- ние диска (рис. 4.41, а) не компенси- рует радиального теплового расшире- ния диска. В результате в зоне крепле- ния диска к ступице напряжения от действия циклических тепловых расши- рений превышают предел текучести материала. В зонах отверстий под шпильки крепления диска развиваются радиальные термоусталостные трещины. В некоторых конструкциях диск соединен со ступицей тонкостенным стаканом, обеспечивающим упругую компенсацию радиального теплового расширения диска (рис. 4 41,6) Другой мерой борьбы с деформация- ми диска является повышение осевой податливости диска и накладок Тепло- вое расширение диска в осевом направлении меньше, чем в радиальном, поэтому не рекомендуется располагать болты крепления диска к ступице вдоль его радиуса. Для уменьшения возможности воз- никновения релаксационных колебаний, снижения амплитуды и частоты колеба- ний пары трения применяют составные тормозные диски (рис. 4.41, в). В диске 1 протачивают кольцевую канавку, в которой с натягом устанавливают демпфирующее кольцо 5, или диск (рис. 4 41, г) выполняют из двух составных элементов 6 и 7, а демпфи- рующее кольцо 5 размещают между ними Демпфирующие кольца изго- товляют из материала с достаточно высокими физико-механическими свой- ствами. Частоты собственных колебаний тормозного диска и демпфирующего кольца различны, поэтому колебания составного диска быстро затухают.
5. ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ И ОГРАНИЧЕНИЯ СКОРОСТИ 5.1. МЕХАНИЧЕСКИЕ ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА В механических тормозных устрой- ствах для ограничения и регулирования скорости используется в основном принцип перемещения отдельных их частей под действием центробежных сил и связанного с этим увеличения или уменьшения давления между фрикцион- ными парами К этой группе устройств относятся также регуляторы, не до- пускающие увеличения скорости ме- ханизма сверх заданного значения. Непосредственно останавливать меха- низм рс|\ляторы скорости не могут. Нормально открытое тормозное уст- ройство для регулирования скорости (рис 5 I, а) одностороннего направле- ния действия имеет диск 3 с цапфами 2, закрепленный на валу 1 механизма. На цапфах свободно размещены центро- бежные грузы 9 с фрикционными вкладышами 6, шарнирно-связанные тягами 7 с проушинами втулки 8. Последняя установлена на ступице диска 3 и соединена с ней спиральной пружиной 5 При определенной часто- те вращения вала 1 по часовой стрелке грузы под действием центробежной силы поворачиваются на цапфах и прижимаются вкладышами к неподвиж- ному корпусу-барабану 4', при уменьше- нии Частоты вращения грузы под дей- ствием пружины отводятся от корпуса. Обязательным условием работоспособ- ности тормоза является совпадение центра масс грузов с осью вала 1. В тормозе другой конструкции (рис. 5 1,6) сила трения создается между корпусом 12 и цилиндрической поверхностью груза 10, снабженного фрикционной накладкой 11. Поскольку давление на накладки в этом случае меньше, тормоз работает более плавно, с повышенным сроком службы. Действие центробежного ограничи- теля скорости пояснено на рис. 5.2. При возрастании частоты вращения п центробежных грузов увеличивается центробежная сила С, и при п=пА усилие пружины и центробежная сила становятся равными. С этого момента начинается движение коло- док — они проходят установочный за- зор и при п = по прижимаются к бара- бану, создавая момент трения. Так как жесткость фрикционных накладок вы- сокая, можно считать, что усилие прижатия увеличивается по кривой ОВ без дальнейшей деформации пружин. При достижении заданной частоты вращения гц усилие прижатия колодок к барабану, а следовательно, и тор- мозной момент пропорциональны отрез- ку BD. В процессе торможения (см. рис. 5.1, а) груз находится в равнове- сии под действием центробежной си- лы С, нормальной силы N действия груза на рабочую поверхность бара- бана, силы трения F = Nf (здесь f— коэффициент Qтрения фрикционной па- ры) между накладкой и корпусом и усилия спиральной пружины Д,р, дей- ствующего на проушину втулки. При этом С = ты2 г, где т — масса груза, ш — угловая скорость груза, г — расстояние от центра масс до осн вала, N = (Сс-Р„р/г)/(a + fb), где а, Ь, с, k — плечи действия соответ-
Механические тормозные устройства 179 Рис. 5.1. Нормально открытое тормозное устройство для регулирования скорости одностороннего направления действия: а — с вкладышами трения; б — с колодками трения ственио сил /V, F, С и Р|1р относительно оси вращения грузов. Момент трения, создаваемый тор- мозом, Mr = 2pR = zfR (Cc-P^k) I (a + jb). где z — число грузов. Нормально закрытое тормозное уст- ройство для регулирования скорости (рис. 5 3) содержит неподвижный корпус /, заполненный смазывающим материалом, и приводную ступицу 4 К ступице па пальцах 3 присоединены с возможностью осевого перемещения диски 2 с фрикционными накладками и массивные рычаги 7. В отверстиях рычагов, которые удерживаются пружи- Рис. 5.2. Диаграмма работы центробежного ограничителя скорости нами 6 с заданным усилием, располо- жены попарно шарики 5. Взаимодей- ствуя с коническими поверхностями дисков, шарики прижимают фрикцион- ные накладки к стенкам корпуса. При вращении ступицы против часовой стрелки под действием центробежной силы рычаги, преодолевая усилие пружин, поворачиваются и смещают шарики в радиальном направлении, ослабляя силу прижатия' накладок к стенкам корпуса. Рис. 5.3. Нормально закрытое тормозное устройство для регулирования скорости
180 Устройства для регулирования скорости Or направления вращения вала не зависит работа тормозных устройств с радиально подвижными грузами. В таном устройстве (рис 5 4, а) на валу 2 механизма закреплена кресто- вина 3 с колодками /, снабженными фрикционными накладками 5. Колодки (от 2 до 12) под действием центро- бежной силы могут перемещаться в пазах крссювины по направлению к неподвижному корпусу 4. В пазах колодок установлены пластинчатые пру- жины 6, концы которых входят в от- верстия стенок крестовины. С помощью винта 7 ретулируюг первоначальную (установочную) деформацию пружины. Центробежная сила колодки (рис. 5.4, б) при вращении вала с частотой по (угловой скоростью too), уравновешенная усилием пружины Рпр, С| = тыо / г = Р„р. Тормозной момент где г — число колодок, R — радиус поверх- ности трения; / — коэффициент трения между барабаном и фрикционной наклад- кой. Сила, действующая на барабан со стороны колодки, N = С — Ci = тг (ы2 — шо). Давление на поверхность колодки p = N/[ab}^ [р], где а, b—соответ- ственно хорда и ширина дуги накладки; [р] — допустимое давление, зависящее от материала накладки (см. гл. 8). Нормально открытое дисковое тор- мозное устройство (рис. 5.5, а) имеет диск 5, жестко скрепленный с валом 6. На втулке диска 5 с возможностью осевого перемещения установлен диск 3. Между ними расположен неподвижный
Механические тормозные устройства 181 Рис. 5.5. Нормально открытое дисковое тормозное устройство: а — конструкция, б— схема для расчета грузового рычага диск 4 с фрикционными накладками. В проушины диска 3 установлены двуплечие рычаги 7 (от двух до шести), малые концы которых входят в коль- цевую проточку втулки диска 5, а боль- шие несут грузы 2 Тормоз размы- кается пружиной 1. При вращении вала 6 грузы 2 под действием центро- бежной силы поворачивают рычаги 7 и Прижимают диски один к другому Усилие размыкающей пружины P„F = C la/b}z — 2/V1, / [(О,, + Ш2 ИJ. где а, b — плечи грузового рычага, /Д — момент на валу тормоза, Dit, Da — соот- ветственно наружный н внутренний диа- метры дисков трения, i — число пар поверх- ностей трения, I] — коэффициент, учиты- вающий потери в шарнирах тормоза Давление на поверхности трения i с ^а/ь~> Z~P"P<I I " D« — D'i В зависимости от установочного зазора между рабочими поверхностями тормоза и их износа изменяются ход подвижного диска, расстояние г центра масс груза от оси вращения и центро- бежная сила Центробежная сила (рис. 5.5, б) С = cin (r + asintp) io2. где m—масса груза с учетом приведенной массы рычага Нормальная сила, с которой рычаг действусг'на прижимной диск, N — Ca/b Расстояние от осп вращения груза до его центра массы при повороте рыча! а на угол (f, определяемое с учетом влияния износа фрикционных накладок. д — г Д cis । л ур. Деформация пружины Л = (у —и а/Ь. Центробежный ограничитель ско- рости ОС-2 для лифтов [19] (рис. 5.6) предназначен для приведения в дей- ствие ловителей, если скорость движе- ния кабины (противовеса) вниз превы- сит номинальное значение. Ограничи- тель скорости состоит из корпуса 1 и диска 6, установленного на подшип- никах качения на оси 4 Диск выполнен как одно целое со шкивами: приводным 2 и контрольным 3 На внутренней поверхности корпуса имеются четыре профильных упора 8. На осях 7, закрепленных в диске, установлены два груза П с профильными концами. Грузы связаны между собой тягой 12 и удерживаются при нормальной работе
182 Устройства для регулирования скорости Рис. 5.6. Центробежный ограничитель ОС-2 скорости лифта лифта пружиной 10, которая взаимо- действует с упором 9, закрепленным на диске. Подвижный подпружиненный упор 5 служит для проведения кон- трольных испытаний ограничителя. При увеличении скорости движения кабины диск ограничителя скорости начинает вращаться быстрее. Под действием центробежной силы, превышающей си- лу сжатия пружины, грузы расходятся и концами упираются в упоры корпуса, канат привода натягивается и включает ловители В центробежном ограничителе ско- рости лифтов типа «Юнгблут» (ГДР) к блоку 7 (рис. 5 7) для каната ловителей с одной стороны прикреплено кольцо 9 с профилированными пазами, а с другой — кольцо 6 с наружной поверхностью в виде шестиугольника. В корпусе 8 на оси 11 установлен качающийся рычаг 3. несущий на одном конце профильный зацеп 2, а на другом — ролик 4. Последний постоян- но удерживается в контакте с кольцом 6 пружиной 10. Упор 1, установленный на кронштейне рычага 3, взаимодейст- вует со штоком конечного выключа- теля 5. При работе лифта натянутый канат ловителей обеспечивает постоян- ное вращение блока 7 и колец 6 и 9. Кольцо 6 с помощью выступов сообщает колебательное движение рычагу 3. При превышении частоты вращения блока, вызванном увеличением скорости Рис. 5.7. Центробежный ограничитель скорости лифта типа «Юнгблут»
Электромагнитные тормозные устройства 183 опускания кабины, амплитуда колеба- ний рычага возрастает, зацеп 2 западает в один из пазов кольца 9 и блокирует блок 7, в связи с чем канат приводит в действие ловители. Одновре.- но упор 1 через конечный выключа- тель 5 отключает привод лифтовой лебедки. Высокую точность срабатывания (около 3 % от скорости, предшествую- щей моменту выключения) обеспечи- вает ограничитель GB-300 (ГДР) (рис 5 8), что может быть выполнено только при точном изготовлении его исполнительных элементов. Вращаю- щиеся массы 2 размещены на двупле- чих рычагах 1, установленных на крон- штейнах 3 втулки 4. Последняя вращается в подшипниках корпуса. Снаружи на ней закреплен блок 5 с канатом 7 включения ловителей, а внутри помещен управляющий стер- жень 9. На одном конце стержня выполнены кольцевые канавки, взаимо- действующие с зубцами рычагов 1, а на другом — установлен рычаг 6, связанный с колодкой, затормаживаю- щей канат. При достижении блоком определен- ной скорости центробежная сила вра- щающихся масс передается на стер- жень 9 Последний, преодолевая усилие пружины 8, перемещается влево и от- ключает вначале первый конечный выключатель, с помощью которого снижается частота вращения двига- теля, а затем и второй конечный (выключатель двигателя В то же время Канат 7 прижимается тормозной колод- кой к корпусу ограничителя, что Вызывает срабатывание ловителей. Ограничитель скорости регулируется &гак, что вращающиеся массы начинают расходиться при скорости о = 0,8 (здесь ц„оя — номинальная скорость движения кабины). На рис. 5.8,6 приведена зависимость перемещения у управляющего стержня от отношения Скорости v/i>o, где гу — скорость дви- жения кабины в начале движения Управляющего стержня. Рис. 5.8. Центробежный ограничитель скорости лифтов GB-300: а — конструкция; б — зависимость переме- щения управляющего стержня от отно- шения v/vu 5.2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА К электромагнитным тормозным уст- ройствам для регулирования скорости относятся вихревые тормозные генера- торы (вихревые тормоза), электро- магнитные порошковые тормоза. Вихревые тормозные генераторы при- меняют для регулирования скорости движения механизмов в больших диа- пазонах и плавной (в течение 0,5—1 с)
184 Устройства для регулирования скорости Рис. 5.9. Тормозной генератор ТМ-4 их остановки Они создают большой тормозной момент как при высоких, так и при низких скоростях движения механизмов, в то время, как, например, гидродинамические тормоза, имеющие квадратичную зависимость тормозного момента от скорости, не могут создать больших тормозных моментов при малой частоте вращения. К их положи- тельным свойствам относятся высокая надежность, обеспечиваемая отсутст- вием быстроизнашиваемых частей, воз- можность регулирования скорости дви- жения механизма изменением силы тока возбуждения в достаточно широких пределах; увеличение срока службы других частей (зубчатых передач, подшипников, муфт) механизма за счет плавного нарастания тормозного мо- мента и связанного с этим уменьшения динамических нагрузок. Тормозной генератор ТМ-4 (?Лин- стройдормаш), предназначенный для совместной работы с электродвигателем мощностью 16—30 кВт (рис. 5.9), состоит из стального статора 3 с внут- ренними полюсами в виде зубцов, обмотки возбуждения 4, установленной на статоре между зубцами, и коротко- замкнутого ротора 2. Статор присоеди- нен фланцем к корпусу электродвига- теля или редуктора, а ротор насажен на вал двигателя или быстроходный вал редуктора. С торца ротор закрыт Рис. 5.10. Зависимость тормозного момен- та Л1Г от частоты вращения ротора крышкой 1 с жалюзи для вентиляции. Обмотка возбуждения питается по- стоянным током Когда в обмотке течет ток, в воздушном зазоре между полю- сами статора образуется неподвижное многополюсное магнитное поле При вращении ротора стержни его коротко- замкнутой обмотки пересекают не- подвижное магнитное поле, вследствие чего в них возникают вихревые токи, замыкающиеся через торцовые кольца ротора Взаимодействие токов в стерж- нях ротора с неподвижным магнитным полем статора создает тормозной мо- мент до 200 Н • м, зависящий от частоты вращения и силы тока в обмот- ке возбуждения, а направление его всегда обратно направлению вращения ротора 1енератора При частоте вращения 5—25 с“ 1 тормозной момент отечественных и зарубежных тормозных генераторов равен 150—4500 Н-м, а при частоте вращения ниже 3 с"1 прямо пропор- ционален ей Тормозной момент, регулируемый изменением силы тока возбуждения / (рис 510), быстро возрастает с его увеличением, пока магнитопровод тор- моза не насыщен. По мере насыщения тормозной момент возрастает интен- сивно и при чрезмерном насыщении и дальнейшем увеличении / может уменьшиться.
Электромагнитные тормозные устройства 185 Так как потери, имеющие сущест- венную мощность, вызывают нагрев ротора, для его уменьшения предусмат- ривают воздушное, с помощью венти- лятора, устанавливаемого на валу ротора, или жидкостное охлаждение В связи с тем, что ротор генератора, соединенный с валом электродвигателя, является’ дополнительной вращающей- ся массой, он повышает плавность торможения Дополнительный стопор- ный тормоз накладывается па шкив, вращающийся с частотой, предвари- тельно сниженной генератором. Агрегат возбуждения тормозного генератора включает питающий транс- форматор, токовое реле (для механиз- мов подъема грузов) и регулируемое сопротивление. Последнее в большин- стве случаев обеспечивает четыре фиксированные силы тока возбуждения, т. е. четыре различные частоты враще- ния привода со ступенями 1.3'5:10 Тормозной генератор (рис 511) фирмы КОНЕ (KONE, Финляндия) предназначен для регулирования ско- рости на механизмах подъема стрелы и груза портальных, металлургических кранов и мостовых перегружателей и развивает тормозной момент до 700 Н-м (65]. Статор 1 с жалюзи 5 имеет одну обмотку возбуждения 2 и полюсы из литой стали, форма кото- рых обеспечивает получение много- полюсного электромагнитного поля. Ротор 3 выполнен в виде стального цилиндра, установленного на валу 6 электродвигателя механизма. На нем закреплены ребра 4 охлаждения, являю- щиеся одновременно ребрами жест- кости Изменением силы тока в обмотке возбуждения получают следующие сту- пени торможения: до 10—15 % и 20—30 % от номинальной частоты вращения. Момент (Н-м), создаваемый тормоз- ным генератором [64], Л4, = 63- Ю'|2В?ОДа/г VnTWrf, где Bi — амплитуда первой гармоники временной составляющей индукции в за- 270 Рис. 5.11. Тормозной генератор для кранов зоре, Т, D — диаметр якоря по воздушному зазору, м, /л — активная длина якоря, м; k — коэффициент, учитывающий попереч- ные токи в торцах якоря /г = = I / \{Г+ k,t,D/(pl,')\ (здесь = = 0,184-0,26 — коэффициент, зависящий от отношения переменной составляющей потока к полному потоку, I, — оптимальная длина зуба, м, /? — число зубьев), п— частота вращения ротора, мин-1, .V — число пар полюсов, ц—магнитная прони- цаемость стали якоря в его активном слое, Г/м, р—удельное электрическое сопротивление якоря, Ом-м. Поскольку величина pi, зависящая от индукции в активном слое якоря и от скорости скольжения, не определен- на, в практике нашло применение проектирование тормозных устройств путем использования опытных данных для имеющихся конструкций и пере- счета их по формулам подобия для создаваемого устройства. Отдельную группу электромагнитных тормозных устройств составляют тор- моза-замедлители, которые в основном используют на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах Их примене- ние позволяет обеспечить более высо- кую долговечность тормозных колодок рабочих тормозов (по зарубежным данным [17] пробег увеличивается от 65—80 до 1000—1100 тыс. км), так как рабочие тормоза разгружены на 80—90 %. Тормоза-замедлители спо- собствуют не только повышению безо- пасности, так как при пользовании ими рабочие тормоза остаются гото-
186 Устройства для регулирования скорости в»ыми к действию, но и снижают износ всей тормозной системы, включая рабочие тормоза. Мощность торможения электромаг- нитных тормозов-замедлителей 63—270 кВт при частоте вращения 1000 мин-1 и 120—500 кВт при 2000 мин-1 [17]. Тормоз-замедлитель устанавливают на валу трансмиссии или непосредственно на коробке пере- дач; он состоит из 8 или 16 неподвижно закрепленных катушек возбуждения и установленных на валу одного или двух дисков-роторов. Катушки попарно, независимо одна от другой, получают питание от аккумуляторной батареи и управляются многопозиционными переключателями, которые обычно обес- печивают четыре ступени торможения включением групп катушек возбужде- ния. Управление переключателями про- изводится вручную, от педали или пневмоприводом. При ручном управле- нии рукоятку, расположенную на руле- вой колонке, устанавливают в одно из пяти положений (четыре ступени тормо- жения и «нейтраль»). При педальном управлении вначале последовательно включаются две первые ступени, при дальнейшем ходе педали — рабочая тормозная система, а после полного использования ее возможностей после- довательно включаются две последние ступени замедления Пневматическое управление базируется на педальном с применением дополнительно привода от пневмоцилиндра, снижающего уси- лие оператора на .педаль. В основу работы электромагнитных порошковых тормозов положен прин- цип, согласно которому частицы ферро- магнитного порошка, помещенного в узкое (1,5—2 мм) пространство между ротором и статором тормоза, при пропускании через это пространство магнитного потока группируются в плотные колонки в направлении маг- нитных силовых линий. При повороте ротора возникает сопротивление пово- роту от трения между собой намагни- ченных частиц порошка. Обычно верх- ний предел частоты вращения ротора составляет 1500 мин-’, а нижний — 50 мин- '. При частоте более 1500 мин- 1 значительнее сказывается действие центробежных сил на порошок, а при частоте менее 50 мин-1 — неравномер- ность распределения порошка в рабочем пространстве Оба эти фактора отрица- тельно влияют на стабильность работы тормоза Слой ферромагнитного по- рошка представляет собой пластичное тело с управляемой при помощи магнитного воздействия прочностью на сдвиг. При отсутствии магнитного поля ротор и статор не связаны между собой, так как силы сцепления отсут- ствуют. Момент, развиваемый тормозом, про- порционален магнитному потоку, кото- рый, в свою очередь, определяется силой тока в обмогке катушки воз- буждения тормоза [56];. Электромагнитный порошковый тор- моз (рис. 5.12) имеет статор 1 и соеди- ненный с валом механизма ротор 2. Зазор между ними заполнен ферро- магнитным порошком. В статоре (или в роторе) размещена катушка воз- буждения 3, питающаяся постоянным током напряжением 12 или 24 В. Для предотвращения вытекания порошка установлены уплотнения 4. Ферромагнитный порошок получают из карбонильного железа (с частицами размером 0,004—0,008 мм) или рас- пылением расплавленного железа (с ча-> стицами размером до 0,1—0,2 мм). Рекомендуется использование более крупных частиц, так как они имеют меньшую суммарную поверхность, вследствие чего их химическая актив- ность и склонность к слипанию меньше. Для предотвращения слипания и окисления порошка в него вводят до- полнительные компоненты жидкие, (минеральные масла) или твердые (немагнитные порошки — двуокись мо- либдена, окись цинка, двуокись крем- ния) в мелкодисперсном виде (части- цы размером 0,1 — 1 мкм).
Электромагнитные тормозные устройства 187 Тормозной момент Мт практически прямо пропорционален силе тока воз- буждения и от частоты вращения ротора не зависит. Она в известной степени определяется толщиной слоя порошка, его материалом и плот- ностью Срок службы порошка зависит от интенсивности использования и условий работы тормоза. В напряженно работающих тормозах ферромагнитный порошок может эксплуатироваться око- ло двух лет. Ввиду особой чувствительности смеси к нагреву необходимо обращать внима- ние на тепловой режим тормоза Чрезмерный нагрев порошка может привести к снижению его магнитных свойств-' и уменьшению тормозного момента. Нагрев обмотки катушки возбуждения вызывает увеличение со- противления и падение силы тока возбуждения, а перегрев ее может вызвать повреждение изоляции Если при расчете теплового баланса окажет- ся, что средняя мощность потерь больше, чем может рассеять поверх- ность тормоза при естественном охла- ждении, то следует увеличить поверх- ность теплоотдачи, выполнив на ней ребра или применив искусственное воздушное (обдувом) или водяное охлаждение Одним из преимуществ магнитных порошковых тормозов является про- стота и легкость управления тормозом регулированием силы тока возбужде- ния При введении в цепь возбуждения порошкового тормоза добавочного со- противления можно создать любую степень плавности торможения, так как путем соответствующего изменения си- лы тока возбуждения можно получить любой закон изменения тормозного момента. Электромагнитный порошковый тор- моз ЭПТ-30 (разработанный в Харь- ковском политехническом институте) показан на рис 5 13, а. Стаюр 4, состоящий из двух частей, с обмоткой возбуждения 5 закреплен на основании а ротор, состоящий из кольца 6 Ряс. 5.12. Электромагнитный порошковый тормоз и стхпицы 7,— на валу 8. Рабочая полость тормоза уплотнена с помощью отражателей 1 и 2, закрепленных соответственно на статоре и роторе. Ферромагнитный порошок засыпают в рабочую полость тормоза через отверстия, закрытые пробками. Для удержания порошка в рабочем зазоре на роторе имеются радиальные про- точки 3 Магнитопровод тормоза (ста- тор 4, кольцо ротора 6) выполнен из низкоуглеродистон стали. Для предот- вращения рассеяния магнитного пото- ка детали 7 и 2 и внутренние крышки подшипников выполнены из немагнит- ного материала Для увеличения тепло- отдачи статор тормоза имеет ребра. На рис. 5 13,6 показана статическая характеристика тормоза — зависимость тормозного момента от тока возбужде- ния, на рис 5 13,6 — динамическая характеристика — изменение тормозно- го момента во времени. Техническая характеристика тормоза ЭПТ-30 Тормозной момент, Н • кЧ , . 300 Диаметр ротора, мм . , 240 Рабочий зазор, мм » • *1,5 Питание обмотки возбужде- ния род тока . . . Постоянный максимальная сила тока, А...............1 напряжение, В . 220 Ферро-магнитный порошок. тип . . ...........«Армко»
188 Устройства для регулирования скорости Рис. 5 13. Электромагнитный порошковый тормоз ЭПТ-30: а — конструкция, б и в — соответственно статическая и динамическая характеристики масса, кг . . . 0,35 размер частиц, мм . . 0,1 Масса тормоза, кг . . 95 - Электромагнитные порошковые тор- моза серии ПТ аналогичного испол- нения (разработанные в ЭНИМСе) предназначены для создания постоян- ных и переменных по заданному закону статических нагрузок на вра- щающихся валах машин при испыта- ниях их на прочность, жесткость, износостойкость (габл. 5.1). 5.1. Основные параметры тормозов серии ПТ Ти п Максималь- ный тормоз- ной момент, Н-м Рассеиваемая мощность, кВт Частота враще НИЯ, мин 1 Момент тормоза, Н • м Расход воды, л/мин макси- м альная номи- нальная ПТ-2.5М 25 0,6 4000 1500 0,39 0,5 ПТ-6М 60 1,6 4000 1500 1,04 1 ПТ-16М 160 4 3000 1000 3,90 3 НТ-40М 400 10 3000 1000 9,80 7 ПТ- 100М 1000 25 2000 750 32,5 18 ПТ-250М 2500 50 2000 750 65,0 45 Примечания- 1 Пиковые тормозные моменты не должны превышать при- веденных значений более чем в 5 раз ' 2 При длительной работе должно обеспечиваться водяное охлаждение тормоза 3 Магнитную смесь заменяют через 800 ч непрерывной работы.
Гидравлические тормозные устройства 189 5.3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА К гидравлическим тормозным уст- ройствам относятся гидродинамические тормоза и специальные тормозное уст- ройства, применяемые в гидравлических приводах В гидродинамических тормозах ис- пользуется сопротивление жидкости вращению лопастей ротора, помещен- ного в заполненном ею статоре с неподвижными лопастями. С помощью этих тормозов регулируют скорость приводов рудничных подъемных машин, тяжелых конвейеров, стендов для испытания судовых механизмов, газо- вых и паровых турбин, бурильного оборудования, центрифуг и т д. Во всех случаях необходимо изменение тормозного момента в широких преде- лах, чего не может обеспечить фрик- ционный механический тормоз В этих машинах используют два тормоза — гидродинамический и механический Первый обеспечивает необходимое за- няет относительно небольшую работу для полной остановки рабочей части машины. К положительным качествам гидро- динамических тормозов относятся сни- жение ударов, вибрации и динами- ческих усилий, обычно действующих на механизм при использовании механи- ческих тормозов (что, в свою очередь, обусловливает увеличение срока служ- бы элементов механизмов), резкое увеличение развиваемой тормозом мощ- ности торможения при повышении скорости (мощность пропорциональна скорости в третьей степени, рис 5 14)• простота регулирования замедления и очень малое время (около 0,2 с) нарастания тормозного момента В гидродинамическом тормозе (рис. 5,15) ротор 4, соединенный с валом механизма муфгой 6, вращает- ся внутри^ неподвижно закрепленного статора 3. Крышки 2 и 5 представляют собой неподвижные рабочие колеса Благодаря тому, чго лопасти 1 ротора и статора расположены в диамстраль- медление рабочей части 'машины, раз- ных плоскостях, тормозной момент не Рис. 5.14. Зависимость мощности N торможения от частоты вращения ротора: а— при разных степенях (%) заполнения полости тормоза, б — при использовании гидродинамическою (/), центробежного (2), электромагнитного (5) и механического фрикционного (4) тормозов
190 Устройства для регулирования скорости Рис. 5 15. Гидродинамический тормоз различные рабочие характеристики при различном направлении вращения ро- тора, лопасти ротора и статора уста- навливают наклонно относительно диа- метральных плоскостей Внутреннюю полость тормоза заполняют рабочей жидкостью Тормозной момент, мощ- ность и скорость торможения зависят от степени заполнения этой полости. Мощность торможения /7 = Мг'рО5, где k — коэффициент, зависящий от кон- структивных особенностей тормоза и обье- ма его рабочих частей (принимают, исполь- зуя данные имеющихся конструкций); п — частота вращения ротора, (> — плот- ность рабочей жидкости, D — активный диаметр тормоза, определяемый по степени заполнения внутренней полости жидкостью В тяжелых грузовых автомобилях и землеройно-транспорт пых машинах, а также в автобусах применяют тидро- динамические тормоза-замедлители При их использовании уменьшается теплонагру женност ь колесных тормо- зов, увеличиваются средние скорости движения, снижаются ремонтные рас- ходы Гидродинамические тормоза-за- медлители фирмы Аллисон (США), устанавливаемые в гидромеханических трансмиссиях мощностью более 220 кВт, имеют тормозной момент 1660 Н-м при угловой скорости 219,8 рад/с, а в транс- миссиях мощностью 585—730 кВт — тормозной момент 4460 Н-м при той же угловой скорости. Ротор тормоза уста- новлен на валу турбины гидротранс- форматора и обеспечивает циркуляцию жидкости между тормозом и тепло- обменником Радиальные лопасти ро- тора и статора выполнены прямыми без наклона к плоскости его вращения Лопасти статора отлиты в корпусе гидротрансформатора Педаль (рычаг) управления тормозом имеет два край- них положения — «Включено» и «Вы- ключено» Промежуточным положениям золот- ника управления 3 (рис 5 16) соответ- ствуют характеристики работы на режимах с частичным заполнением рабочей полости В теплообменник 8 и тормоз-замедлитель 2 рабочая жид- кость пощупает из системы питания гидротрансформатора 1 от насоса 4 через клапан подпитки 6 или пере- пускной клап'ан 10 Последний сраба- тывает в случае разрежения в выходном канале гидротрансформатора при рабо- те в тормозном режиме. При тяговом режиме работы жидкость проходит через тормоз, теплообменник, регулятор давления (0,15—0,2 МПа) 7 и сливает- ся. Предохранительный клапан 9 рас- считан на давление 0,5—0,6 МПа, а ограничительный клапан 5 откры- вается при давлении свыше 0,35 МПа.
Гидравлические тормозные устройства 191 Подробно гидродинамические тормо- за рассмотрены в работе [13} К тормозным устройствам, исполь- зуемым в гидравлических приводах, относятся дроссели, регуляторы расхо- да и тормозные клапаны. Условно к ним относятся обратные клапаны и обрат- ные управляемые клапаны (гидро- замки), которые, являясь по существу стопорными устройствами, имеют с первыми много общих конструктивных решений и поэтому рассматриваются совместно с ними Дроссели используются для за- тормаживания (регулирования скоро- сти) исполнительных частей гидро- привода путем создания местного гидравлического сопротивления (пере- пада давления) потоку рабочей жид- кости. Различают [15] дроссели, в кото- рых потери напора обусловливаются вязкостью жидкости, деформацией по- тока или тем и другим вместе. Дроссели могут быть нерегулируемыми (проход- ное сечение дросселирующего отвер- стия в процессе работы неизменно) и регулируемыми (проходное сечение в процессе работы может быть увели- чено или уменьшено). В связи с тем, что при регулировании скорости с помощью дросселей часть энергии превращается в тепло (при Этом повышается температура рабочей жидкости), их используют в приводах относительно небольшой (до 3,5 кВт) мощности. Нерегулируемый дроссель (постоян- ного гидравлического сопротивления) (рис. 5 17) представляет собой пакет шайб /, дроссельные отверстия которых имеют малую длину и рассматриваются как диафрагмы Обычно диаметр шайбы 0^ 10 т/, где d— диаметр отверстия (обычно 0,4 — 8 мм); толщина шайбы до (0,5—0,8) с/, расстояние между шайбами (междроссельной камеры) (3—5) d (обычно 2 мц). Суммарное сопротивление дросселя зависит от числа установленных шайб Расход жидкости через пакет дрос сельных шайб Рис. 5.16. Схема управления тормозом- замедлителем Q = pS 7 2gAp/ ((>«), где р. — коэффициент расхода жидкости, S — площадь проходного- сечения дросселя; g — ускорение свободного падения, Др = = — перепад давления в дросселе (здесь /?i и ро — давления соответственно перед дросселем и за ним), р— плотность жидкости, п — число дроссельных шайб в пакете В гидроаппарате, показанном на рис. 5.18, а, использована комбинация диафрагменного (шайба 3 с калибро- ванным отверстием) и щелевого дрос- селей (щель образуется между ксярпу- Рис. 5.17. Нерегулируемый дроссель
192 Устройства для регулирования скорости Рис. 5.18. Гидроаппарат с диафрагменным и щелевым дросселями: а — конструкция, б—схема для расчета сом 2 и дроссельной иглой штока /). Наибольший расход определяется пло- щадью отверстия, а диапазон его регулирования — изменением площади щели с помощью штока Площадь сечения (рис. 5.18,6) канала в месте, наиболее узком для данного положения иглы дросселя, де D — диаметр основания конуса, d — диаметр сечения конуса дроссельной иглы по месту пересечения перпендикуляров, опущенных на образующие конуса из углов уступа отверстия Так как a~D — 2a, h — insina,' где а = 54-15°—уюл конусной части дроссельной иглы Практически в проходном сечении дросселя скорость жидкости может быть примерно в 10 раз больше ее скорости в подводимом трубопроводе, т. е. S,i(1 = 0,1 Srp, где Srp — площадь сечения трубопровода Расход жидкости через дроссель Q = V 2g'Ap/p В табл. 5 2 приведены данные дросселей (Минстанкопрома) для дав- ления 32 МПа. Регуляторы расхода пред- назначены для поддержания установ- ленной скорости перемещения рабочих органов независимо от нагрузки в гидросистемах. Регулятор расхода Г55-2 (рис. 5.19) содержит щелевой дроссель 7, редукционный клапан с запорно-регулирующим элементом 3 и пружину 2 Рабочая жидкость проходит через щель а клапана и далее через щель дросселя 7. Перепад давления на дросселе Ap = pi —р, под- держивается постоянным за счет соот- ветствующего изменения давления pi перед дросселем с помощью редукцион- 5.2. Параметры дросселей Тип дросселя Модель дрос- селя Условный про- ход, мм Номинальный расход, л/мин С механиче- МДО-10/320 10 40 ским управ- МДО-20/320 20 100 лением МДО-32/320 32 380 Щелевой (ТУ ДР-12/320 12 40 053-202- -76) ДР-С12/320 ДР-32/320 ДР-С32/320 32 160 Щелевой с ДК-С12/320 12 40 обратным ДК-32/320 32 160 клапаном ДК-С32/320
Гидравлические тормозные устройства 193 Рис. 5.20. Рис. .) 19. Схема регулятора расхода типа Г55-2 Схема регулятора расхода типа Г55-1 кого клапана (он регулирует давление после дросселя) Роль гидравлической жесткой отрицательной обратной связи по перепаду давления на дросселе выполняют линии 8 и 6, по которым подводится жидкость в полости /, 4 и 5 редукционного клапана В регуляторе расхода Г55-1 (рис 5 20) редукционный клапан с запорно-регулирующим элементом 3 включен на ответвлении от магистрали насос — исполнительный механизм Одновременно с поддержанием посто- янного перепада давления на дросселе 4 за счет соответствующего регулирова- ния давления перед дросселем редук- ционный клапан обеспечивает перелив излишков жидкости, нагнетаемой на- сосом, в линию слива Поэтому при использовании такого дросселя насос работает приблизительно при тех же давлениях, что и исполнительный механизм, т е. без перегрузки К поло- сти 2 подключен шариковый предо- хранительный клапан 1. Когда давление после дросселя достигает давления настройки этого клапана, последний открывается и соединяет полость 2 с линией слива. В результате давление В полости 2 падает, и запорно-регули- рующий элемент 3 клапана подни- мается вверх, обеспечивая перелив 7 Зак 895 жидкости из линии всасывания в бак. Регулятор Г55-1 устанавливают только на входе в исполнительный механизм При его использовании не надо применять предохранительный клапан. Устройства дроссельного типа для торможения штока гидроцилиндра до заданного конечного значения скорости во избежание удара о крышки уста- навливают внутри или снаружи гидро- цилиндра [36]. При движении поршня 3 с манжетой 4 (рис 5 21, а, /) в направлении от тормозного устройства рабочая жид- кость, отжимая кромки манжет 5, поступает к поршню При движении поршня в обратном направлении (рис 5 21, а, //) манжета 5 входит в переходное отверстие, а ее кромка под давлением жидкости перекрывает это отверстие. Торможение штока происходит за счет продавливания жидкости через дроссельной*отверстие 2 Интенсивность торможения регу- лируется винтом / дросселя В другом тормозном устройстве (рис. 5 21,6) при движении штока жидкость вначале сливается через отверстия А и Б в крышке 7 гидро- цилиндра и через отверстие В и щель дросселя 8 При входе хвостовика штока в отверстие А жидкость ели-
194 Устройства для регулирования скорости. Рис. 5.21. Устройства для торможения штока гидроцилиндра с дросселем: а, б, г — щелевым, в — винтовым вается в отверстие Б только через щель дросселя, что снижает скорость штока. Из крайнего положения пор- шень движется быстро ц с полным усилием, так как при этом жидкость к поршню подается через обратный клапан 6 В устройстве с винтовым дросселем (рис o.21,s) в крышке 9 установлена втулка 10, в которой перемещается золотник 11. На наружной поверх- ности золотника нарезана спиральная канавка Рабочая жидкость поступает в цилиндр через каналы Д и Е или через обратный клапан 12 и отверстие X- До начала торможения жидкость сливается через каналы Е и Д Когда поршень приближается к крышке цилиндра, он упирается в золотник 11 и, сжимая пружину 13, вдвигает его внутрь втулки 10. Золотник перекрыва- ет слив через канал Е в канал Д, и рабочая жидкость из цилиндра продавливается под действием дви- жущихся масс в канал Д через спиральную канавку дросселя. В устройстве в виде блока (рис. 5 21, г), устанавливаемого на гидроцилиндре, при сливе рабочая жидкость поступает в отверстие Н, а через отверстие И направляется в распределитель. Когда шток сдвигает золотник 15, жидкость сливается через узкую щель К, в результате чего происходит торможение Обратный кла- пан 14 служит для прохода жидкости из отверстия И в отверстие Н при движении штока из конечного положе- ния в обратную сторону. Из полости Л жидкость отводится через дренажное отверстие М. В регуляторе расхода (рис 5 22), содержащем дроссель 4 и редукцион- ный клапан с запорно-регулирующим элементом 2, последним обеспечивается постоянный перепад давления Рабочая жидкость поступает через отверстие Г, проходит через щель, образованную
Гидравл-ические тормозные устройства !95 Рис. 5.22. Регулятор расхода с дросселем и редукционным клапаном редукционным клапаном и корпусом 3, в полость Б и далее черев дроссель ще- левого типа в канал А Расход жидко- сти устанавливается дросселем, а посто- янный перепад давления до и после дросселя—редукционным клапаном, на который воздействует пружина / По- лость В соединена после дросселя с ка- налом А. Из полости Б по каналам жидкость снизу подводится к клапану. Последний в равновесном положении удерживается, с одной стороны, давле- нием жидкости после дросселя и усили- ем пружины Дас другой—давлением жидкости в полости Б Давление в поло- сти Г вначале увеличивает давление в полости Б и давление, действующее на клапан, который, перемещаясь, умень- шает проходное сечение, образованное буртиком клапана и отверстием в кор- пусе. Перепад давления между полостя- ми Г и Б увеличивается, а давление в полости Б уменьшается до начального, обеспечивая таким образом перепад давления на дросселе и постоянный расход через него При снижении внешней нагрузки (уменьшение давле- ния в полости А\ запорно-регулирую- Ший элемент' 2 поднимается, пере- крывая проход и увеличивая перепад давления между полостями Г и Б до тех пор, пока перепад давления па дросселе не увеличится до заданного значения При уменьшении давления в полости Г в начальный момент времени уменьшается давление и в по- лости Б Запорно-рсгулпрующий эле- ментРпод давлением пружины смещает- ся вниз, щель увеличивается, и давлен не в полости В становится равным расчет- ному. Аналогично клапан работает при повышении давления в полости А. Регулятор позволяет, независимо от давления в подводящей и отводящей линиях, автоматически поддерживать постоянный перепад давления до и после дросселя, а следовательно, и неизменный расход при данном проход- ном сечении дросселя Возможны следующие схемы уста- новки регуляторов расхода в гидро- системах [36] на напорной линии (рис 5 23, а), на сливной маиютрали (рис 5 23, б) и параллельно гидро- цилиндру (рис 5 23, в) При установке регулятора на напорной линии рабочая жидкость от насоса / через регулятор 3 и распределитель 4 поступает в одну из полостей гидроцилиндра 5 Часть ее постоянно через предохранительный клапан 2 отводится на слив Давление перед регулятором скорости поддержи- вается постоянным и не зависит от нагрузки на шток гидроцилиндра, так как давление до и после дросселя 6 не изменяется и не зависит от давления в напорной магистрали, т е скорость перемещения штока не зависит от внешней нагрузки Однако, поскольку одна из полостей гидроцилиндра всегда соединена со сливом без соответствую- щего гидравлического подпора, такая схема не является «жесткой» и не исключает некоторых изменений скоро- сти при знакопеременных и пульси- рующих внешних нагрузках Более стабильные скорости обеспе- чиваются при установке регулятора скорости на сливной магистрали Жид- кость от насоса, который работает под давлением, определяемым настройкой
196 Устройства для регулирования скорости Схемы установки регулятора расхода предохранительного клапана, поступает через распределитель в одну из полостей гидроцилиндра. С изменением внешней нагрузки на штоке гидроцилиндра изменяется давление в полости гидро- цилиндра, сообщающейся со сливной линией, а следовательно, н перед регулятором расхода, а давление в другой -полости остается постоянным. Редукционный клапан создает постоян- ный перепад давлений в дросселе, не зависящий от давления на входе, благодаря чему скорость перемещения поршня не зависит от внешней нагруз- ки, а наличие постоянного противо- давления обеспечивает плавное пере- мещение поршня при пульсирующих и знакопеременных внешних нагрузках. В схемах, предусматривающих уста- новку регулятора параллельно гидро- цилиндру, давление, создаваемое насо- сом, зависит только от нагрузки, при- ложенной к штоку гидроцилиндра. При этом предохранительный клапан работает эпизодически в случае воз- никновения в системе перегрузок; регу- лятор скорости позволяет необходимую часть жидкости отводить под рабочим давлением на слив, а редукционный клапан — создавать постоянный пере- пад давлений па дросселе независимо от давления в системе и тем самым обеспечивать постоянство скорости што- ка гидроцилиндра. Тормозные клапаны приме- няются для исключения прогивообгон- пого скоростного режима при воз- действии попутных нагрузок, когда направление внешней нагрузки совпа- дает с направлением движения гидро- двигателя, и служат для поддержания давления в напорной линии. Тормозной клапан типа 63 (табл 5 3) устанавливается па входе гидроци- линдра и управляется от его подводя- щей магистрали В зависимости от управляемого давления клапан откры- вается на величину, обратно пропорци- ональную внешней попутной нагрузке, благодаря чему скорость опускания гру- за (стрелы) остается примерно постоян- ной. Золотник, размещенный в корпусе клапана, в положении «Закрыто» удерживается пружиной. Устойчивость работы, исключающая колебание золот- ника, обеспечивают два регулируемых
Гидравлические тормозные устройст ва 197 5.3. Параметры тормозных клапанов типа 63 П а ра метр 63100 63200 63300 63400 Условный проход, мм Номинальный расход, л/мин Давление настройки, МПа минимальное максимальнос Габаритные размеры, мм Масса, кг 20 160 1 2 393X158X90 12,5 20 160 2 3,5 473X158X90 16 32 320 1 2 488 X 1 77 X110 21 32 320 2 3.5 578Х177Х ИО 28,5 дросселя с обратными клапанами, которые независимо один от другого дросселирхюг подводящий и отводя- щий потоки рабочей жидкости Гидравлические схемы с тормозными клапанами грузоподъемных механизмов вращательного и возвратно-поступа- тельно! о движения показаны на рис 5 24 Торможение гидродвигателя производится путем дросселирования потока рабочей жидкости в сливной линии При нейтральном положении золотника клапана рабочие отводы А и В закрыты Давление, управляющее золотником клапана, подводится от напорной линии затормаживаемого гид- роме гора или гидроцилиндра Тормозные клапаны моделей У4610 33А и У46 100, имеющие то же назначение, работают при номинальном давлении 16 МПа, максимальном — 20 МПа, условный проход гидролинин управления 12 мм, напорной и сливной гидролиний — соответственно 20 и 25 мм и массу 12 и 9 кг Тормозное устройство (рис 5 25, о) механизма поворота пеполиоповоротно- го экскаватора (завод «Красный экска- ватор») предусматривает выполнение в крышке / гидроцилиндра механизма поворота канала 2, соединенного с бло- ком перепускных клапанов, и канала 3, сообщающегося с гидрораспределнтс- лем В торце крышки капал 3 имеет Рис. 5.24. Схемы установки тормозного клапана в механизмах: а — вращательного движения, б — возвратно-поступательного движения
/Г гидрораспределителю Рис. 5 25. Тормозное устройство с блоком перепускных клапанов: а — конструкция, б — схема установки на экскаваторе Рис. 5.26. Тормозное устройство поршня гидроцилиндра
Гидравлические тормозные устройства 199 коническою расточку 4 На штоке 5 установлены пружина 6 н плунжер 7 с каналами 8 и выполнено дроссельное огверсше 9 Каналы 8 соединяют штоковую полость с поршневой, что обеспечивает свободное перемещение плунжера относительно штока. При подходе поршня к крайнему положению плунжер 7 своим сферическим торцом входи* в коническую расточку 4 и перекрывает капал слива рабочей жидкости из поршневой полости гидро- цилиндра После этого рабочая жид- кость вытесняется из поршневой по- лости через канал 2 и через пере- пускной клапан в поршневую полость второго гидроцилиндра. /Если золотник парораспределителя не установлен в нейтральное полож.ение, незиачи i е.тьпая част ь рабочей жидкости nociynacr в сливную линию через дроссельное отверстие 9 При обратом ходе, коIда рабочая жидкость подается в канал 3, плунжер 7 входит глубже внутрь штока 5 и свободно пропускает жидкость в поршневую полость гидро- цил индра При установке в механизме поворота (рис 5 25, 6} гидроцилнидры 10 и 14 через цепь 11 вращают колонну 12 Штоковые полости гидроцилиндров для восполнения утечек рабочей жидкости соединены через обратный клапан 13 с гидроцилиндром рукоятки ковша экскаватора Поршневые полости гид- роцплиндров соединены с гидрорас- пределнтелем через постоянные дрос- сели 15 и обратные клапаны 16 и между собой через блок перепускных клапа- нов 17 При торможении рабочего оборудова- ния в середине поворота, когда золот- ник гпдрораспределителя находится в нейтральном положении, рабочая жидкость из поршневой полости одного гидроцилиндра поступает через пере- пускной клапан, пружина которого настроена на давление р ।, в поршневую полость второго гидроцилиндра Таким образом, тормозной момент зависит от давления щ, на которое настраивает- ся перепускной клапан В конце поворота, когда золотник гпдрораспределителя находится в одном из крайних положений и продолжает соединять, например, поршневую по- лость гидроцилиндра 10 с напорной линией насоса, на определенном рас- стоянии от крайнего положения поршня происходит перекрытие свободного сли- ва рабочей жидкости из поршневой полости гидроцилиндра 14. После пере- крытия канала свободного слива рабо- чей жидкости из поршневой полости гидроцилиндра 10, соединенного с насо- сом, давление повышается до значения Р'2, обусловленного настройкой предо- хранительного клапана гидрораспреде- лителя Это же давление действует и в полости перепускного клапана 17 1 со стороны пружины Поэтому пере- пускной клапан откроется только после того, как при повороте рабочего обору- дования давление в поршневой полости гидроцилиндра и сменится до р^^Рг- Таким образом, тормозной момент будет обусловлен разностью давлений в поршневых полостях гидроцилиндров и будет зависеть от давления pi, на которое настроен перепускной кла- пан. В момент торможения рабочего обо- рудования в конце поворота часть жидкости из запертой поршневой полости гидроцилиндра 14 перетекает в сливную линию через дроссель 15. Ввиду малого диаметра проходного сечения этот дроссель оказывает незна- чительное влияние на работу пере- пускного клапана. Дроссель гаранти- рует поворот рабочего оборудования в самое крайнее положение в том случае, если кинетическая энергия рабочего оборудования незначительна и ее недостаточно, чтобы открыть перепускной клапан С помощью устройства (разработан- ного в НИИтракторосельх'озмаше), по- казанного на рис 5 26, происходит торможение в конце хода поршня гидроцилиндра при возвра гно-пост \- пательиом перемещении им тяжелых
200 Устройства для регулирования спорости Рис. 5.27. Обратные клапаны: а — для трубопровода, б — вертикальный, в — горизонтальный деталей с большими ускорениями в процессе работы в автоматических и полуавтома!ических линиях. Гидро- цилиндр содержит крышки / и /7 с отверстиями би 11 для прохода рабочей жидкости, гильзу 8, шток 7 с поршнем 18 В камере 20, соединен- ной с отверстием б, расположен золот- ник 5, притертый к выступам 4 и 19 и удерживаемый втулкой 3 и пружиной 2. В камере 15, соединенной с отвер- стием 11 и с каналом 16, размещен золотник 14. Он притерт к выступам 10 и 12 и удерживается пружиной 13 и кольцом 9 Обратные клапаны 21 и 22 облегчают трогание поршня из крайних положений. В начале хода поршня влево жид- кость из рабочей полости проходит в отверстие 6 через пазы во втулке 3 и кольцевое отверстие под выступом 4. В конце хода поршень перемещает золотник 5, который перекрывает коль- цевое отверстие под выступом, умень- шая проходное сечение отверстия 6. На торцовой поверхности золотника имеются симметрично расположенные прямоугольные срезы, общая площадь. которых равна или больше площади выходного отверстия б в цилиндре. На наружной поверхности золотника прошв срезов выполнены продольные пазы переменного сечения При пере- крытии золотником кольцевого отвер- стия под выступом 4 жидкость проходит через дросселирующие канавки в от- верстие б. Во время дальнейшего перемещения золотника сечения канавок уменьшают- ся, сопротивление проходу жидкости в отверстие увеличивается, и проис- ходит плавное торможение поршня 18. Выход последнего из крайнего положе- ния и движение вправо обеспечиваются при подаче жидкости из отверстия 6 через клапан 21. Одновременно золот- ник 5 под действием пружины воз- вращается в исходное положение. При движении поршня вправо часть жидкости из полости цилиндра выходит через обводной канал 16, создавая первую ступень его торможения. Остальной поток жидкости выходит через отверстие в золотнике 14, который не препятствует свободному проходу жидкости через кольцевое отверстие
Гидравличесние тормозные уст ройсгва 201 под выступом 10 в отверстие 11 В конце хода поршень нажимает на золотник 14 и перемещает его, сжимая пружину 13 Жидкость через отверстие золотника 14 и дросселирующие канав- ки проходит в отверстие 11 При даль- нейшем движении золотника сечение канавок уменьшается, увеличивается сопротивление проходу жидкости в отверстие 11 и происходит плавное торможение поршня 18 Обратные клапаны предна- значены для свободного прохода ра- бочей жидкости в одном направлении и для запирания ее при движении в другом направлении при падении давления на выходе, т. е выполняют роль стопорных устройств Обратный клапан (рис. 5 27, а) имеет корпус с клапаном 3, который пружиной 4 прижимается к седлу 2 В. клапане имеются радиальные отверстия для прохода жидкости при его открытии Рабочая жидкость поступает через штуцер Л отжимает клапан и направ- ляется через штуцер 5 в магистраль При прекращении подачи жидкости клапан взаимодействует с седлом и исключает возможность обратного движения жидкости На рис 5 27, б и в показаны варианты исполнения обратных клапанов В габл. 5.4 приве- дены параметры обратных клапанов (Мипстанкопрома), имеющих давление управления до 0,15 МПа. Обратные управляемые клапаны (гидрозамки) обеспечивают свободный проход рабочей жидкости только в одном направлении. Для прохода ее в обратном направлении производится принудительное (при помощи встроен- ного в клапан гидравлического ци- линдра управления) открытие главного запорного элемента Клапаны исполь- зуют в машинах с гидроприводом для надежной фиксации в определенном положении- рабочих органов, в случае когда утечка рабочей жидкости в гидро- распределителях управления может привести к самопроизвольному недо- пустимому движению (опусканию) этих органов (стрелы экскаватора, крана, ковша скрепера) Гидрозамок устанав- ливают между гидрораспределителем и гидроцилиндром (гидромотором) [6]. Гидрозамок может быть односторон- ним (рис 5 28, а, б), если он пере- крывает одну гидролинию, и двусто- ронним (рис 5 28, в), если перекрывает обе гидролинии, соединяющие гидро- 5.4. Параметры обратных клапанов Типоразмер ТУ, ГОСТ Условный проход, мм Макси- мальное давление нагнета- ния, МПа Расход, л /мин Масса, кг Г51-21 8 8 1,2 Г51-22, ПГ51-22 10 20 1,2 Г51-23 16 40 1 6 Г51-24, ПГ51-24 ТУ 2-053-071—74 20 20 80 5,5 Г51-25 32 160 10 Г51 -26 40 320 14 Г51-27 50 630 33 10-32 10 32 20-32 ГОСТ 21464-76 20 125 — 32-32 32 32 320 — М-КО-50/320 ТУ 2-053-1312—77 50 500 — М-КО-80/320 80 1250 —
202 Ус?poi'iciва для регулирования скоросш Рис 5.28. Гидрозамки- односторонние соотдстст вен но неразгруженный н разгруженный. двусторонний распределщель с гидроцилиндром По типам гпдро-амки делятся на разгру- женные и неразгруженные. В нераз- груженных гидрозамках (см рис 528, а) штоковая полость гидроцилиндра управления соединена с подклапанной полостью, а в разгруженных (см. рис 5 28, б) эти полости разобщены и изолированная штоковая полость гидроцилиндра управления соединена с дренажной линией Разгруженными могут быть только односторонние замки Для уменьшения давления гидрозамки выполняют с предваритель- ной разгрузкой (декомпрессией) при подаче управляющего давления оно воздействует сначала на декомпрес- сионный клапан, а затем па основной запорный элемент, который может быть конусного или шарикового типа-. В схемах гидропривода, когда не пред- полагается регулирования скорости рабочих органов, применяют неразгру- женные управляемые клапаны Для устранения возможных пульсаций и прерывистого движения рабочего орга- на между управляемыми клапанами и гидродвигателем устанавливают дроссель с обратным клапаном (рис 5 29, а), который свободно про- пускает жидкость на подъем рабочего органа и ограничивает скорость при его опускании. С этой же целью, когда дроссели- рование осуществляется за управ- ляемым обратным клапаном, например, в гидрораспределптеле, применяют раз- груженные управляемые клапаны (рис. 5 29,6), в которых давление дросселирования не воздействует на
Гидравлические тормозные устройства 203 Рис. 5.29. Схемы работы одностороннего (а—г) и двустороннего (д—ж) обратных управляемых клапанов поршень гидроци.шндра управления обратным клапаном В табл. 5 5 приведены параметры односторонних обратных управляемых клапанов типа КУ (Минстанкопрома), рассчитанных на номинальное давление 32 МПа. Давление управления для этих клапанов, МПа. типа 1КУ — I 6-3,5, 2КУ —46-12; ЗКУ — 1 6-2, 4КУ— 186-32 В обозначении клапана в таблице первая цифра- I — с деком- прессионным клапаном и со штоковой полостью цилиндра управления, отде- ленной от общей сливной линии, 2 —
204 Устройства для регулирования скорости 5.5. Параметры обратных клапанов Обозначение клапана Условны II проход, мм Номи- нальный pacxoi, л/мин Габаритные размеры, мм Масса, к[ 1 КУ-20. 2КУ-20 ЗКУ-20, 4КУ-20 1КУ-С-20, 2КУ-С-20 ЗКУ-С-20, 4КУ-С-20 20 63 1 15X90X218 1 1.8 13,1 1 КУ-32, 2КУ-32 ЗКУ-32, 4КУ-32 1КУ-С-32, 2КУ-С-32 ЗКУ-С-32, 4КУ-С-32 32 160 1 45 X 105x255 10.8 I 7.1 1 КУ-40, 2КУ-4О ЗК.У-40, 4КУ-40 40 250 235 X 125x322 30 1 1 КУ-50, 2КУ-50 ЗКУ-50, 4КУ-50 50 400 280 X 130X396 71.5 61600 61700 61800 61900 621 00 62200 62300 62400 16 20 32 16 20 25 32 63 100 160 250 63 100 160 250 140Х 100X75 1 10 X 100X75 1 80 X 120X75 1 80 X 120X75 190 X 120X75 I90X 120X 75 1 90 X 120X75 180Х 120x75 4,2 4,2 8.6 8,6 9.1 9.4 9.5 9,1 без декомпрессионного клапана, со штоковой полостью цилиндра \ правле- ния, отделенной от общей сливной линии, 3 — с декомпрессионным клапа- ном и со штоковой полостью цилиндра управления, соединенной с общей сливной линией, 4 — без декомпрес- сионное клапана, со штоковой по- лостью цилиндра управления, соединен- ной с общей сливной линией, третья б\ква без индекса—присоединение резьбовое, С — стыковое, последние цифры — условный проход Основные параметры односторонних управляемых обратных клапанов (Мин- стройдормаша), рассчитанных на номи- нальное давление 31,5 МПа (макси- мальное давтение 35 МПа), приведены в табл 5 5. Давление управления клапана составляет от 0,02 МПа (минимальное давление ненагружен- ного клапана) до 32 МПа Клапаны 61600—61900 — неразгруженные, а кла- паны 62100—62400 — разгруженные с декомпрессией. На рис 5 29, а — г показана схема работы одностороннего, а на рис 5 29,0 — ж — двустороннего об- ратных управляемых клапанов Одно- сторонний гидрозамок состоит из кор- пуса 8. конического обратного клапана 3, управляющего поршня 6 с пружиной 5 и термоклапана 2, встроенного в корпус клапана 3 Клапан 3 прижи- мается к седлу пружиной 9 Поршень 6 образует с корпусом 8 полощь управ- ляющего давления, сообщающуюся с гидросистемой через штуцер 7 В про- цессе работы штуцер 4 сообщается с напорной или сливной (при реверсе гидродвигателя) линией Гидроцилиндр подключается к штуцеру 1 При подаче рабочей жидкости к штуцеру 4 (см. рис 5 29, а) обратный клапан 3 отжимается от седла, и жид- кость свободно проходит к гидро- цилиндру При прекращении нагнета- ния жидкости клапан закрывается и запирает рабочую полость гидро- цилиндра (см рис. 5 29,6). В случае
Гидравлические тормозные устройства 205 повышения давления в запертой поло- сти выше допустимого значения сраба- тывает гермоклапап (см. рас 5 29, в), и часть жидкости поступает в сливную линию В результате давление в гидро- цилиндре снижается до допустимого значения При подаче жидкости в управляющую полость через отверстие 7 (см рис 5 29, г) поршень 6 смещается влево, отжимает от седла, клапан 3 и удерживает его в открытом положе- нии Жидкость из гидродвигателя через штуцера / и 4 направляется в сливную линию. При прекращении подачи жидкости в управляющую полость поршень 6 под действием пружины 5 возвращается в исходное положение, и клапан 3 закрывается под действием усилия своей пружины и давления жидкости в гпдроцилиндре. У двустороннего обратного управ- ляемого клапана, предназначенного для запирания обеих рабочих полостей гидроцилиндра, в корпусе 11 (см рис 5 29, (9) смонтированы два обратных клапана 10, два термокла- пана 12, поршень 13 и два упора 15, свободно размещенных в направляю- щих отверстиях седел клапанов 10 В показанном на рисунке положении обратный клапан запирает обе полости гидроцилиндра, положение его штока при этом фиксировано. При подаче рабочей жидкости в одну из полостей гидроцилиндра, например через от- верстие 14 (рис. 5.29, с), иод действием давления открывается правый обрат- ный клапан и одновременно пере- мещается влево поршень 13 В то же время левый упор отжимает обратный клапан 10 от седла, открывая слив рабочей жидкости из другой полости гидроцилиндра При прекращении подачи жидкости в гидроцилиндр и соединении под- водящих линий со сливной обратные клапаны под действием своих пружин и давления жидкости садятся на седла, а поршень 13 пружинами устанавли- вается в среднее положение В этом случае обе полости гидроцилиндра и линии к ним оказываются запертыми. Когда в запертых полостях, например в левой, давление рабочей жидкости при повышении температуры окру- жающей среды превышает допусти- мое значение (см рис. 5.29, ж), срабатывает левый термоклапан 12, и гидроцилиндр соединяется со слив- ной линией. При снижении давления до допустимого значения термоклапан закрывается.
6. ОСТАНОВЫ, ЛОВИТЕЛИ, ПРОТИВОУГОННЫЕ УСТРОЙСТВА 6.!. ОСТАНОВЫ 6.1.1. Храповые остановы Храповой останов (рис. 6 1) состоит из храпового колеса I (при поступа- тельном движении вместо колеса уста- навливают зубчатую рейку, втулочно- пальцевую цепь и др), закрепленного на валу 2 и собачки 3, установленной на оси 4 на неподвижной части механизма Под действием собственного веса, усилия пружины (рис. 6 1, а) или противовеса (рис. 6 1,6) собачка входит в зацепление с храповым колесом, задерживая его движение при вращении в одну сторону и не препят- ствуя движению при вращении в другу ю сторону Для обеспечения свободного вращения храпового колеса в первом случае его необходимо вывести из зацепления с собачкой путем снятия с зацепления действующей нагрузки. Храповые остановы могут иметь наружное, внутреннее или торцовое зацепление Для уменьшения размеров храповой останов целесообразно раз- мещать на быстроходном валу меха- низма, где действует наименьший крутящий момент. Однако в некоторых Рис. 6.1. Схемы храповых остановов: а — с пружиной, б — с противовесом случаях (например, безопасности работ) непосредственно па части механизма. для повышения его размещают исполнительной подьема остановы В механизме главного храповые литейного крана (рис. 6 2, а) используют для обеспе- чения подъема ковша с жидким металлом при выходе из строя одного из двух электродвигателей механизма подъема (рис 6 2, б) На ступице 5, закрепленной на валу 4, на осях установлено пять собачек 3, прижимаю- щихся пружинами 1 к внутренним зубьям храпового колеса 2. Последнее свободно проворачивается на валу 4 относительно ступицы 5 и является зубчатым колесом второй пары редук- тора, получающим вращение от шестер- ни 9. При нормальной работе меха- низма подъема, когда оба механизма работают синхронно, храповые колеса через собачки, ступицы, валы 4 и шестерни передают вращение зубча- тым колесам 8 и 6 барабанов 7. Если один из электродвигателей (на- пример, правый) останавливается, то зубчатое колесо левого барабана начи- нает вести зубчатое колесо правого барабана, вал 4 и ступицу с собачками, которые будут проскальзывать по зубьям колеса ‘2. У левого двигателя, принявшего на себя всю нагрузку, частота вращения уменьшится, т. с скорость подъема (опускания) ковша замедлится по сравнению с номиналь- ной, но аварии не произойдет. Храповой останов для грузоподъем- ной лебедки имеет автоматическую гидравлическую систему управления (рис. 6 3), содержащую реверсивный гидромотор /, соединенный с храповым
Остановы 207 Рис. 6.2. Храповой останов механизма подъема литейного крана: а — конструкция, б — схема установки колесом 2, клапан управления 8 и гидро- цилиндр 4. Шток последнего соединен с собачкой 3, которая в нормально замкнутом положении удерживается пружиной 5 гидроцилиндра 4. При подъеме груза гидромотор 1 вращается против часовой стрелки, рабочая жид- кость к нему подается через обратный клапан гидроблока 11, усилие пружины золотника 10 уравновешивается силой давления жидкости, поступающей в рас- пределитель 7 из магистрали, а полость 6 гидроцилиндра соединяется со слив- ным трубопроводом 9. Когда груз опускается, гидроблок работает на сли- ве гидромотора 1, поэтому золотник 10 опускается вниз, рабочая жидкость поступает в полость 6 гидроцилиндра 4, и собачка выходит из зацепления с хра- повым колесом.
208 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис. 6.4. Останов с бесшумной собачкой: а — с хомутом, б — со скользящим рычагом Рис. 6.3 Храповой останов с автомати- ческой системой управления При вращении храпового колеса и собачки, постоянно прижимаемой к его зубьям, работа храпового соедине- ния сопровождается характерным, не- приятным шумом. Для уменьшения его применяют остановы, в которых спе- циальное устройство, использующее силу трения, отводит собачку от .храпо- вого колеса при движении механизма в сторону подъема. Собачка 1 (рис. 6 4, а) соединена с хомутом 2, прижимающимся к валу механизма усилиями пружин 3 При вращении вала против часовой стрелки хомут под действием силы трения стремится повернуться в ту же сторону и отводит собачку от зубьев храпового колеса 4 При вращении вала по часовой стрелке хомут принудительно вводит собачку в зацепление с зубом храпового колеса В показанном на рис. 6.4, б останове бесшумная собачка 6 соединена с хра- повым колесом с помощью планок 7, стянутых пружиной 8. На концах планок укреплены сухарики 9, скользящие по кольцевым канавкам, проточенным на торцах храпового колеса 10 При вра- щении колеса против часовой стрелки планки под действием силы трения отводят собачку от храпового колеса до упора 5. При вращении колеса в обратном направлении планки вводят собачку в зацепление. При проектиро- вании бесшумной собачки такой кон- струкции необходимо правильно уста- новить соотношение плечей собачки 6 и планок 7 и выбрать место установки упора 5, так как возможно такое сочетание размеров, которое приведет к заклиниванию сухариков в канавках храпового колеса и сделает устройство неработоспособным Работа храпового соединения харак- теризуется резким ударом при кон- такте собачки с зубом храпового колеса и мгновенной остановкой груза. Для уменьшения динамических явлений на одно храповое колесо иногда устанавли- вают несколько собачек, расположен- ных так, чтобы они входили в соедине-
Остановы 209 Рис. 6.5. Храп озон останов для ограничения обратного силового воздействия на ручной привод ние с зубом не одновременно, а со сдвигом на какую-то часть шага Тогда храповое колесо не успевает приобрести высокой скорости, и соеди- нение собачки с зубом колеса происхо- дит со значительно меньшим ударом Для ограничения обратного силового воздействия на ручной привод меха- низма со стороны ею ведомой части применяют храповой останов (рис 6 5) В корпусе 4 жестко закреплено храпо- вое колесо 7, а на входном валу — храповая втулка 1. В ней на осях 3 свободно насажены две пары храповых рычагов 8 и 5, причем длина рычагов 5 больше длины рычагов 8 на 1/3 шага зубьев колеса Рычаги удерживаются в зацеплении с храповым колесом пружинами 6, а их закругленные концы обращены к наклонным скосам а поводка ведущего вала 2. При враще- нии последнего по часовой стрелке или против нее скосы а взаимодействуют с закругленными концами одной пары рычагов, которые поворачиваются на осях При этом они сжимают пружины, а их плоские концы выходят из зацеп- ления с зубьями храпового колеса до тех пор, пока ведущий выступ поводка придет в соприкосновение со стенкой б выреза в храповой втулки Угол поворо- та поводка при этом составляет около З3 Дальнейший поворот поводка приводит к тому, что его ведущий выступ нажимает на стенку б выреза храповой втулки и последняя начинает вращаться вместе с поводком. В то же время плоские концы другой пары рычагов под действием пружин прижимаются к зубьям колеса и при вращении храповой втулки проскальзы- вают по зубьям. При возникновении со стороны храповой втулки крутящего момента обратного направления (встречное или обгонное движение втулки с частотой, превышающей частоту вращения поводка) один из рычагов 8 или 5 под действием пружины
210 Остановы, ловители, противоугонные устройства О Рис. 6.6. Схемы построения профиля зуба храпового колеса для зацепления: а — наружного; б — внутреннего своим плоским концом упирается в зуб храпового колеса, вследствие чего вра- щение храповой втулки прекращается. Наличие двух пар рычагов с разной длиной плеч повышает надежность работы останова и уменьшает его обратный ход, сокращая время начала торможен ия. Для построения профиля зуба храпо- вого колеса описывают начальную окружность вершин зубьев N — N радиусом R = mz/‘2 и окружность основания зубьев S —S радиусом R — Л для наружного (рис 6 6, а) и R + h для внутреннего (рис 6.6,6) зацеплений. Окружность N — .V делят на равные части А С = I От любой точки деления А откладывают хорду АВ = а = in и через точку В проводят хорду ВС. Из сере- дины хорды ВС восстанавливают пер- пендикуляр LM, а из точки С под углом 30° — для наружного и 20° — для внутреннего зацепления проводят линию СК, пересекающую перпенди- куляр LM в точке О,. Из точки О, описывают окружность радиусом О\С. Точка Е пересечения этой окружности с окружностью S — S является верши- ной утла СЕВ (для наружного зацепле- ния, равного 60°, для внутреннего — 70°), образующего профиль зуба коле- са Линию, направленную к центру качания собачки, проводят при наруж- ном зацеплении из точки А под углом 90° к линии Л О, а при внутреннем — из точки D под углом 30° к линии, являющейся продолжением линии СК Размеры зубьев колеса и собачки в зависимости от модуля m для числа зубьев храповика г = б4-30 приведены в табл. 6 1 (обозначения по рис. 6 6) Храповой останов рассчитывают для случая, когда собачка упирается в вершину зуба храпового колеса (рис 6 7, а) Распределенная нагрузка, действую- щая па кромку зуба колеса и собачки. 6.1. Размеры (мм) элементов храпового соединения Мо- дуль Храповое колесо Собачка Мо- дуль Храповое к олесо Соб< чка m а /I 1 С1\ М m а h 1 Л, 6 6 4,5 18,85 4 6 18 18 13,5 56,55 12 16 8 8 6,0 25,13 4 8 20 20 15,0 62,83 12 18 10 10 7,5 31,42 6 10 22 22 16,5 69,12 14 20 12 12 9,0 37,70 6 12 24 24 18,0 75,40 14 20 14 14 10,5 43,98 8 14 26 26 19,5 81,68 14 22 16 16 12,0 50,27 8 14 30 30 22,5 94,25 16 25
Остановы 211 q = P/b^ |у]. где fr — ширина кромки зуба, [ q | —до- пускаемая распределенная нагрузка (табл 6 2). Окружное усилие (рис. 6 7, б) Р = 2М/ (znp = 2M/D, где М — крутящий момент на валу храпо- вого колеса. D —диаметр храпового ко- леса. Соотношение между шириной зуба и модулем определяется коэффициентом c = b/in с учетом материала храпового колеса и степени точности сопряжения зубьев колеса и собачки (см табл. 6.2). Ширину собачки принимают на 2—4 мм больше ширины зуба храпового колеса Модуль зацепления храпового колеса при расчете кромок на смятие m = -/2Л4/ (гс [у|) Зуб проверяют па изгиб (при m С 6мм) для внешнего зацепле- ния по формуле m >1.75 \! М/(cz [ст] „),' для внутреннего зацепления — по фор- муле m > I, I V Л4/(сг [ст] „), где [а]и — допускаемое напряжение из- 6.2. Параметры храпового зацепления Материал храпового колеса Коэф- фици- ент с и, Н/см2 Коэф- фици- ент за- паса проч- ности п Чугун с мехапиче- 2 1500 5 скими свойствами не ниже свойств чугуна СЧ 15 Сталь 35ЛП, 55ЛП 1,5-4 3000 4 Сталь СтЗ спЗ 1—2 3500 3 Сталь 45-2-а (б) 1 -2 4000 3 Примечания: . Знач ЧТ и я [</ | лапы для механизмов с ручным и машинным приводами легкого режима работы Для тяжелого режима работы приведенные значения надо уменьшать на 25 -30% . 2. Коэффициенты запаса прочности п приведены для чугуна относительно о|ф (временного сопротивления), а для ста- лей—относительно пт (предела текучести),
212 Остановы, ловители, противоугонные устройства гиба, определяемое по запасу прочности, принимаемому по табл. 6.2. Напряжения в зубе храпового колеса проверяют по формулам: для внешнего зацепления о„ = 5,35.И/<jn3zc) < [с],,; для внутреннего зацепления о„ = 1 .Z'iM/nT'zc iZ [о] „ Каждую собачку, независимо от их числа в храповом устройстве, необхо- димо рассчитывать на полное окружное усилие и изготовлять из материала, имеющего механические свойства не ниже свойств стали 45-2-а (б). В зависимости от конструктивного исполнения собачка работает на изгиб и сжатие или на изгиб и растяжение. Напряжение в расчетном сечении п — п собачки (см. рис. 6.7, а), рабо- тающей на изгиб и сжатие, а = 6Р//(6б2) + Р(й&)<{о]|], где Ь, 6 — соответственно ширина и высота собачки в сечении н— н, см; / — плечо изгиба собачки, см. Собачку, работающую на растяжение и изгиб, проверяют также на изгиб в сечении х — х (см. рис. 6.7, а); а|| = 6Р/||/(6/г2-)^.[а|]|, где 1г — длила сечения зуба собачки, см; допускаемое напряжение изгиба [ctJ ,г опре- деляют при запасе прочности п == 5 отно- сительно предела текучести. Ось собачки проверяют па изгиб по формуле о,, = РЬ\/ (O.lrf3) С [о] где Ь\ — плечо действия окружного усилия, равное расстоянию от центра сечения собачки до заделки оси собачки, см; d — диаметр оси, см. Ось изготовляют из материала, имею- щего механические свойства не ниже свойств стали 35-2-а(б). Запас проч- ности я = 2,5 -у 3. Одной из разновидностей храповых остановов является устройство безопас- ности (ловители) для оборудования,, в котором в качестве тягового органа использованы канат, круглозвенная или пластинчатая цепь. Они служат для предохранения вагонеток пли кареток ог разгона на наклонной части трассы в случае возникновения аварийной ситуации при обрыве тягового органа. Останов шахтных вагонеток для на- клонных выработок с канатной откат- кой (рис. 6.8) имеет опору 7, на которой смонтированы упоры 2, установленные на хомутах 3 с возвратными пружинами 4, и стопоры 7 с пружинами 8. При обрыве каната вагонетка, двигаясь с возрастающей! скоростью, передней осью ударяет по упорам, которые через хомуты 3 воздействуют на стопоры 7. Последние, преодолевая усилие пружин 8, устанавливаются в вертикальное положение и удерживают вагонетку за заднюю ось. Тарельчатые пружины 5 и резиновые прокладки 6 служат для амортизации при торможении ваго- нетки. У останова цепи пластинчатого шахтного конвейера (рис. 6.9) звез- дочка 1 соединена с тормозным шкивом 9 и приводится во вращение тяговой цепью 2. Тормозные колодки 3 хомута соединены с захватом 4 с помощью рычага 7 и серег 6 и 8. Путем регули- рования силы прижатия колодок хому- та к шкиву рычаг 7 устанавливается в положение, при котором захват, находясь в нижнем положении, фик- сируется упором 5 и не препятствует движению цепи. При обрыве цепи звездочка 1 поворачивается против часовой стрелки и поднимает захват в рабочее положение. Остапов цепи подвесного конвейера (рис. 6.10) имеет корпус /, относи- тельно оси 3 которого вращается собачка 8. Рычаг 6, регулируемый с помощь!© подпружиненного штока 7, поворачивается па оси 5. В нижней части корпуса укреплена упорная планка 11. При движении цепи в на- правлении, указанном стрелкой С (спуск), рычаг 6 под действием пружин 9 н 4 одним концом прижимается
Остановы 213 Рис. 6.8. Храповой останов шахтных вагонеток Рис. 6.9. Храповой останов цепи пластинчатого шахтного конвейера
214 Остановы, ловители, противоугонные устройства Б-Б Рис. 6.10. Храповой останов цепи подвес- ного конвейера к уступу собачки 8, а вторым — к звеньям цепи 2. При обрыве последней рычаг 6 занимает положение (показано штриховой линией), при котором собач- ка 8 освобождается, под действием пружины 4 поворачивается и входит между втулками цепи Опираясь на планку 11, она останавливает цепь. Одновременно другое плечо собачки действует на рычаг конечного выклю- чателя 10, который отключает электро- двигатель привода конвейера. Во время движения цепи по направлению стрелки 11 (подъем) рычаг 6 отведен, и собачка 8 под действием пружины 4 работает по принципу храпового механизма. Останов (конструкции ГПКИ «Союз- проммеханизация»), являющийся частью толкающего конвейера, показан на рис. 6 11,а Корпус 14 останова прикреплен к верхней трассе конвейера. На корпусе шарнирно закреплены две щеки 2, удерживаемые в открытом положении грузом 1. Закрытое положе- ние (вертикальное) они занимают под действием рычага 17 с роликом и тяги 7, соединяющей их со следующим остано- вом, и фиксируются упорами 4. К каждой щеке на оси закреплен Г-образный рычаг 10 с противовесом 3. На оси 6 закреплен рычаг 12 с роликом, имеющий зуб 13 для стопорения Т-об- разного рычага в отклоненном влево положении Нормальным положением рычага 10 является вертикальное, которое он принимает под действием тяги 7, причем рычаг всегда устанавли- вается в одно и то же положение благодаря упору 4 на противовесе. Каретка 8, перемещаясь по трассе конвейера под действием на нее кулака 15 тяговой цепи, через шарнир- ный упор 16 наезжает передними колесами 9 на рычаг 10, который отклоняется и другим концом нажимает на шарнирный упор тележки до ее остановки, т е. пока кулак цепи не выйдет из зацепления и не пройдет сверху упора., Штырь 11 на рычаге 10 в это время попадает на зуб 13 рычага 12, который фиксирует рычаг 10, стопоря в этом положении тележку. Противовес 3 при повороте рычага 10 раньше его касается шарнирного упо- ра 16, создавая зазор между вторым концом рычага 10 и штырем 5. При размещении на трассе конвейера не- скольких остановов (рис. 6 11,6) пер- вый из них снабжают электромагни- том 18 для разведения щек 2 этого оста- нова; на других остановах щеки разво- дятся с помощью грузов 1. На каретке, освобожденной от останова, момен- тально поднимается передний шарнир- ный упор 16, и она увлекается кулаками цепи. Каретка наезжает передними колесами на ролик рычага 12 и, под-
Остановы 215 Рис. 6.11. Храповой останов толкающего конвейера: а —конструкция, б—размещение на трассе конвейера нескольких остановов Рис. 6.12. Останов тележки цепного конвейера для участков: а — подъема, б — спуска
216 Остановы, ловители, противоугонные устройства нимая его, освобождает штырь // рычага 10 Последний поворачивается в исходное положение тягой 7 под действием грузов на следующем оста- нове. Останов тележки, размещаемый на участке подъема цепного конвейера (рис. 6.12, а), состоит из свободно закрепленных на осях рычагов 3, системы тяг 4 и скобы 2, соединенных с концевыми выключателями 1. При движении тележки в направлении, ука- занном стрелкой, рычаги 3 отклоняются и пропускают ее, а при обрыве цепи и движении тележки в обратную сторо- ну о,ни упираются в ее нижнюю траверсу и препятствуют перемещению Останов, монтируемый на участке спуска (рис 6 12,6), состоит из устройства управления 5 и стопорящих рычагов 10 Устройство содержит грузовое приспособление 7, шарнирно закрепленное на оси, которое упорным штырем может воздействовать на шар- нирную планку 6 В пазу нижней части приспособления установлен упор 8 Скоба 9, соединенная с планкой тягами, удерживает рычаги 10 в откры- 6) Рис. 6.13. Схемы расположения каретки с грузом: а—в момент соприкосновения с упором; б — после удара об упор останова том (верхнем) положении, при котором движущиеся каретки за них не заде- вают. Каретка касается только упора 8 и поворачивает приспособление 7 на некоторый угол, который регулируется заранее таким образом, чтобы приспо- собление не доходило до вертикальной оси При обрыве цепи каретка, дви- гаясь на спуск со скоростью, большей чем при перемещении с помощью цепи, ударяет по приспособлению 7 и пере- брасывает его за вертикальную ось При этом штырь устройства воздей- ствует на зуб планки 6, которая, поворачиваясь, увлекает скобу 9, под- держивающую стопорные рычаги 10, последние опускаются и задерживают карегку. Силу удара загруженной каретки об упор останова с некоторым прибли- жением определяют на основе энерге- тического метода расчета, предполагая, что кинетическая энергия УГ движу- щейся системы при ударе полностью перейдет в потенциальную энергию У U упругой деформации системы (удар без отскока, коэффициент восстановле- ния равеН' нулю), т. е соблюдая условие У 7" = £(7. Для рассматриваемой системы карет- ка — груз (рис. 6 13) без учета потерь £ Т = (m ,< + m,) /2 — m, /2<р72 + + nirUfCg cos ф. IU = Р218/2 = Р\8. + б» + М/2, откуда сила удара р= ^~U/ (6У + 6к + 6Д где — масса каретки, т, — масса груза и подвески каретки,________ vK = т/Й4-2^/о (sin 0 — г cosp) — конечная скорость движения каретки в момент удара (здесь и(| — начальная скорость движения каретки; g — ускорение свобод- ного падения, /о — длина пройденного кареткой наклонного участка пути после разрыва цепи; р—угол наклона пути, с — коэффициент сопротивления движе- нию кареток), I — расстояние от оси катка
Остановы 217 Рис. 6.14. Останов судового шпиля каретки до центра тяжести подвески с гру- зом (при обрыве цепи центр качания груза- маятника переходит из шарнира крепления подвески в центр тяжести катка); ц — переменный угол отклонения груз а-маятни- ка [изменяется от (р() = а/<т — начального угла отклонения подвески при движении каретки с ускорением а = £ (sinp —ccos[3) до ф|); суммарная деформация (по- датливость) упора ловителя в зоне его контакта с катком каретка; 6У — прогиб упора ловителя; — деформация участка ходового пути конвейера, — местная де- формация На рис. 6 14 показан останов, исполь- зуемый в судовом шпиле для фиксации в походном положении цепи с якорем. Стопор, который в рабочем положении профильной частью входит между звеньями цепи 5, представляет собой рычаг 6, один конец которого закреплен шарнирно, а другой удерживается пружиной пневмоцилиндра 7 в нормаль- но замкнутом положении. На звездочке шпиля цепь удерживается с помощью нормально закрытого ленточного тор- моза 4 с приводом от пневмоцилиндра 2. Одновременное размыкание стопора и тормоза происходит при подаче в пневмоцилиндры 2 и 7 под давлением воздуха через дистанционно управляе- мый распределительный кран 3 и дрос- сели 1. 6.1.2. Фрикционные остановы Во фрикционных остановах — с тела- ми качения (роликами, шариками) и эксцентриковых — используются силы трения, благодаря чему они по сравне- нию с храповыми остановами характе- ризуются более плавной, безударной и бесшумной работой Наибольшее рас- пространение имеют роликовые оста- новы, которые обеспечивают безударное затормаживание механизма при мини- мальной частоте вращения холостого хода, предшествующего остановке ме- ханизма. Роликовый останов (рис 6.15) со- стоит из неподвижно закрепленного корпуса /, втулки 2 и заложенных в клиновые (с плоской рабочей поверх- ностью) пазы роликов 3. При вращении втулки 2 против часовой стрелки ролики увлекаются силами трения в наиболее широкую часть паза, что обеспечивает свободное вращение втулки При пере- мене направления вращения ролики переходят в узкую часть паза, что приводит к их заклиниванию и к остановке втулки. Надежное заклини- вание роликов обеспечивается при угле заклинивания а = 6~т-10°. Для уменьшения предшествующего закли- ниванию холостого хода, что обеспе- чивается постоянным контактом роли-
218 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис.. 6 15. Роликовый останов ков с рабочими поверхностям» корпуса и втулки, во втулке устанавливают толкатели 5 с пружинами 4. Перемеще- ние роликов в осевом направлении и их перекос предотвращаются дисками 6. прикрепленными к втулке В табл 6 3 приведены параметры муфт свободною хода, которые могут быть использованы в качестве роли- ковых остановов Корпус и втулку остановов изю- товляюг, как правило, из стали 20Х, с твердостью рабочих поверхностен URC 56—60 и глубиной цементации, в зависимости от их диаметра, 0.8—2 мм Для роликов обычно исполь- зуют сталь ,ШХ 13 (HRC 59—63), Рис. 6.16 Роликовый останов барабана грузоподъемной машины а также стали У8А (HRC 60—62) или У10 (IIRC 59-62) В роликовом останове, который для повышения безопасности устанавли- вается непосредс1 веяно па барабане грузоподъемной машины (рис 6.16), цилиндрическая часть / закрепленного основания 8 облицована фрикционными накладками 3 Внутри нее размещен конец барабана 6, па коюром установ- лены секторы 7 с криволинейными рабочими поверхностями Между ними и подвижными секторами 5 размещены ролики 4 Крутящий момент от привода 6.3. Параметры муфт свободного хода (см. рис. 6.15) момент, । N са О D D, do в В, ь 1 С С1 d ^Р к Число рол мм 2.4 3 32 45 10 12 14 12 15 3 4 4 11.1 13.6 15.6 11,92 13 4 8 4.6 3 40 55 14 16 18 15 20 4 5 5 15,6 18 20 14,9 16,3 5 10
Остановы 219 Продолжение табл 63 8,6 3 52 70 16 18 20 18 25 5 5 6 18 20 22,4 19,87 21,4 6 12 16 5 18 16,8 3 65 85 20 20 28 6 22,4 24,34 26,6 8 14 25 6 27,4 20 6 22,4 33 3 80 105 25 25 35 6 27,4 29,8 32,6 10 18 30 8 32,7 35 8 37,7 25 6 27,4 55 5 80 105 30 25 35 8 32,7 29,8 32,6 10 18 35 8 37,7 25 6 27,4 70 .. 3 100 130 30 30 45 8 32,7 36,76 40,5 13 24 35 8 37,7 40 12 43 30 8 32,7 120 5 100 130 35 30 45 8 37,7 36,76 40,5 13 24 40 12 43 35 8 37,7 210 5 125 160 40 35 55 12 43 46,2 50,8 16 28 45 12 48 50 12 53 390 5 1G0 200 70 40 60 16 73,8 56,91 65,2 20 32 770 5 200 250 90 50 70 20 94,5 74,52 81,5 25 40 передается на барабан через кольцо, кулачки 2 которого находятся между секторами. При работе привода и вращении кольца в ту или другую сторону кулачки взаимодействуют с тор- цами сектора 7 и обеспечивают враще- ние барабана, а между секторами 5 и накладками 3 сохраняется зазор. При отключении привода барабан под действием момента от веса груза стремится повернуться по стрелке, вследствие чего секторы 5 смешаются, прижимаются к накладкам и заторма- живают барабан. Если вал механизма вращается в обоих направлениях, применяют оста- новы с выключающим устройством, выполненным в виде вилки, которая вставляется между втулкой и корпу- сом и имеет самостоятельный привод Таким остановом оборудована безопас- ная рукоятка (рис. 6.17, а) для ручного управления через механизм поворота башенного крана колесами подкатной пневмоосп при перевозке крана на прицепе к тягачу Основание /,? останова надевается прорезью на сто- порный винт и гайку тормозного шкива 14 механизма поворота В нем распо- ложены сердечник 6 и полуобоймы 12 и //, соединенные между собой бол- тами 8. Сердечник установлен на подшипнике 1 Снаружи к обоймам прикреплен рычаг 5, который фикси- руется относительно основания 3 тор- моза механизма поворота штырем / На сердечшГк надета с возможностью поворота рукоятка 9 с двумя кулачками.
220 Остановы, ловители, противоугонные устройства которые входят в зазор между сердеч- ником и полуобоймой 11. Ог осевого смещения рукоятка удерживается тор- цовой шайбой 7, через отверстия которой проходят болты 8 В средней части сердечника 6 выполнены два выступа-поводка 16 и два выступа 18, в глухих отверстиях которых располо- жены подпружиненные толкатели 17 Между поводками 16, выступами 18 и кольцом 10 размещены четыре цилиндрических ролика 15, торцы которых опираются на шайбу 2. Когда не требуется управления колесами иневмооси, ролик 15, поводки 16 и кулачки сердечника 6 занимают нейтральное положение (рис. 6 17,6). При наезде одного из колес иневмооси на препятствие ходовая рама крапа стремится повернуть механизм пово- рота, а с ним и сердечник 6 (рис. 6 17. в). Однако два одинаково направленных ролика 15 заклиниваются, и вращения рукоятки не происходит. Для поворота колес иневмооси вращением рукоятки (рис. 6 17, а) перемещают поводки 16 и ролики 15 до упора в выступы 18 сердечника. При таком положении ролики не имеют возможности заклиниться, и про- исходит поворот рукоятки вместе с тормозным шкивом.
Остановы 221 Роликовый останов (рис. 6 18) рас* считывают по крутящему моменту М расч = где /М — поминальный крутящий момент, /;т = А’Л!(4-/^ц — коэффициент динамичности, равный сумме коэффициента А’щ, завися- щего от типа примененного двигателя, и коэффициента зависящего от типа машины (Ац,, = 0,25 — при электрическом и гидравлическом приводе, 0,4 — при ше- сти цилиндров ом двигателе внутрси него сго- рания, 0,5 — при четырехцилиндровом дви- гателе внутреннего сгорания, /?ч = 1,2 — для легких металлообрабатывающих стан- ков, элеваторов, ленточных конвейеров и подъемников, 1,4 —для долбежных станков, прессов, компрессоров, подвесных дорог и барабанов транспортирующих машин, 1,6 — для тракторов, молотов, мельниц, шахтных вентиляторов, 2 — для грузе под ьемпых кранов, ковочных прессов, камнедробилок, пассажирских лифтов, эк- скаваторов ), Ад = [, 1 — 1,5 — коэффициент неравномерности распределения нагрузки, вызванной погреш ноет ями изготовления Максимальное касательное напря- жение в месте контакта ролика с кор- пусом т = 0,1 42 тДИрасчС/ [г^/prtg (ДД)] где Е—приведенный модуль упругости материалов ролика и корпуса, г = Зд-5— число роликов, R — радиус расточки кор- пуса, /Р — рабочая длина ролика, г— радиус ролика, а — угол заклинивания, [т] —допустимое контактное касательное напряжение, зависящее от числа циклов нагружения останова и числа роликов (табл 6 4). Внутренний D (мм) и наружный D\ (мм) диаметры корпуса (см. рис. 6 15, 6.18) Dx 16,6 V 0,1 Л4ра(ч/г ; D1 = D + 2/i, 'де Л/расч — в Н-м h — толщина корпуса [принимают Л = [)/ (54-8)J. Угол заклинивания a = arccos [(2с -ф d) / (D — г/)] Длина ролика /р =1,5 с/. Конструктивные размеры’ Рис 6 18. Схема для расчета роликового останова [cosa (D — d) — d] /‘I', k л: 0,5 ДТ-ЧНС (?!= [0,5 (2с ф-d) —/dg[3] cos[3, где p 1 53 Наряду с роликами, в остановах в качестве рабочего элемента приме- няют и шарики. На рис. 6 19 показан останов с шариками, расположенными па торцовых поверхностях Диск / останова, закрепленный нгт валу 2 механизма, имеет на наружной поверх- ности зубцы 3, на торцах которых выполнены скосы 9. С последними взаимодействуют шарики 4, переме- щающиеся по беговым дорожкам колец 6, закрепленных в неподвижном корпусе 5 При вращении диска в направлении стрелки шарики заклини- ваются между ним и кольцами 6 и удерживают диск, а следовательно, и вал 2 от вращения При перемене направления вращения диска шарики 6.4. Допустимые контактные напряжения Число циклов нагружения, nX10~G Число роликов [т], МПа 26—32 3 350 30—40 5 14е—16 3 16-20 5 500 8—10 3 9—14 5 620
222 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис 6 19. Торцовый шариковый останов вращающейся частью механизма, обес- печивая его затормаживание Эксцент- рики могут контактировать с цилиндри- ческой (рис 6 20, я), с клиновой наружпои (рис 6 20, б) и клиповой внутренней (рис 6 20, в) рабочими поверхностями шкива При его враще- нии против направления, у казанhoi о стрелкой, незначительная сила трения, возникающая между шкивом и эксцент- риком, стремится отвести последний в сторону. При перемене направления вращения происходит заклинивание эксцентрика между его осью и шкивом, в связи с чем сила трения значительно под действием пружин 8 отходят от скосов и диск вращается свободно Обойма 7, надетая на диск, удержи- вает шарики от радиального смещения В эксцентриковых остановах рабочая часть — эксцентрик под действием соб- возрастает и движение шкива прекра- щается Сила трепня, необходимая для оста- новки цилиндрического шкива (см рис 6,26, а), нагруженного кру- тящим моментом М, где Л7 — нормальное усилие прижатия эксцентрика, /' — коэффициент трения cfBCiiiioio веса или усилия пружины взаимодействует со шкивом или другой Рис. 6 20. Схема эксцентриковых остановов
Ловители лифтов и подъемников 223 между эксцентриком и шкивом (для деталей из стали при наличии смазки /' = 0,08-4-0,1), Р — окружное усилие Для остановки вращающейся -части (шкива) равнодействующая Р сил N и Р должна создавать момент относительно оси вращения эксцентрика 01, способствующий его заклиниванию, т' е угол а между радиусом шкива, проведенным в точку А касания его с эксцентриком, и прямой, соединяющей эту точку с осью вращения эксцентрика, должен быть меньше угла трения. Сила трения, необходимая для оста- новки шкива с клиновой рабочей поверхностью (см рис. 6 20,6), F > Р ~ N] /sin (0/2), где 0 = 40-г 50°— угол клиновидной ка- навки Условие заклинивания эксцентрика а< arctg//sin (Р/2). На вал шкива действует радиальная сила Т = P/lga, на ось эксцентрика 3 = Р/siп а. 6.2. ЛОВИТЕЛИ ЛИФТОВ И ПОДЪЕМНИКОВ Ловители, устанавливаемые на всех лифтах и подъемниках, предназна- чаются для остановки и удержания кабины или противовеса иа направтяю- щих при их движении вниз со ско- ростью, превышающей номинальную [49] Их разделяют на ловители резкого торможения (эксцентриковые) и плав- ного торможения с постоянным и посте- пенно возрастающим усилием торможе- ния. Последними оснащают лифты со скоростью движения 1 м/с и более, а также больничные лифты независимо от скорости движения При этом путь торможения, т е. расстояние, проходи- мое кабиной от начала сжатия губок ловителей до полной остановки кабины, должен находиться в пределах значе- ний, приведенных в табл. 6 5. На строительных подъемниках устанавли- вают ловители любого типа. 6.5. Пути торможения кабин . Намильная скорость движения, м/с Максимальная скорость, при которой ограничи- тель скорости приводит в действие механизм [ловителей, м/с Максимальный путь тормо- жения кабины, мм без груза * с грузом * 0,50 0,71 1 1 А 2 2,8 4 5 6 8 0,7 1 1,4 2,0 2,7 3,7 5 7 10 10/20 20/40 40/80 80/160 140/280 280/560 500/1000 1000/2000 2000/4000 165/1400 250/1600 450/1800 750/2300 1200/2750 2150/3400 3800/4400 7500/6250 15 000/10 750 * При расчете иа самозаклинивание коэффициент трения принимают для слу- чая работы каленой стали по сырой стали при отсутствии смазки Ловитель (рис. 621, а) содержит два эксцентрика 7, жестко закреплен- ных на концах вала 9 Их рабочая часть имеет насечку В нерабочем положении вал удерживается канатами 5, прикрепленными к подъемным кана- там 2. Последние через гильзы 6 соединены с рычагом вала, в резуль- тате чего обеспечивается зазор между эксцентриками и направляющими 4 не более 5 мм. Пружина 12 присоеди- нена одним концом к рычагу 13 вала, а другим — к шпильке 11 каркаса 10 кабины. При ослаблении каната 5 эксцентрики вместе с валом повора- чиваются и прижимают направляющую к башмаку 3. Одновременно упор 8 через блок-контакт 7 отключает привод лебедки В некоторых ловителях устанавли- ваю! по два эксцентрика, взаимодей- ствующих с одной направляющей Для обеспечения синхронности работы эк- сцентрики связывают зубчатыми секто- рами.
224 Остановы, ловители, противоугонные устройа ва Рис. 6.21. Эксцентриковый ловитель: а — конструкция, б — схема для расчета \'\омент, который следует приложить к эксцентрику (рис. 6 21,6), чтобы получить необходимую для удержи- вания кабины силу трения F,_____ М= (F/f) [b-la + f, (d/2)-^ 1+f2], где F/[=N— усилие, действующее на направляющую, а, b — плечи приложения сил F и N, I — коэффициент трения между эксцентриком и направляющей (табл. 6 6), /( = 0,054-0,1 — коэффициент трения между эксцентриком и его осью, d — диа- метр оси эксцентрика. Самозатягивание эксцентрика обес- печивается при Ь/а = f-h\d/(2a)\^T+p- Контактное напряжение (МПа) при взаимодействии стального эксцентрика с гладкой рабочей поверхностью сталь- ной направляющей ^ = 1920 777737) С К], где Р — расчетная нагрузка на ловитель, Н, Ь, г — ширина и радиус эксцентрика в точке контакта с направляющей, см, [щ] =2с?в — допустимое напряжение, о,,— предел прочности па растяжение меиее прочного из материалов, образующих контактную пару, МПа [40] Клиновые ловители выполняют с двумя клиньями (рис 6 22, а) или одним (рис. 6.22,6), которые пере- мещаются в наклонных пазах. Пазы выполняют в виде «ласточкина хвоста» или для уменьшения трения, между клином 2 и направляющей колодкой 4
Ловители лифтов и' подъемников 225 6.6. Коэффициенты трения f Материалы поверх- ностей трення Скорость движения, м/с г Сталь горячекатаная при пластичном сма- зочном материале: по чугуну 0,5—0,25 0,12—0,22 1—0,5 0,08—0,12 по бронзе 0,5—0,25 0,09—0,2 1—0,5 0,07—0,14 Сталь горячекатаная по стали сырой: прн пластичном смазочном мате- риале 0,5—0,25 0,12—0,2 1—0,5 0,10—0,12 без смазывания 0,5—0,25 0,30—0,35 1—0,5 0,25—0,3 при крупнозубой насечке — 1 и более * * При расчете на самозаклинивание коэффициент трения принимают для слу- чая работы каленой стали по сырой стали при отсутствии смазки. размещают ролики 3, заключенные в обойму 5. В обоих конструкциях клинья при срабатывании ловителей подводятся к направляющим тягами 1 механизма включения и далее затяги- ваются силами трения клина о направ- ляющую при последующем движении кабины. Сила, которая должна быть прило- жена к клину для того, чтобы создать необходимую силу трения при отсут- ствии самозатягивания (рис. 6 22, г), P = F/[ h [(sin a + f cos a) — — f (cos a + fi sin a)]}, где F = Nfi — сила трения по плоскости S — S; Д'— нормальная сила, действующая на плоскость 8— 8, — коэффициент тре- ния между клином и опорным башмаком (плоскость S —8), f — коэффициент тре- ния между клином и направляющей (плоскость Д' —/<); а — угол заострения клииа. Предельный уклон клипа, при кото- ром будет осуществляться его само- затягивание, tga = f — fi/(1 +ffi)- При этом должно соблюдаться условие f> fi, для чего рабочую поверхность клиньев делают с зубчатой насечкой, а на их тыльной стороне устанавли- вают бронзовые вкладыши или ролики. На рис. 6.22, в показан ловитель, рабочим элементом которого является ролик 6, перекатывающийся при сраба- тывании ловителя по направляющей поверхности корпуса 8, закрепленного на раме кабины. Ролик опирается на штырь 7 подвижной планки 9, связан- ной с механизмом включения ловителей тягой /.Движение планки направляется Рис. 6.22. Клиновые ловители: a—с двумя клиньями; б—с одним клином; в—с роликом; г схема для расчета ловителя с клином 8 Зак. 895
226 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис. 6.23. Ловители с постоянным тормозным усилием: а — односторонний, б — двусторонний штырем 10, размещенным в ее наклон- ном пазу. При срабатывании ловителя ролик подводится к направляющей и при дальнейшем движении кабины затягивается между ней и корпусом. Уклон рабочей поверхности корпуса tga = 2//(l -П Поскольку в местах касания ролика е направляющей и опорной плоскостью корпуса возникают большие контактные напряжения, эти поверхности должны быть обработаны с высокой степенью чистоты и иметь большую твердость Контактное напряжение определяет- ся по формуле для расчета эксцентри- ков. Замедление (м/с2) кабины при посад- ке ее на ловители с клиньями [38] а = Л (уа —у), где А — коэффициент, зависящий от угла заострения клина; А =45 — 50 при а — = 84-11°; щ — аварийная скорость движе- ния кабины при посадке на ловители, м/с, у — коэффициент, учитывающий характер рабочей поверхности клина (при а — = 84-11°), при гладкой рабочей поверх.- ности у = 0,13, при поверхности с мелкой насечкой у = 0,08, при крупиозубой иасеЧке у = 0,18 Для уменьшения замедления между клиньями и корпусом иногда устанав- ливают демпфирующие элементы’ из полиамидных пластин, которые в про- цессе работы испытывают упругую и пластическую деформации, обусловли- вающие расчетный путь перемещения клина. В ловителях с постепенно возрастаю- щим усилием торможения для умень- шения замедления между корпусом ловителя и рамой кабины размещают регулируемую пружину. В одностороннем ловителе с постоян- ным тормозным усилием (рис. 6.23, а) клин 5 направляется подвижной колод- кой 4, связанной с нагрузочным рычагом 3, отжимаемым пружиной 1. При неработающем ловителе пружина удерживается в сжатом положении штоком 6, на котором навинчена регу- лировочная ганка 2; на нее опирается один (правый) конец пружины Второй конец пружины опирается па раму кабины. При затягивании клин, под- нимаясь, поворачивает рычаг 3 против часовой стрелки и сжимает пружину Л усилие которой регулируется таким образом, чтобы торможение кабины происходило с заданным замедлением.
Ловители лифтов и подъемников- 217 На рис. 6.23, б показан двусторонний ловитель, выполненный в виде клещей. Ось клещей 13 укреплена на каркасе кабины. Один из рычагов имеет паз, в котором передвигается клин 15, зажимающий направляющую при затя- гивании. С противоположной стороны направляющую -зажимает колодка 14, укрепленная во втором рычаге. При втягивании клина 15 рычаг 16 повора- чивается и сжимает пружину 8, натяжение которой ограничивает силу нажатия колодок на -направляющую. В нерабочем положении натяжение пружины уравновешивается усилием на штоке 9, на который навинчена регулировочная гайка 11. Один конец пружины упирается через сферическую шайбу 7 в нижнюю головку этого штока, а второй также через сфери- ческую шайбу — в регулировочную гай- ку 10. При помощи таек Ю и 11 регу- лируется зазор между колодками и направляющей Болты 12 служат для установки колодок ловителя относи- тельно направляющих Время, необходимое для затягивания клина, невелико, и тормозное усилие можно принять постоянным на всем тормозном пути кабины. В ловителе с постепенно возрастаю- щим тормозным усилием (рис. 6.24) направляющая 9 зажимается между двумя плоскими колодками клещей 10, которые раздвигаются распорными клиньями 6. Последние перемещаются между роликами 1 рычагов. Клинья за- креплены на концах винтов 5, имеющих правую и левую резьбу Винты ввинчи- ваются в гайки 3 ступиц барабана 2, на который наматывается канат И, связанный с канатом ограничителя скорости. При заторможенном канате 11 кабина, продолжая двигаться вниз, натягивает канат И, который начинает вращать барабан, вследствие чего винты ввинчиваются в гайки, а клещи раздвигаются. Для ограничения усилия т'орможения один из рычагов выполнен из двух частей, соединенных пальцем 7 и пружиной 8 Коническую передачу 4 8* используют для установки ловителей в исходное положение при снятии кабины с направляющих. Максимальная сила (Н), действую- щая на ловители резкого торможе- ния [40], Стах = [(1.1 Q + G) / (И] X X (1 +атах/£) Ка, где 1,1 — коэффициент .перегрузки; Q и G — силы тяжести соответственно груза и каби- ны; Н; f—коэффициент трения между ловителями и направляющими; i — число поверхностей треиия; атах —наибольшее допустимое замедление; g — ускорение сво- бодного падения, м/с2, К.а = 1,1 -i- 1,2 — коэффициент, учитывающий неравномер- ность срабатывания ловителей. При расчете ловителей плавного торможения заданным является тор- мозной путь. Максимальная сила, действующая на ловитель, J Q + / (М'Ф-пО] X X [^/(2^)+s], где s тормозной путь, м, коэффи циент, учитывающий характер возрастания усилия на ловителе в процессе торможе- ния; для ловителей с постоянным тормоз- ным усилием срл = 1; va— аварийная ско- рость движения кабины при посадке иа ловители, м/с. Размеры рабочих поверхностей клиньев определяют исходя из допусти- мого давления: для стальных клиньев с гладкой рабочей поверхностью р = p/(bh}< Ы, ». где b, h — соответственно ширина и высота рабочей поверхности .клина, см; [р] —до- пустимое давление; [р] =154-20 МПа — для ловителей с постепенно возрастающим тормозным усилием, [р] =25 4-30 МПа — для ловителей с постоянным тормозным усилием [38], для стальных клиньев с зубчатой рабочей поверхностью р,=р3/(/йф) ы,
228 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис. 6.24. Ловитель с постепенно возрастающим тормозным усилием где Р3 — нагрузка, приходящаяся на один зуб; /, Ь — соответственно длина и ширина зуба, q? = 0,75 — коэффициент неравномер- ности распределения нагрузки между зубьями, {/?(] = 120-4-150 МПа—допусти- мое давление Зубья клина проверяют на изгиб. «Ловители лифтов и грузопассажир- ских подъемников должны приводиться в действие ограничителем скорости (см. рис. 5.6), за исключением лови- телей малых грузовых лифтов и грузо- вых подъемников, которые могут приво- диться в действие с помощью механи- ческой связи их с несущими канатами. На рис. 6 25 показана установка ловителей на грузовой каретке строи- тельного подъемника. Каретка пред- ставляет собой раму 3, в верхних и иижних углах которой установлены катки 4, взаимодействующие с направ- ляющими К раме консольно прикреп- лена платформа 1 с настилом 2 для перемещения груза В верхней части каретки расположен блок 5, который огибает грузовой канаг, а внутри ее — механизм привода ловителей, содержа- щий подвижную вертикальную тягу 6, связанную с обоймой блока 5, привод- ной канат 7, пружины 9 и рычаги 8, связанные с клиньями 10 ловителей. При обрыве грузового каната 7 тяга 6 и блок 5 под действием пружин 9 перемещаются вниз, рычаги 8 повора- чиваются, и клинья 10 входят в контакт с направляющими. На рис. 6 26, а показан механизм включения ловителя; работающий от ограничителя скорости. Механизм уста- новлен на верхней балке рамы кабины и приводится в действие, когда канат 1 ограничителя скорости заторможен, а кабина движется вниз При этом рычаг 11, связанный с канатом, поворачивается и через валик 3 и двуплечий рцчаг 2 перемещает тягу 9 ловителей. Другой ловитель включается тягой, связанной с рычагом 6, движение на которой передается через тягу 9 Для устранения возможности сраба- тывания ловителей вследствие притор- маживания каната ограничителя ско- рости из-за трения в ограничителе и нижних блоках на тяге 9 установлена пружина 8, один конец которой упи- рается в скобу на раме кабины, а
Ловители лифтов и подъемников 229 Рис. 6.25. Установка ловителей на грузовой каретке строительного подъемника Рис. 6.26. Механизмы включения ловителей с приводом: а - от ограничителя скорости, б — от ограничителя скорости и грузоподъемных канатов
230 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис. 6.28. Ловитель канатной дороги другой — через шайбу 5 в гайку 7 на тяге. Усилие пружины регулируется таким образом, чтобы уравновесить усилие, необходимое для привода ограничителя. При срабатывании лови- телей одновременно отключается электропривод лебедки, на концевой выключатель 4 которого ' действует упор 10. В механизме включения ловителей (рис. 6.26,6), связанном рычагом 18 с канатом ограничителя скорости и со штоком 13 пружинной подвески грузо- вых канатов, последний при обрыве канатов опускается под действием пружины 15 и передвигает рамку 14. Рамка поворачивает связанный с нею коленчатый рычаг 16 и далее через тягу 12 и валик 17 — рычаг 18, включающий ловители. В шахтных подъемниках, в некоторых случаях, кабина удерживается спе- циальными (тормозными) канатами, навешиваемыми по всей высоте шахты. Тормозные канаты 2 (рис. 6.27) за- хватываются клиньями 1, которые1 при обрыве грузового каната подводятся к тормозным канатам рычагами 3, Связанными со штангой 5 грузового каната. При обрыве последнего штанг-а под действием пружины 6 опускается и через сеньги 4 поворачивает ры- чаги. Ловитель для автоматического тор- можения каретки канатной дороги (рис. 6.28) при обрыве тягового каната имеет рычаги 5 с башмаками - 2, насаженные на гайки 11. На соединяю- щем их винте 3 с одной стороны закреплена шестерня 10, а с другой — установлена пружина кручения 4 Шестерня 10 входит в зацепление с рейкой 9, соединенной со штоком гидроцилиндра 8. Верхние концы рыча- гов 5 соединены с корпусом и штоком гидроцилиндра 7, снабженного пру- жиной 6. Поршневые полости гидро- цилиндров заполняются рабочей жид- костью с помощью ручного насоса. По сигналу датчика, обнаружившего обрыв проволок в канате, открывается клапан, соединяющий полость гидро- цилиндра 8 со сливным баком. При этом винт 3 под действием пружины 4 начинает вращаться и вводит башмаки 2 в контакт с несущим канатом 1. Одновременно шток гидроцилиндра 8 перемещается, увлекаемый рейкой 9, которая открывает сливной клапан гидроцилиндра 7. Под действием пру- жины 6 рычаги 5 поворачиваются, и башмаки 2 захватывают канат.
Противоугонные устройства 231 6.3. ПРОТИВОУГОННЫЕ УСТРОЙСТВА Противоугонные устройства уста- навливают на грузоподъемных кранах, работающих на открытом воздухе и перемещающихся по рельсовым путям, для обеспечения их удержания от угона и опрокидывания при действии ветровой нагрузки. Их разделяют на остановы, действие которых основано на трении между рельсом и ходовой частью крана; стопорные устройства, связывающие кран с неподвижной частью площадки; рельсовые захваты, охватывающие или зажимающие подкрановые рельсы. Остановы основных типов показаны на фис. 6 29, а—г. Закладной башмак (рис. 6.29, а) устанавливается на рельс вплотную к колесу крана и за счет клиновидности обеспечивает создание необходимой силы трения с рельсом при наезде на него колеса. Домкратный останов (рис. 6.29, б) имеет винт 1 со штурвалом или рукояткой для враще- ния, с помощью которого прижимается к головке рельса стальной башмак 2, воспринимающий часть веса крана. Обычно его монтируют на раме ходовой тележки или на затяжной балке пор- тала. Для облегчения завинчивания подпятник винта иногда снабжают шариком. У мостовых кранов винт сблокирован с конечным выключателем, который замыкает электрическую цепь механизма передвижения только после того, как башмак поднят над рельсом. Кулачковый останов (рис. 6.29, а) состоит из двух кулачков — эксцентри- ковых сегментов 5, насаженных на оси вращения 3, закрепленные в концевой балке 6 моста или на раме ходовой тележки. Управление осуществляется с помощью рукоятки 4, имеющей фик- сирующий штырь и соединенной с ку- лачками системой тяг. Когда кулачки Рис. 6.29. Остановы и стопорные устройства: а — закладной башмак; б — домкратный останов; в — кулачковый останов; г — накладной башмак; д — катковый останов с башмаком; е — храповой останов; ж — стопорное штыревое устройство, з — подъемная штанга-стопор
232 Остановы, ловители, противоугонные устройства опущены на рельс, кран заторможен При увеличении давления ветра и ио- следующем сдвиге крана эксцентри- ковые сегменты, поворачиваясь, вос- принимают повышенную нагрузку, пре- пятствуя тем самым движению крапа в обоих направлениях. Преимущества- ми устройства являются надежность, быстрота приведепи/1 в готовность и автоматичность действия, что обеспе- чивает надежную эксплуатацию оста- нова на мостовых кранах большой грузоподъемности. При кулачковом останове предусматривают конечный выключатель. Следует отметить воз- можность полной автоматизации при- ведения в действие останова с помощью электромагнита, сблокированного с пус- ковой аппаратурой крана. При этом останов должен с некоторым опереже- нием включаться при пуске электро- двигателей механизма передвижения, а выключаться только после полной остановки краиа. На перегрузочных мостах применяют противоугонные устройства в виде накладных башмаков и катков с башма- ками, которые действуют аналогично описанным ранее На рис. 6.29, г пока- зан накладной башмак 2, приводимый в действие перекатывающимся по балке 7 грузом 8 В показанном на рисунке положении груз прижимает башмак к рельсу. Катковый останов имеет подвешен- ный к металлоконструкции башмак 2 (рис 6 29, д) с вогнутой поверхностью, вдоль которой благодаря шарнирно- четырехзвенной подвеске 9 может перемещаться каток 12 при сдвиге моста и опущенном на рельс башмаке. Чем больше сдвиг моста, тем больше сила нажатия катка, перемещающегося вверх по поверхности. Башмак опу- скается под действием груза 8, связан- ного с электрогидравлическим толкате- лем 10. Башмак уравновешивается противовесом 11. Храповой останов (рис. 6.29, е) имеет собачку 14, входящую в зацепление с зубьями обода неприводного колеса 15 Для удержания собачки в поднятом состоянии во время работы крана служит фиксатор 13 Преиму- ществом останова является простота и быстрота установки, недостатком — необходимость установки его на каждом неприводиом колесе Для большей компактности собачки двух колес уста- навливаются в рабочее положение одним рычагом. Стопорные устройства предназначены для надежного соединения крана или перегружателя с фундаментом. В шты- ревом устройстве (рис. 6.29, ж) такая фиксация осуществляется штырем 17 (рис. 6.29, з), который закладывается в проушины 18 стоики 19, заделанной в фундамент, и скобы 16, закрепленной на ходовой раме В некоторых случаях перегружатель оборудуют подъемным штангой-стопором с упором 21 (рис. 6 29, з), который опускается ле- бедкой 20 в приямок 22, выполненный на пути движения крана. Таких приям- ков делают несколько Рельсовые захваты основных типов показаны на рис. 6 30 Рельсовый захват с ручным приводом и нижним расположением винта (рис. 6 31) имеет стальной корпус 1, в пазу которого при вращении винта 5 в четырехгранной гайке 6 перемещается губка 4. Винтовая пара закрыта кожу- хом 2 Необходимый для работы крана зазор между губками и головкой рельса ограничивается упором 3. Постоянное расположение губок захвата под голов- кой рельса повышает безопасность работы крана, так как благодаря этому предотвращается возможность схода ходовых колес с рельсов. Недостатком конструкции является низкое располо- жение винтовой пары и повышенная возможность ее заедания при загрязне- нии и попадании абразивных частиц. Ручной привод имеет также рельсо- вый захват (завод ПТО им. С. М. Киро- ва) с удерживающим усилием 90 кН (рис. 6.32). При вращении штурвала 3 через храповое устройство 2 и шпонку приводится во вращение винт 4.
Противоугонные устройства 233 Рис. 6.30. Рельсовые захваты: а и б — соответственно с нижним и верхним расположением виита; в — с вертикальной тягой или винтом, г, д — с захватом под головку рельса, е — с клиновым приводом; ж — с наклонными направляющими Через бронзовую гайку 1 он заставляет поступательно двигаться ползун 6. Направление поступательного движе- ния ползуна определено направляю- щими на корпусе захвата и двумя роликами на ползуне. При движении ползуна вниз его боковые поверхности через ролики 7 рычагов 8 поворачи- вают последние вокруг осей 9. Рельс зажимается губками 10 Губки изго- товлены из твердой закаленной стали с насечкой на рабочих поверхностях, зажимающих рельс. При достижении расчетного усилия иа губках и расчет- ного момента на маховике храповое устройство срабатывает, и обеспечи- вается заданное усилие зажатия рельса. Вертикальное осевое усилие на винт воспринимается сферическим ролико- вым подшипником, допускающим откло- нение винта от вертикали в пределах зазоров в направляющих и в паре винт—гайка. При движении ползуна вверх профиль его боковых поверхно- стей обеспечивает отвод губок от рельса и затем подъем рычагов на расстояние 10—15 мм от рельса. Это дает возмож- ность крану проходить места пересече- ния подкрановых рельсов На корпусе рельсового захвата установлен конце- вой выключатель 5, предупреждающий возможность включения электродвига- теля механизма передвижения, когда рельс зажат губками Полуавтоматические рельсовые за- хваты имеют электрический привод, управляемый дистанционно. При вра- щении мотор-редуктора 1 (рис. 6.33) и соединенного с ним винта 10 гайка 5 перемещается вниз. Под действием сжимающейся амортизационной пру- жины 6 начинают двигаться вниз направляющие 4. Благодаря ушире- ниям эти направляющие, разводя верхние концы рычагов 7 в стороны, Рис. 6.31. Рельсовый захват с нижним расположением винта
234 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис. 6.32. Рельсовый захват с наклонными направляющими поворачивают их относительно осей 8, что приводит к зажиму головки под- кранового рельса. После зажима рельса рычаги не опускаются, поэтому при вращении винта 10 гайка 5 продол- жает сжимать пружину 6 до усилия, которое окажется достаточным для надежного сцепления губок захвата с рельсом. При дальнейшем движении вниз гайка 5 нажимает на рычаг концевого выключателя (не показан- ного на схеме), и электродвигатель останавливается. Захваты раскрывают- ся при обратном направлении вращения электродвигателя. При этом направ- ляющие 4, поднимаясь, сводят верхние и разводят нижние концы рычагов 7, губки которых отходят от головки рельса. При дальнейшем подъеме направляющих в положении 4' сраба- Рис. 6.33. Рельсовый захват портального крана тывает концевой выключатель 9, и электродвигатель останавливается Если питание крана током почему-либо прекращается, то пользуются ручным приводом с червячной передачей 2 и рукояткой,' надеваемой на вал 3. Автоматические рельсовые захваты такого типа замыкаются при каждом выключении механизма передвижения, а также с помощью анемометра при скорости ветра, превышающей допусти- мую. Автоматический рельсовый захват с электромагнитом (рис. 6.34) имеет рычаги /, шарнирно установленные в обойму 2, присоединенную к раме 3 ходовой тележки. Рычаги имеют резьбу, в которую входит винт 5 с правой и левой резьбой. Наружные концы винта находятся в подшипниках двух тяг, подвешенных к рычагу 6. Эти подшипники могут вместе с нижними частями тяг 7 перемещаться в направ- ляющих рамы 3 тележки. В середине винта закреплен фрикционный диск 8, который приводится во вращение
Противоугонные устройства 235 ходовым колесом 4 при движении крана Благодаря двусторонней резьбе вита 5 разводятся верхние и сводятся нижние концы рычагов /, автомати- чески защемляющих рельс 12. Чем больше сила ветра (и, следовательно, путь сдвига крана), тем сильнее защемление рельса. Для освобождения рельса необходимо вращать винт 5 в обратном направлении Во время рабочего перемещения крана по рельсам диск 8 выведен из зацепления с колесом 4 с помощью рычага 6, который для этого вместе с нажимным грузом 9 поднимается вверх электромагнитом 10, получающим питание одновременно с электродвига- телем механизма передвижения. При выключении электродвигателя и элек- тромагнита 10 груз автоматически вводит диск 8 в зацепление с колесом, и захват готов к зажиму рельса 12. Чтобы, исключить ввод диска 8 в зацеп- ление с колесом 4 при работе крана до его полной остановки, установлен гидравлический демпфер-замедлитель 11. Он имеет поршень с калиброван- ными отверстиями, так перепускаю- щими жидкость, что диск 8 входит в зацепление с ходовым колесом только после его остановки. В автоматическом рельсовом захва- те с центробежным приводом (рис 6 35) электродвигатель 3 включается при работе механизма передвижения. Под действием вертикальной силы, возни- кающей при расхождении грузиков регулятора 4, поднимаются замыкаю- щий груз 13 и втулка-ползун 5, серьгой 6 и рычагами 2 сводятся верхние концы клещей 1 захвата, который освобождает рельс. При пре- кращении питания механизма передви- жения крана электродвигатель оста- навливается; груз опускается, рычаг 12 поворачивается относительно оси 11 и с помощью серьги 6, рычагов 2 разводит верхние концы клещей; губки 7 зажимают рельс, создавая удержи- вающую силу. Рейка 10, закрепленная на рычаге, замыкает микровыключатель Рис. 6.34. Автоматический рельсовый захват с электромагнитом 9, включающий сигнальную лампу в кабине крановщика, предупреждая его о включении захвата. При разомк- нутом захвате рейка 10 приводит в действие микровыключатель 8, выклю- чающий цепь питания механизма пере- движения. На нижних частях клещей установлены подпружиненные направ- ляющие. В автоматическом рельсовом захвате с гидроприводом (рис. 6.36) на кон- цевой балке тележки закреплен верти- кальный гидравлический цилиндр 1 одностороннего действия На поршень 2 и шток 3 действует пакет тарельчатых пружин 4. Нижний конец штока тра- версой 5 связан с захватными рычагами 6, снабженными губками 7 и зафикси- рованными в вертикальном положении кронштейнами 8 и шарнирными тяга- ми 9. Гайками 10 создается необходимое усилие затяжки тарельчатых пружин для подхвата губками горизонтальных полок подкрановых путей, прижимаю- щее кран к головкам рельсов и устра- няющее возможность отрыва ходовых колес от рельсов при работе крана. При включении механизма передви- жения крана в верхнюю полость гидроцилиндра автоматически подается рабочая жидкость, под действием которой поршень сжимает тарельчатые пружины и рычаги отводятся вниз. При передвижении крана рычаги 6
236 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис. 6.35. Автоматический рельсовый захват с центробежным приводом свободно перемещаются вдоль пути. В момент выключения механизма передвижения крана гидроцилиндр от- ключается от напорной линии гидро- системы, и тарельчатые пружины при- жимают рычаги к подкрановым балкам Автоматический рельсовый захват (рис. 6 37) 160-тонного козлового крана (ПО «Ждановтяжмаш») состоит из рамы 12, электрогидротолкателя 4 типа ТЭГ-300А, конического ползуна 7 с грузами 13, траверсы 11 и двух рычагов 3. Траверса стопорится в верх- нем положении подпружиненным засо- вом, связанным с электромагнитом 9 типа МИС-8100 и противовесом 13. Рычаги 3. насажены на оси / и соедине- ны между собой серьгой 2 и пружинами 5. Последние поджимают ролики 6 рычагов к поверхности конического ползуна 7 и отводят губки рычагов от головки рельса Серьга 2 может по иаправляю- общей цепи пита- персмещает рычаг противовес 14 в Ползун с грузами электродвигателем самоустанавливаться щим. При включении ния электромагнит 9 10 и подтягивает верхнее положение перемещается вверх при нажатии кнопки управления, в верхнем положении элсктрогидротолка тель останавливается конечным вы ключателем, и траверса с ползуном и грузами стопорится засовом, при этом пружины 5 отводят губки от головки рельса.
П рОтивоуганн ас ус три вс тва ? 237 Рис. 6.36. Автоматический рельсовый захват с гидроприводом При размыкании цепи электромагни- та противовес 14 опускается и рычагом 10 выводит засов из паза траверсы, освобождая ползун с грузами от стопорения. При движении вниз под действием собственного веса и веса грузов 13 ползун 7, набегая конической частью па ролики 6 рычагов, разводит последние в стороны и прижимает губки к головке рельса При отсутствии напряжения в сети механизм рельсо- вого захвата приводят в действие вручную лебедкой 8. В этом случае ползун с грузами стопорится в верхнем положении собачкой храпового колеса лебедки. При использовании автоматического захвата с эксцентриками (рис 6 38) усилие зажима рельса возрастает с увеличением сдвига крана ветром и поэтому не требуется применять силовые замыкающие устройства. Захват состоит из корпуса 3, рычагов 2_ замка 4 с элекгрогидротолкателем б и направляющих роликов 7 Внизу рычагов 2 на сдвоенных сфери чсских подшипниках насажены экс центрикп /, рабочие поверхности кото- рых имеют насечку Начальное прижа- тие эксцентриков к головке рельса создается распорной пружиной 8 В нерабочем положении эксцентрики фиксируются пружинами 10. Замок 4 фиксирует рычаги 2 как в рабочем, так и нерабочем их положении с помощью электрогидротолкателя 6 и рычага 5
238 Остановы, ловители, противоугонные устройства Рис. 6.37. Автоматический рельсовый захват с электрогидротолкателем При подъеме рычага 5 концы рычагов 2 сближаются, обеспечивая зазор между эксцентриками и головкой рельса. При выключении электрогидравлического толкателя 6 рычаг и шток толкателя опускаются под действием силы тя- жести, при этом замок 4 поворачи- вается, разводя и фиксируя верхние концы рычагов и обеспечивая сопри- косновение эксцентриков с рельсом. При сдвиге крана ветром силы трения обеспечивают поворот и самозатягива- ние эксцентриков. Корпус захвата установлен на раме тележки на осях 9 и направляется по рельсу роликами 7. Сила, удерживающая крап от угона, Ру — kimf N, где £=1,2 4-1,5— коэффициент запаса; i — число рабочих поверхностей захвата (для клещевых и эксцентриковых захватов < = •2, для остановов 1=1); m — число захватов на кране; ( = 0,154-0,3 — коэф- фициент трения между губкой и рельсом (большие значения принимаются для губок с насечкой); N — сила, прижимающая губку захвата к рельсу (рис. 6 39, а). Сила, прижимающая губку захвата к рельсу, W=Py/(2m/£). Рабочая площадь губки F = N/ [о]. где [о] —допустимое напряжение смятия, принимаемое для .губок из закаленной стали 65Г и 60С2 (при твердости поверх- ности НВ 350—400) равным 200 — 250 МПа, из иезакаленной стали 45 или 50—80 МПа. Момент на оси винта для захватов с горизонтальным винтом (рис. 6.39, б) M = Nar/ [Mg (а + р)]; для захватов с -вертикальным винтом и распорными планками, расположен- ными под углом 'Р ,к вертикали (рис. 6.39, в),
Проти&оугонные устройства 239 Рис. &38. Автоматический рельсовый захват с эксцентриками P, = M/R< [Рр], где г — средний радиус резьбы винта; а — угол подъема винтовой линии (для самотормозящихся винтов сс«4-г5°); р — угол трения винта в гайке (при. паре сталь— бронза р = 44-6°, при стальной паре р = 8-у9°‘); (3 — 604-70°угол при прижа- тых к рельсу губках Усилие на рукоятке винта (рис. 6.39, ег—в) где R —плечо рукоятки; [Рр] = ( = 2504-300 Н — усилие рабочего при кратковременной (до 5 мии) работе. Основные элементы противоугонного устройства проверяют на прочность при возможном наибольшем усилии на рукоятке, равном 800 Н. В захвате с клиновым замыканием (рис. 6.39, г) вес клина
240 Остановы, ловители, противоугонные устройства Я Рис. 6.39. Расчетные схемы захватов: а и б — соответственно с нижним и верхним горизонтальными винтами; в — с верти- кальным винтом; г — с грузовым клином; д — с наклонными направляющими; е — с эксцентриками G = 2T (tgai —/гр), где Т — горизонтальная составляющая си- лы нажатия рычага на клин, ai — угол клина; /?р = 0,02-? 0,05— коэффициент со- противления качению роликов рычага по клину (большие значения для подшипников скольжения, меньшие—для подшипников качения). Горизонтальная составляющая силы нажатия T = aN/b±cPn/b, где Рп=1,5 Gpl/c — усилие стягивающей рычаги пружины (здесь Ор— сила тяжести рычага; / — плечо приложения силы тя- жести относительно шарнира при замкну- том приложении рычагов). Скорость опускания клина для умень- шения динамических нагрузок на за- хват не должна превышать 0,15—0,2 м/с, а время опускания должно быть больше времени, необхо- димого для остановки движущегося крана. Расчетный ход клина А — 1,5 (kb/a-|-6)/tg ai, где Л = 0,6-?0,8 см—суммарный отход губок от рельса; 6 = Т63/(3£7) — прогиб рычага от действия силы Т, см.
Противоугонные устройства 241 Вертикальная сила нажатия для захвата с наклонными направляющими (рис. 6.39, д) G„ = 2Na/ [6(tgcca + kf) ], где аз — угол наклона направляющей. Момент на оси вертикального винта Л1 = 2МаДй (tg а2 + £р) г tg (а + р)]. В захватах с эксцентриками (рис. 6.39, е) наибольший угол подъема эксцентрика a3sgarctgf. Радиус экс- центрика R и эксцентриситет е опреде- ляют из условия fNR — e/V = 0, откуда e/R^f. Расчетное усилие прижатия N = Py/ [2mtg (аз + р)]. Сила трения эксцентриков о рельс должна в 2—3 раза превышать сопро- тивление повороту их в подшипниках с учетом усилия фиксирующих эксцент- рики пружин. На прочность детали захвата рекомендуется рассчитывать с учетом коэффициента динамичности, равного 1,8.
7. ПРИВОДЫ ТОРМОЗОВ 7.1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРИВОДОВ РАЗЛИЧНЫХ типов Большие различия в конструктивном исполнении, технических харакгеристи ках и компоновках тормозов в машинах, а также разнообразие эксплуатацией ных требований предопределили много- образие типов приводов. Условно при- меняемые в настоящее время приводы (рис. 7.1) можно разделить на две группы: а — приводы тормозов подъемно- транспортных машин при характерных для них режимах работ; б — приводы тормозов транспортных средств, а также гидрофицнрованных грузоподъемных машин. Среди приводов группы «а» наиболь- шую массу имеют электромагниты [52], причем особенно большой металлоем- костью они обладают при значительной (более 800 Дж) работе привода, представляющей собой произведение среднего усилия Р на штоке на его ход h (рис. 7.2). Кроме того, электро- магнитный привод имеет высокую мощ- ность включения, не обеспечивает работу при большой частоте включений, процесс включения сопровождается ударом якоря о ярмо (особенно сильным у электромагнитов переменного тока), приводящим к расклепыванию магни- топровода. Поэтому, несмотря на его основное преимущество — быстродей- ствие, электромагнитный привод посте- пенно вытесняется другими приводами и применяется в основном при неболь- ших значениях работы Ph, а также в грузоподъемных машинах, работаю- щих на постоянном токе. В настоящее время для привода тормозов отечественных грузоподъем- ных машин наиболее широко применяют электрогидравлические толкатели (ЭГТ), имеющие наименьшую массу по сравнению с массой других приводов данной группы. Они допускают высокую (до 2500 в час) частоту включений, регулирование хода и скоростей прямо- го и, особенно, обратного ходов, а также перегрузку (превышение внешней на грузки) без перегрева Усилие штока ЭГТ не зависит от его положения и практически постоянно на всей длине рабочего хода По срав нению с электромагнитами ЭГТ имеют меньшую стоимость и повышенную долговечность, потребляют меньшую мощность, на их изготовление расхо- дуется в 8—10 раз меньше меди Преимуществом ЭГТ является и то, что при обратном ходе поршня они превра- щаются из источника механической энергии в демпфер-замедлитель с регу- лируемой скоростью исполнительного органа, причем установленная скорость движения в течение всего обратного хода остается практически постоянной. Однако ЭГТ можно использовать только в положении, близком к вертикальному (допускаемое отклонение от вертикали не более 15°), они имеют большее, по сравнению с электромагнитами, время срабатывания (подъема и опускания штока), изменяющееся в зависимости от температуры окружающей среды, влияющей на вязкость рабочей жид- кости, и требуют надежных уплотне- ний Магнитогидравлические толкатели (МГТ), сочетающие преимущества электромагнитного и электрогидравли- ческого приводов, отличаются плавным процессом включения даже при не- догрузках, малым временем подъема штока (быстрым размыканием тормо- за), возможностью медленного, регу- лируемого замыкания, отсутствием вра- щающихся частей и малым износом поступательно-движущихся элементов, а также простотой конструкции. Однако они в несколько раз тяжелее ЭГТ, для их изготовления требуется в 2—5 раз больше обмоточных проводов, а в уста- новившемся режиме они требуют мощ- ность в 8—10 раз больше, чем ЭГТ [52] Электромеханические центробежные толкатели из-за отсутствия в них рабочей жидкости могут работать в любом, в том числе и горизонтальном, положении (кроме толкателей с шара-
Сравнительный анализ приводов 243 ПривоЭ То л к a m е пи с насосами высокого давления Рис. 7.1. Классификация приводов тормозов Маг ни то гидравли- ческие толкатели (МГТ) ми); характеристики их при изменении положения или температуры окружаю- щей среды остаются практически неиз- менными; они допускают превышение внешней нагрузки по сравнению с но- минальным «усилием на штоке без перегрева двигателя, не требуют герме- тизации, ярогце в обслуживании и пере- воде <с -зимней эксплуатации на летнюю и обратно, обеспечивают-более плавное замыкание тормоза, а усилие на штоке может изменятаен та заранее задан- ному закону. Одна» по сравнению с ЭГТ электроадеха-иические центро- бежные толкатели имеют меньшие (в 4—6 раз) средние скорости штока 6 и диапазон их регулирования (особен- но обратного хода); более сложную конструкцию и большую (в 1,5—.2 раза) материалоемкость; допускают значи- тельно меньшие частоты включений, особенно при реверсивной работе ме- ханизма; расходуют в 1,5—2 раза большее количество электроэнергии Рабочий ход штока электромехани- ческих центробежных толкателей огра- ничен конструктивными особенностями и обычно не превышает 50—60 мм, а усилие штока переменно по длине рабочего хода, в связи с чем часто это усилие и рабочий ход используются не полностью. При работе, м.енъшей 150 Дж, расход -материалов и электро- энергии центробежным толкателем рез- ко сокращается, и он по этим показа- телям приближается к ЭГТ Электромеханические винтовые тол- катели, так же как и центробежные, работают в любом положении. Однако по сравнению с ЭГТ материалоемкость ЭМТ -в 1,5—2 раза выше, а трудоем- кость изготовления на 30—40 % .боль
2Й’ Приводы тормозов Рис. 7.2. Зависимости масс m приводов от работы Ph: / — электромагниты, 2 — МГТ, 3 -ЭЦТ; 4 — ЭМТ; 5 — ЭГТ; 6—ЭМТ фирмы Сименс (ФРГ), 7 — ЭГТ фирмы Ельдро (ФРГ), 8 — привод от серводвигателя фирмы AEG (ФРГ), 9 и 10 — электромагниты соответственно постоянного и переменного тока фирмы Сименс, а, б, в и г — ПВ = 15, 25, 40 и 100 % соответственно ше. Время подъема и опускания штока винтовых толкателей значительно пре- вышает время подъема и опускания штока ЭГТ. К электромеханическим приводам относится также привод от серводви- гателя, представляющий собой электро- двигатель переменного тока, допускаю- щий работу в режиме короткого замыкания, с передаточным звеном в виде зубчатой пары (или редуктора) с кривошипом, связанным с рычажной системой тормоза. Преимуществами привода от серводвигателя являются надежность и плавность работы, а также то, что изменение перемещений тормозных рычагов не отражается на его работоспособности (что упрощает регулирование и эксплуатацию тормо- зов с приводами от серводвигателей). К недостаткам его относятся большие, чем у электромагнитов, время срабаты- вания и масса и невозможность исполь- зования в машинах, работающих на постоянном токе. По зарубежным данным наиболее дорогими являются приводы с серво- двигателями При малых значениях работ привода Ph наиболее дешевыми оказываются электромагниты постоян- ного и переменного тока, но их стои- мость быстро возрастает с увеличением работы. При больших и средних значе- ниях работы Ph наиболее дешевыми являются ЭГТ, а центробежные толка- тели оказываются несколько дороже их. Приводы группы «б» существенно различаются по энергетическим воз- можностям и областям применения. Так, механический (рычажного типа) привод применяют для стояночных тормозов легковых и грузовых малой и средней грузоподъемности автомоби- лей, прицепов и полуприцепов, а также для рабочих тормозов тракторов. Он конструктивно прост, но имеет низкий КПД (до 50 % [16]), характеризуется сложностью регулирования и неравно- мерностью распределения усилия по нескольким одновременно приводимым в действие тормозам Время нарастания момента, создаваемого тормозом с ме- ханическим приводом, зависит от реак- ции водителя. По экспериментальным
Сравнительный анализ приводов 245 данным минимальное время срабатыва- ния механического привода составляет 0,07—0,1 с Преимуществом этого привода для стояночных тормозов транспортных средств является по- стоянство его тормозного усилия при длительных стоянках, чего не могут обеспечить ни гидравлический, ни пневматический приводы, тормозное усилие в которых по истечении неко- торого времени снижается из-за утечек рабочей жидкости или воздуха Объемный гидропровод широко при- меняют на легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузо- подъемности Он бывает без усилителя, т. е. для торможения используется только мускульная сила водителя, объемным с усилителем вакуумного или пневматического типа, подключаемым в приводе параллельно тормозной педали управления, и насосным с ис- пользованием энергии постороннего источника (специального насоса) Объемный гидропривод имеет наи- более высокий КПД (до 95 %), прост в техническом обслуживании, время его срабатывания определяется води- телем Передаточное число гидропри- вода ограничено и составляет в среднем для грузового автомобиля 60—70; для исключения подсоса воздуха в систему в ней необходимо поддерживать избы- точное давление 0,04—0,06 МПа Насосный гидропривод с давлением 8—10 МПа также имеет относительно малые габаритные размеры и массу. Время срабатывания его составляет 0,02—0,12 с (0,02 с—для дисковых и колодочных тормозов и 0,12 с — для конусных и ленточных). Для снижения динамических нагрузок в трансмиссии машины в гидросистемы управления вводят дополнительно упругие элементы (пружины) или дроссельные клапаны, \ меньшающие впускное отверстие после выборки зазоров в тормозе [7]. Объемный гидропривод обеспечивает плавность передачи тормозной силы и равномерность распределения ее па все колеса, имеет высокий КПД, относительно простую конструкцию и малое время срабатывания. К не- достаткам гидропривода относятся пре- кращение действия при нарушении герметичности; снижение КПД при пониженных температурах из-за увели- чения вязкости жидкости. Пневматический привод, в котором используется энергия сжатого воздуха, применяют на автомобилях и авто- поездах средней, большой и особо большой грузоподъемности, автобусах большой вместимости и железнодорож- ном транспорте Он отличается лег- костью управления и точностью слеже- ния, обеспечивающей пропорциональ- ность интенсивности торможения уси- лию, приложенному к педали, более высокой, чем у гидропривода, надеж- ностью действия, просютой разводки пневмолпннй к прицепным звеньям. По сравнению с гидравлическим, пнев- матический привод копстр^мивно сложнее и дороже, обладав меньшим (в 2—4 раза [16] но сравнению с насосным и в 10—15 раз [3] по сравнению с объемными приводами) быстродействием, имеет большую массу и габаритные размеры, техническое обслуживание его более сложно Прак- тически все недостатки (кроме времени срабатывания) обусловлены сравни- тельно малым рабочим давлением (0,5—0,8 МПа), вследствие neio эле- менты пневмопривода и привод в целом имеют большие габаритные размеры и массу. Пневмогидравлический привод позво- ляет сократить время срабаiывапйя тормозов (что очень важно для большегрузных транспортных средств) и сочетает преимущества как пневма- тического (по легкости управления, точности слежения, т с cooi ветемвию интенсивности торможения усилию, приложенному к педали, и др ), так и гидравлического привода, имея повы- шенное в 1,5—Зраза [3], по сравнению с пневмоприводом, быстродействие и малые габаритные размеры исполни- тельных устройств. К недостаткам
246 Приводы тормозов этого привода относятся высокие стон мость и конструктивная сложность, повышенная номенклатура запасных частей, увеличенный объем работ по техническому обслуживанию, отказ все- го привода при выходе из строя1 какой-либо его части (пневматической или гидравлической) 7.2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД Для привода тормозов применяют электромагниты постоянного и пере- менного тока. Электромагниты и их катушки не предназначены для работы во взрывоопасной среде, в среде, насы- щенной токопроводящей пылью или содержащей пары и газы, разрушаю- щие изоляцию или металл, а также тормозов с пружинным замыканием (см эскиз к' табл 2 7) Они имеют катушку 2 (рис 7 3, а), вставленную в стальной цилиндрический корпус 1 и удерживаемую от перемещений по- люсным наконечником 4 В отверстии в центре сердечника, составляющей о одно целое с корпусом, установлена текстолитовая направляющая втулка 11, в которую входит штырь 9, соеди- ненный с якорем' 6, имеющим форму диска. Внутри корпуса закреплена амортизационная пружина 3, упираю- щаяся в привернутую к корпусу защитную крышку 5 и предохраняющая якорь от выпадания и от ударов о крышку магнита. Крышка 5 имеет два прямоугольных отверстия, располо- женных диаметрально (вверху и внизу) в местах, не защищенных от попадания и позволяющих измерять ход якоря воды. Электромагниты постоянного тока серий МП и ТКП. Электромагниты серии МП укрепляют непосредственно на тормозных рычагах колодочных магнита при регулировании тормоза. Для исключения повреждения изоляции выводные концы 7 катушки 2 пропу- щены через резиновую втулку 8. Рис. 7.3. Электрома! нит серии МП: а — конструкция, б — процентное изменение тягового усилия Р в зависимости от хода h я кор я
Электромагнитный привод 247 7.1. Размеры (мм) и масса 4кг) электромагнитов серии МП (см рис 7 3) Типо- размер С1 . С, Сз с< 01 ог D, О, о5 МП-101 30 15 22 44 70 14 126 132 М8 МП-201 38 19 40 80 110 18 178 178 М12 МП-301 54 27 46 92 140 24 214 223 М16 * Размер Hi предусматривают для снятия Типо- размер //; Н> /Л /А Li ь Масса при воз- буждении парад- । дельном । О , U г; -J «_ 5 О г. О МП-101 38 32 15, 74 74 135 200 9 МП-201 43 60 20 100 97 180 300 20 21 МП-301 48 90 24 122 120 220 425 36 38 крышки. При включении тока якорь электро- магнита притягивается к корпусу, и штырь 9, нажимая на шток 10 тормоз- ного устройства, создает необходимое усилие" для разведения тормозных рычагов и размыкания тормоза. Разме- ры и масса электромагнитов серии МП приведены в табл 7.1, а процентное изменение их тяговых усилий Р в зависимости от хода якоря h — на рис 7 3, б. По способу включения электромагни- ты постоянного тока разделяют на магйиты параллельного возбуждения, катушки которых включают параллель- но обмотке возбуждения электродвига- теля механизма, и на магниты последо- вательного возбуждения, включаемые последовательно с обмоткой возбужде- ния двигателя механизма. Тяговое усилие и сила тока в катушках электро- магнитов последовательного возбужде- ния определяются нагрузкой и типом двигателя механизма, а магнитов параллельного возбуждения — не за- висят от них. Поэтому катушки электро- магнитов последовательного возбужде- ния выбирают по номинальной силе тока двигателя, среднеквадратичное значение которой, приведенное к стан- дартным значениям продолжительности включений (ПВ = 15, 25 и 40%), не должно превышать номинальной силы тока катушки (табл 7.2). При малых нагрузках магнитный поток может оказаться недостаточным для срабаты- вания магнита, в связи с чем электро- магниты с катушками последователь- ного возбуждения устанавливают на тормозах механизмов с малоизменяю- щейся нагрузкой (и силой тока двига- теля), таких как механизмы передви- жения и поворота Электромагнит последовательного возбуждения сраба- тывает быстрее электромагнита па- раллельного возбуждения (так как сила пускового тока двигателя больше номинальной) п более надежен (так как при повреждении обмотки двига- теля ток в цепи и в катушке магнита прерывается и тормоз замыкается). Для уменьшения времени втягивания якоря или увеличения тягового усилия (при ПВ = 40 и 100 %) электромагнита с катушкой параллельного возбуждения применяют форсирование, для чего катушку включают на повышенное 7.2. Номинальная сила тока (А) катушек последовательного возбуждения электромагнитов серии МП Типоразмер пв. % 1 5 25 40 МП-201 16,8 13 10,3 26,8 20 15,8 41,3 32 25,3 64,5 50 39,5 МП-301 53,6 41,5 32,8 67 52 41 84 65 51,4 105 81,5 64.4 126 97,5 77 153,5 119 94 210.5 163 129 251 194.5 153,5 292 226 179
^48 Приводы гормозов 7.3. Ориентировочное время (с) срабатывания электромагнитов серии МП и катушек к электромагнитам тормозов серий ТКП Типо- размер Втягивание Отпа- дание без доба- вочного со- противления| с добавоч- ным сопро- тивлением с форсирова- нием МП-101 0,25 0,15 0,1 0,1 МП-201 0,4 0,25 0 1 5 0,15 МП-301 0,5 0,35 0,25 0,25 Т КП-400 1,3 0,8 0,5 0,3 1 К11-500 1,8 1,3 0,6 0,3 ТКП-600 2 1,4 0,7 0,4 ТКП-700 23 1,5 0,9 1 0,5 ТКП-800 2,5 1,6 0,6 (в 2—2,э раза) напряжение последова- тельно с добавочным сопротивлением, которое на время втягивания якоря шунтируется нормально замыкающими контактами токового реле и вводится в схему уже после втягивания якоря, обеспечивая нормальную работу элек- тромагнита при замкнутом магнито- проводе, что значительно снижает силу тока и нагрев катушки. Тяговое усилие электромагнитов при форсировании не зависит от режима работы и превышает усилие, соответствующее режиму при ПВ=25%. Ориентировочное время сраба гывания электромагнитов серии МП при различных случаях их включе- ния приведено в табл 7 3. Электромагнит ы т шюразмеров МП-201 и МП-301 можно применять в установках, питающихся от cein переменного тока напряжением 220 или 380 В, с подключением их к электросети через поставляемые комплектно с элект- ромагнитами селеновые выпрямители Технические данные электромагнитов серии МП приведены в табл. 7.4. Для колодочных тормозов с пружин- ным замыканием серии ТКП конструк- ции ВНИИПТМАШа (см. рис. 2.6) выпускают катушки постоянного тока (рис 7 4, табл. 7 5), встраиваемые в корпус электромагнита, расположен- ный на тормозном рычаге. Оболочка катушки имеет два цилиндрических выступа на торцовой части, предназна- ченных для предотвращения поворота катушки вокруг своей оси в корпусе (что исключает повреждение выводов), входящих в соответствующие отверстия корпуса Катушки выпускают для последовательного и параллельного включения обмоткам возбуждения элек- тродвигателей механизмов Для умень- шения времени втягивания или увели- чения тягового усилия катушек, вклю- чаемых параллельно обмоткам возбуж- дения электродвигателей при ПВ = 40
Электромагнитный привод '249 7.4. Технические данные электромагнитов серии МП Типо- размер Мощ- ность Вт Тяговое усилие (Н) при возбуждении Ход я коря, м м параллельном и ПВ, % последовательном и силе тока, равной 60 % номинальной, при ПВ, % -10 % "Г иомина и ПВ. ПЫ1ОЙ. О/ /а 25 40 100 15 25 40 1 3 25 40 МП-101 280 230 95 _ - 3 МП-201 285 950 780 320 1200 900 600 600 450 300 4 МП-301 490 2000 1650 700 2500 2000 1650 1750 1 350 1050 4,5 7.5. Размер (мм) и масса (кг) кагушек к электромагнитам юрмоюв ерии ТКП ( см рис 74) Типоразмер тормоза в в. В} /Л о. Д .Масса ТКП-400 17 105 90 94 287 101 2 30 16 ТКП-50 17 125 95 86 366 186 300 27 ТКП-60 17 1,5 158 100 88 428 221 '360 38,5 ТКП-700 17/42 188 100/140 88 504 256 4 45 , о ТКП-800 1 -/42 220 125/155 88 572 311 500 81 Примечания. 1 Размер и массы возбуждения, для катушек последовательного в табл. 7 6. относятся к возбуждения катушкам параллелиного эти данные приведены 2 Размеры S = 42 мм и /7,= 140 и 155 мм относятся соответственно к катушкам ТКП-700 (сила тока 910 А) и ТКП-800 (сила тока 1050 А) при ПВ = 25% (см. табл 7 6) и 100 % используют добавочное сопро- тивление, рассчитанное на ПВ= 100 %, которое в процессе включения электро- магнита должно быть за шунтировано. Ориентировочное время срабатывания электромагнитов тормозов серии ТКП с катушками, включенными параллель- но обмотке возбуждения электродвига- теля, приведено в табл. 7.3. Время втягивания электромагнитов с катушка- ми, включаемыми последовательно об- мотке возбуждения электродвигателя, соответствует времени их втягивания с форсированием; технические данные этих катушек приведены в табл. 7.6, тяговые усилия и максимальный ход якоря электромагнитов тормозов серии ТКП — в табл. 7.7. Электромагниты переменного тока серии МО-Б Электромагниты одно- фазного переменного тока серии МО-Б закрепляют на тормозных рычагах колодочных тормозов с пружинным замыканием с помощью стоек 6 (рис. 7.5). Магнитопровод состоит из ярма / и якоря 4, набранных из лакированных листов электротехниче- ской стали. Пакет ярма приклепан к стойке 6. На ярме установлена катушка 5, удерживаемая крышкой и четырьмя болтами 7. Якорь свободно поворачи- вается на оси 2, закрепленной в стойках 6. Усилие притягивания якоря к ярму при включении катушки передается прямоугольным упором 3, закрепленным в боковинах якоря, на шток 8 тормоза, что вызывает разведение тормозных рычагов и размыкание тормоза Для устранения вибраций якоря в конструк ции электромагнита предусмотрен экра- нирующий короткозамкнутый виток, закрепленный на ярме. Он представ- ляет собой вторичную обмотку, которая создает магнитный поток, равный
250 Приводы тормозов 7.6. Технические данные катушек последовательного возбуждения к электромагнитам тормозов серии ТК.П Типоразмер тормоза Номинальная сила тока (А) при ПВ, % Размер, мм (см. рис. 7 4) Масса, кг Мощ- ность, Вт 15 25 40 с В, ТКП-400 96,5 75 59 9 1.5 21,5 730 139 108 85,5 9 1,5 21,5 730 192 149 118 9 1.5 18 810 231 179 141 9 1,5 19 810 268 208 164 9 1,5 20 810 346 268 212 9 1,5 21 810 ТКП-500 201 156 123 9 1,5 33 1000 316 245 193 9 1,5 33 1000 495 383 302 13 1,5 35 1000 ТК'П-600 209 162 128 9 1.5 47 1500 300 233 184 9 1,5 49 1500 510 295 312 13 1,5 49,5 1500 630 490 387 13 3 51 1500 770 600 475 13 3 52,5 1500 ТКП-700 312 234 185 9 1,5 67,5 1850 715 555 438 13 3 70 1850 1175 910 720 13 4,5 72,5 1850 910 705 555 13 4,5 72 1850 ТКП-800 595 460 363 13 3 87 2300 1355 1050 830 13 6 88 2300 Примечания: 1. С и В:—размеры отверстий выводов под контактные болты (см. рис. 7.4). 2. .Мощность приведена для горячей катушки прн силе тока, соответствующей ПВ = 25 % 7.7. Тяговое усилие катушек и максимальный ход якоря электромагнитов тормозов серий ТКП Типоразмер тормоза Тяговое усилие (Н) при возбуждении Ход якоря, мм параллельном и ПВ, % последовательном и силе тока, равной 25 40 100 60 % номиналь- ной, при ПВ, % 40 % номиналь- ной, при ПВ, % 25 40 25 40 ТКП-400 9 850 7 900 3 700 9 850 7 900 5 900 3 800 3 ТКП-500 13 200 10 000 4 600 13 200 10 000 8 000 5 500 3,5 ТКП-600 21 900 15 500 7000 21 900 15 500 13 200 9 000 4 ТКП-700 30 000 21 500 10 500 30 000 21 500 18 000 12 200 4,5 ТКП-800 41 000 30 000 14 400 41 000 30 000 24 600 16 500 5 примерно 1/3 основного потока и смещенный по фазе на некоторый угол. .Этот магнитный поток способствует удержанию якоря у сердечника при проходе основного потока через нулевое значение. Размеры, технические данные и массы электромагнитов серии МО-Б приведе- ны в табл.. 7.8 и 7.9. Катушки электро- магнитов МО-Б изготовляют для одного из трех напряжений (220, 380 или 500 В) и одного из двух режимов работы (продолжительный ПВ = 100 % и повторно-кратковременный ПВ = 40% при допустимом по нагреву числе включений до 300 в час). Момент электромагнитов, приведенный в табл. 7.9, гарантируется при напряже- нии не менее 85 % номинального и угле поворота не более указанного. В него
Электромагнитный привод '251 Рис. 7.5. Электромагнит серии МО-Б: а — конструкция, б — процентное измене- ние момента в зависимости от угла пово- рота якоря а (/) и от напряжения U (2) не включен момент, создаваемый весом якоря. Срок службы электромагнитов пере- менного тока значительно ниже, чем электромагнитов постоянного тока и равен примерно 1,5 млн включений. При уменьшенном усилии сопротивле- ния тормозного штока сила ударов якоря о ярмо увеличивается и срок службы электромагнитов резко умень- шается. Перегрузка по тяговому уси- лию, нарушение целостности коротко- замкнутого витка, загрязнение или неприлегание контактных, поверхностей ярма и якоря приводят к повышенному «гудению» магнитов серии МО-Б и нагреву их катушек (сила тока при сомкнутых контактных поверхностях в 5—6 раз меньше силы тока при включении), поэтому электромагниты серии МО-Б рекомендуется применять при легком режиме работы, а в процессе эксплуатации следить за состоянием поверхностей якоря и ярма и плот- ностью их контакта [52J. Время притягивания якоря составляет 0,03 с, а время отпадания — около 0,015 с. Однофазные износоустойчивые ста- ночные электромагниты переменного
252 Приводы тормозов 7.8. Размеры (мм) электромагнитов серии МО-Б (см. рис. 7.5) Типоразмер Bi в? Вз В. Вз Во С, С-з С, Г) Я, МО-ЮОБ 9 37 7 16 107 180 30 22 85 5 5 18 МО-200Б 13 74 9 21 174 295 38 40 140 5.5 27 Типоразмер Иг //з Н, /7з 7.1 Тз L, R h МО-ЮОБ 100 143 182 32 102 58 14 130 4,5 3 МО-200Б 135 235 297 60 133 80 16 175 0,5 4,2 О б о з и а ч е п и я. Л — перемещение штока, соответств} ющес углу а. Вь — размер, соответствующий крайнему положению якоря 7.9. Технические данные электромагнитов серии МО-Б Типоразмер л поворота а рис. 7 5) Масса электромагнита, кг К о X к СЭ о ш о X s г о . Момент (Н-см) электро- магнита при ПВ, % Полная (кажущаяся) мощность, В-А Активная мощность при втянутом якоре (Вт) и ПВ, % 40 100 в момент вкл ючения Н ПВ, % при втянутом якоре и ПВ, % 40 100 о S 40 100 40 100 М.О-100Б 7е 30' 4,4 50 550 300 2000 1100 400 190 140 70 МО-200Б 5° 30' 16,5 360 4000 2000 6800 4000 1350 650 450 225 Примечание се — максимальный угол поворота якоря, при котором обеспечи- вается момент электромагнита тока серии МИС-Е нашли применение в тормозах Электроуглей Их вы- пускают в толкающем или тянущем исполнениях для длительного (ПВ=100/о) "ли повторно-кратковре- менного (ПВ = 10%) режима работы в вертикальном положении (отклонение от вертикали не более 5°) При номи- нальных значениях хода якоря, номи- нальном напряжении и отсутствии внешнего противодействующего усилия время срабатывания электромагнитов серии МИС-Е составляет 0,06—0,1 с Номинальные тяговые усилия, ходы и массы якорей, допустимые числа циклов включений в час электромагни- тов МИС-Е, их размеры и массы приведены в книге «Руководящие материалы по электрификации метал- лорежущих станков М ОНТИ, ЭНИМС 1968 28 с (Вып ЭО-26.’ Электромагниты). Выбор электромагнитов. Электромаг- нит выбирают на основании равенства работы, совершаемой тяговым усилием Р (моментом /VI) на расстоянии й (ход штока или угол поворота <р), и произведения рабочего усилия тор- моза S (усилия N нажатия колодки на шкив в колодочном тормозе, натя- жения тормозной ленты в ленточном тормозе и т. п ) на ход А рабочего элемента тормоза. Для тормоза с элек- тромагнитом с поступательным движе- нием якоря это равенство имеет вид PhKt = S\/>], где >] — КПД рычажной системы тормоза (для обычных конструкций ленточных
Элект.рогидравяический привод 353 и колодочных тормозов с шарнирами, работающих со смазочным материалом, ц =0,9 -ц 0,95), Ki — коэффициент исполь- зования хода якоря электромагнита, обыч- но принимаемый равным 0,6—0,85 Введением в уравнение коэффициента Лн 15—20 % хода электромагнита резервируется для компенсации износа тормозной накладки и деформации рычажной системы. В тормозах с боль- шим числом шарниров и малой жест- костью рычагов принимают Л5 ~о,6-уО,7 Для электромагнитов типа МО-Б ЛЛр/<1 =SS/1]. При использовании электромагнита с поступательным движением якоря для,, одноколодочного тормоза Р/1К1 = Уф], для двухколодочного Ph/Д ^2/Уф], для ленточного простого PhK\ — ТаД/ц = Дбга/Ф для ленточного суммирующего (с оди- наковыми расстояниями от точек креп- ления ленты до юси поворота рычага) PhK, = (Даб+Лб) \/и = “ (Уилб-ф Да) га/{2q), где е — установочный радиальный зазор между поверхностями трения шкива и накладки при разомкнутом тормозе; а — угол обхвата шкива лентой, Т|1аб и 7ф — натяжения набегающего и сбегающего концов ленты, прикрепленных к тормозному рычагу; А — ход точки крепления ленты к рычагу. При расчете следует учитывать вес (или момент от веса) якоря и направ- ление его действия (момент электро- магнита МО-Б и момент от веса его якоря совпадают по направлению). Электромагниты серии МО-Б не следует применять при числе включений, боль- шем 300 в час и в тормозах, предназна- ченных для тяжелого режима работы. Эти электромагниты не обеспечивают плавности регулирования процесса тор- можения Неполное щзпол ьзова ние тяго- вого усилия электромагнитов в тор- мозах, отрегулированных на меньший тормозной момент, приводит к сильным ударам якоря о ярмо и к расклепыванию элементов магнитопровода. 7.3. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД Электрогидравлические толкатели с насосами низкого давления. Электро- гидравлический толкатель (ЭГТ) пред- ставляет собой устройство, объединяю- щее приводной электродвигатель, насос, рабочий цилиндр с жидкостью и поршень со штоком, воздействующим на рычажную систему тормоза В СССР выпускаются ЭГТ двух типов: одношто- ковые серий ТЭГ и ТГМ с рабочими усилиями 160—800 Н и двухштоковые с усилием 1600 Н. На корпусе / (рис 7,6) одноштоко- вого толкателя серии ТГМ размещен погруженный в рабочую жидкость электродвигатель 6 с короткозамкнутым ротором, имеющий обмотку из алюми- ния с маслостойкой изоляцией. На валу двигателя закреплено колесо 5 насоса с односторонним всасыванием, находя- щееся под поршнем 4 внутри рабочего цилиндра 2. При включении двигателя колесо насоса, вращаясь, создает дав- ление жидкости под поршнем 4, пере- мещающее поршень вверх вместе с при- крепленным к нему штоком 3. При дви- жении поршня вверх жидкость из пространства над поршнем, по каналам между цилиндром 2 и корпусом 1 перетекает к нижней части колеса 5. Радиально расположенные лопасти обеспечивают независимость напора, создаваемого насосом, от направления вращения ротора двигателя Поршень остается в верхнем положении, пока вращается ротор двигателя При вы- ключении двигателя колесо насоса оста- навливается, избыточное давление жид- кости становится равным нулю, и пор- шень под действием внешней нагрузки, приложенной к штоку со стороны тор-
254 Приводы тормозов мозного устройства, и собственного веса опускается в нижнее положение При этом жидкость из-под поршня пере- текает через колесо насоса и каналы в пространство над поршнем. Толкатель присоединяется к опоре проушиной б, а к рычажной системе тормоза — проу- шиной а штока 3. Кроме обычного исполнения толкате- ли серии ТГМ имеют исполнение, при котором регулируется время движения поршня в обоих направлениях. Для этого в них смонтирован дроссельный клапан 3 (рис. 7.7), изменяющий сече- ние каналов, по -которым перетекает рабочая жидкость. Время подъема штока (размыкания тормоза) регули- руется винтом 1, ограничивающим зазор Д, а время опускания — винтом 2, ограничивающим зазор б. В крайние положения клапан перемещается под действием давления рабочей жидкости. При соответствующей установке клапа- на время движения поршня в обоих направлениях может достигать десяти- кратного значения времени срабаты- вания толкателя без регулировочных устройств. При неабжадимости получе- ния -минимального .времени срабатыва- ния толкателя в обоих направлениях дроссельный клапан 3 закрепляют вин- том 2 в верхнем положении, при этом в-инт 1 должен занимать также верхнее положение. Рис. 7.6. Одноштоковый электрогидравли- чвский толкатель серии ТГМ Л) S) Рис. 7.7. Положение дроссельного клапана при ходе поршня: а — вверх; б — вниз
Электрогидравлический привод 258 7.10. Размеры (мм) и ход штока (мм) одноштоковых электрогидравлических толкателей серий ТЭГ и ТГМ Типоразмер Н W1 Bi В2 Вз R а 6 с d Ход ш.тока ТЭГ-16М 285 301 73,5 105 178,5 12 14 12 40 12 25 ТЭГ-25 315 339 73,5 105 178,5 12 14 12 40 12 32/50* 1 ТГМ-16 285 309 73,5 104,5 178 12 14 — 40 12 25 ТГМ-25 355 379 87,5 125 212,5 12 14 20 60 12 32/50* ТГМ-50 400 432 92 125 227 16 16 25 60 16 50 ТГМ-80 400 432 92 125 227 16 16 25 60 16 50 * Для различных исполнений. Размеры и ход штока одноштоковых толкателей отечественного производ- ства приведены в табл. 7.10. Двухштоковые толкатели серии Т-160Б (рис. 7.8) состоят из тех же элементов, что и одноштоковые, но в них фланцевый короткозамкнутый электродвигатель обычного исполнения расположен вверху двумя соединенными ками, проходящими корпуса между тра-версой што- через верхнюю крышку. Параметры отечественных ЭГТ при- ведены в табл. 7.11. В СССР их изго- товляют в общепромышленном, север- ном, морском, тропическом и взрыво- безопасном исполнении (особенности
256 Приводы тормозов Рис. 7.8. Двухштоковый электрогидравлический толкатель серии Т-160Б исполнений и допустимые условия (ТЭГ-300 и ТЭГ-600) имеют специаль- эксплуатации см. в работе [1]). ную конструкцию кабельного ввода ЭГТ взрывобезопасного исполнения и клеммной панели.
Электрогидравлический привод 257 7.11. Параметры отечественных электрогидравлических толкателей О OI 1600 о S' со о‘ 1 . 720 i о LO 1 69,3 ТГМ-80 - 1 : 800 1 S 1 : • 0,5 0,37 C-J 1500 о ю' | 41,5 1-50 500 о ю см о о in н — о ТГМ-25 - 250 0,4/0,5 * 0,32/0,37 й 1200 О ТГМ-16 — 160 £ 0,35 0,28 й 2000 О ю О'. ТЭГ-25-МУ2 250 0,24 0,24 о’ 2000 О 13,7 ТЭГ-25 250 0,35 0,30 о 720 О - •-16-2МУ2 091 й 0,26 0,23 О 2000 О 96‘ 1 ТЭГ ТЭГ-16М — о й 0,35 СО 1 । 0,2 720 О О Параметр Число штоков Номинальное усилие подъема,// S S 3 а о X Время подъема поршня при максимальном ходе и номи- нальной нагрузке, с Время опускания поршня при 1 максимальном ходе и ном и- I нальной нагрузке, с Мощность электродвигателя, кВт Максимальное число включе- ний в час Допустимая продолжительность включения, ПВ, % | Объем рабочей жидкости, л Масса толкателя (с рабочей j жидкостью), КГ | Для различных исполнений. ’ДЭ Зак. 895
258 Приводы тормозов Для работы на постоянном токе в ЭГТ применяют электродвигатели по- следовательного возбуждения со стаби- лизирующей обмоткой параллельного возбуждения, срок службы коллектор- ных щеток таких двигателей составляет 500—800 ч; надежность ЭГТ с электро- двигателями постоянного тока ниже надежности ЭГТ с двигателями пере- менного тока. В обычных конструкциях ЭГТ избы- точное давление рабочей жидкости составляет 0,1 МПа, иногда 0,15—0,175 МПа (при более высоких давлениях жидкость при обратном ходе вспенивается). Отечественные толка- тели устанавливают штоком вверх, с отклонением от вертикали не более чем на 15°. При больших углах откло- нения рабочая жидкость смешивается с воздухом компенсирующего объема, что приводит к уменьшению подъемного усилия на штоке и увеличению времени его подъема. ЭГТ нечувствительны к перегрузкам: при превышении внешней нагрузки подъемного усилия поршень остается на месте, а насос, продолжая работать, создает под ним давление на 20—30 % выше номинального. При эксплуатации, даже при дости- жении максимально допустимого изно- са фрикционных накладок тормоза, поршень ЭГТ не должен доходить до нижнего упора, чтобы обеспечить за- мыкание тормоза. Рабочий ход штока ЭГТ должен составлять примерно 2/3 максимального хода (см. табл 7.11); остальная 1/3 хода резервируется на компенсацию износа фрикционных на- кладок, зазоров в шарнирах и упругих деформаций в рычажной системе тор- моза. Время подъема t„ и опускания t0„ штока ЭГТ зависит от его хода h, внешней нагрузки Р, вида рабочей жидкости (вязкости жидкости) и ее температуры [1]. При уменьшенных ходах штока ЭГТ допускают большее число включений, чем указано в их характеристике (см. табл. 7.11). Допу- стимое число включений в час в этом случае определяют с учетом факти- ческих значений t„, (в с) и ПВ (в %) по формуле [1] Z = 3400 (1 — ПВ/100) / (/п-0,3/„„). Электрогидротолкатели типа Elhy электромоторного завода Осшерлебек (ГДР) представлены на рис. 7.9. В них двигатель 2 установлен в нижней части рабочего цилиндра 25. Нижний подшипник 1 ротора 3 размещен в гнезде опорной плиты 27, имеющей на наружной стороне проушину для креп- ления к опоре. Верхний подшипниковый узел 4, состоящий из радиального и упорного подшипников, установлен в специальной опоре, отлитой вместе с крышкой 5 (в этом случае двигатель погружен в масло, рис. 7.9, а), или в гнезде крышки, отделяющей двига- тель от части цилиндра толкателя, заполненной маслом (в этом случае двигатель не погружен в масло1, рис. 7.9,6). Для лучшего теплоотвода цилиндр 25 оснащен ребрами 11 Над насосным колесом 6', консольно закрепленным на валу двигателя и имеющим радиальные лопасти, распо- ложен штампованный из листовой стали поршень 7 со штоком 9, имеющим присоединительное отверстие 14 в верх- ней наружной части. Шток переме- щается в антифрикционных втулках 10 и имеет уплотнение 12. Замыкающая пружина 8 встроена внутри толкателя и расположена между поршнем и специальным упорным кольцом. Усилия встроенных пружин нормированы и соответствуют номи- нальной нагрузочной способности тол- кателя (табл. 7.12). Размещение замы- кающей пружины внутри толкателя вызывает дополнительную нагрузку на болты крепления его крышки и не- сколько затрудняет регулирование тор- моза. Полость 23 в верхней части цилиндра соединена отверстием с каналом 24', в соединительное отвер- стие вставлен регулирующий трубчатый клапан 21, внутри которого размещены две трубки меньшего, диаметра, выни-
Электрогидравлический привод 259 Рис. 7.9. Электрогидравлический толкатель типа Elhy со встроенным клапаном для регулирования времени опускания поршня, регулировочной и замыкающей пружинами и с двигателем: а — погруженным в масло, б — изолированным от рабочей жидкости мая или вставляя которые, можно изменять поперечное сечение канала и тем самым регулировать время опускания или подъема поршня. Рядом с трубчатым клапаном в крыш- ку ввинчены глухие пробки 22, которые можно заменить двумя обратными клапанами, действующими при опуска- нии или подъеме поршня. Клапан, действующий при опускании поршня, открывается при его подъеме и свободно пропускает рабочую жидкость, не за- медляя движения поршня; при опуска- нии последнего клапан закрывается, и жидкость может перетекать только через регулирующий клапан 21, обеспе- чивающий замедленное опускание пор- шня. Клапан 22, действующий при подъеме поршня, свободно пропускает поток жидкости при его опускании и запирается при его подъеме, в резуль- тате чего при подъеме поршня жидкость, перетекает только через регулирующий клапан 21. Применением клапанов в различном их сочетании увеличи- вают время подъема и опускания до 4 с в четыре ступени, при этом несколько уменьшается подъемная сила штока. Минимальное время опускания поршня толкателей типа Elhy всех типоразмеров составляет 0,5—0,6 с. Стальной колпак 13 вместе с резино- вым кольцом 20 защищает шток от пыли. Для уменьшения динамических
260 Приводы тормозов 7.12. Параметры электрогидравлических толкателей типа Elhy (ГДР) Г абариты Типоразмер толкателя Номинальная нагрузочная способность, H Максимальное подъемное усилие, Н Максимальный ход поршня, см Режим работы Номинальная мощ- ность электродви- гателя, кВ г Масса рабочей жидкости, кг Масса голкагсля с рабочей жидкостью, кг ПВ, % Число включе ний в час 1 Eihv В 12 120 450 5 До 100 2000 0,15 3 16 Elhy В120 200 2 Elhy В132 320 800 5 До 100 2000 0,2 4 23 Elhy В150 500 3 Elhy В180 800 1500 6 До 100 2000 0,4 7 44 Elhy BI125 1250 2000 До 40 2000 0,5 Elhy В1150 1500 2300 До 40 600 0,7 4 Elhy B1185 1850 2800 6 До 100 2000 0,4 12 57 Elhy B1200 2000 3000 До 60 1000 0,6 Elhy B1250 2500 4000 До 40 600 1,0 2 Elhy 50/10 500 800 10 100 2000 0,2 5 26 3 Elhy 80/16 800 1500 16 100 2000 0,4 9 49 Elhy 125/16 1250 2000 40 2000 0,5 Elhy 150/16 1500 2300 40 1000 0,7 4 Elhy 185/16 1850 2800 16 100 2000 0,4 17 69 Elhy 200/16 2000 3000 60 1000 0,6 Elhy 250/16 2500 4000 40 600 1 7.13. Параметры электрогидравлических толкателей типа VHF (ВНР) Толкатель Ход штока, см Уси- лие на штоке, Н Час- тота вклю- чений в час Время, с Масса без масла, кг Двигатель подъ- ема- опускания Мощ пость, кВт Частота враще- ния, МИМ~1 VHF-160 5 320 2000 0,4 0,54—2,4 20 0,10 2900 VHF-250 5 500 1500 0,4 0,5—1,5 42 0,18 2900 VHF-400 6,3 630 1000 0,4 0,51—2,8 61 0,35 2900 VHF-1000 10 1000 300 0,66 0,6—4,2 90 0,45 2890 усилий при замыкании тормоза тол- катель снабжают специальным устрой- ством 15 с регулирующей пружиной 16. Оно состоит из втулки, надеваемой на шток 9 по посадке и соединяемой с ним штифтом, вставленным в присоедини- тельное отверстие 14. Во втулку ввернут болт 17, удерживающий пружину 16 в сжатом состоянии, а сверху на пружину надет колпак 18 с цапфами 19, присоединенными к рычажной системе тормоза. Наличие регулирующей пру- жины 16 растягивает процесс замыка- ния тормоза во времени и создает
Электрогидравлический привод 261 плавное увеличение тормозного момен- та; необходимый закон нарастания момента во времени обеспечивают подбором жесткостей пружин 16 и 8 [1]. Конструкция толкателей типа Elhy допускает их использование при любом положении продольной оси, вплоть до положения «штоком вниз». Рабочее усилие толкателя при горизонтальном положении меньше за счет увеличения сил трения на 40—120 Н При таком положении толкателя канал 24 (рис. 7.9, а) для перетока жидкости и клеммовая коробка 26 должны распо- лагаться сверху. В ЭГТ типа VHF производства ВНР двигатель 2 (рис. 7.10, табл. 7.13) закреплен на опорной плите 4, являю- щейся основанием для корпуса и имею- щей каналы для перетекания рабочей жидкости от насосной группы 5 под поршень 1 Сечение канала перетекания и время движения поршня регулируют- ся винтом 3 Толкатели выбирают по усилию Рт, необходимому для размыкания тормо- за, с учетом хода штока /гшт, обеспечи- вающего установочный зазор е между фрикционными накладками и шкивом, и кинематических зависимостей рычаж- ной и приводной систем тормоза. Номинальное усилие указанное в технической характеристике ЭГТ, должно быть не менее расчетного усилия Рт, необходимого для размыка- ния тормоза, причем следует учитывать, что ЭГТ развивают фактическое усилие на 15—30 % больше указанного в характеристике Р„а„. Для конкретного тормоза (см , например, эскиз к табл. 2 8) необходимое усилие Рт и ход штока ЭГТ определяют с учетом его кинематических зависимостей но фор- м ул а м n Ж/, al 2е I е Diet] Ktli а где (///,) (с/п) — к,,,, — передаточное чи- сло рычажной и приводной систем тормоза (см. плечи рычагов на эскизе к табл 2 9); Рис. 7.10. Электрогидравлический толка- тель типа VHF 250-1000 D — диаметр шкива тормоза; X,, q, е— см с. 252, 253. Электрогидравлические толкатели с насосами высокого давления. За рубе- жом нашли также применение электро- гидравлические толкатели с насосами высокого (порядка 10 МПа) давления (шестеренными или плунжерными). Такие ЭГТ, состоящие из насосной установки с электродвигателем и соеди- ненного с ней трубопроводами привод- ного гидроцилиндра, имеют дополни- тельное преимущество, заключающееся в возможности размещения насосной установки в любом месте машины, независимо от месторасположения тор- моза, что позволяет наиболее рацио- нально скомпоновать машину и умень- 9 Зак 895
262 Приводы тормозов Рис. 7.11. Магнитогидравлический толка- тель типа MGH шить ее габариты Время срабатывания ЭГТ определяется подачей насоса; оно также зависит от длины трубо- проводов и температуры окружающей среды ЭГТ девяти габаритов, выпускае- мые фирмой Дроль, обеспечивают приводные усилия 550—7500 Н при ходах штока 30—60 мм с частотой включений до 600 в час при относи- тельной продолжительности включения ПВ = 60% [1]. Магнитогидравлические толкатели. МГТ сочетают в себе преимущества электромагнитного и гидравлического приводов, являются относительно новым видом привода тормозов и пока нс нашли широкого применения. МГТ типа MGH, разработанный фирмой Елин (Австрия), состоит из корпуса 9 (рис. 7.11), в нижней части которого помещена катушка 6 электро- магнита постоянного тока с якорем- поршнем 8, перемещаемая в выпол- ненной из немагнитного материала направляющей трубе 7 гидроцилиндра, штока 1 с вторичным поршнем 4, масляного резервуара 3, клеммной колодки 11 и соединительной трубки 10 Клапан 12 обеспечивает одностороннее перетекание жидкости из полости Б в полость А, а регулировочный винт 2 клапана 5 позволяет изменить время хода штока 1 от 0,8 до 6 с. При включе- нии тока катушка 6 втягивает поршень 8, вытесняя жидкость из полости А в пространство под поршень 4, подни- мая его шток 1 на высоту, определяемую соотношением /i2 = fti (Di/D2)2. При обратном ходе полость А подпитывается дополнительно из резервуара 3 через клапан 12, что обеспечивает незави- симость нижнего положения поршня 4 от положения поршня 8 и постоянство и независимость хода поршня 8 от износа фрикционных накладок тормоза. Подъемное усилие МГТ к концу хода возрастает, но работа его не сопро- вождается ударами вследствие аморти- зирующего действия рабочей жидкости Размеры и технические характеристики МГТ типа MGH даны в работе [1]. 7.4. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД Электромеханические центробежные толкатели. В этих толкателях подъемное усилие штока создается за счет центробежных сил вращающихся масс 2 (рис 7.12, а), помещенных в ци- линдрическом корпусе I и приводимых во вращение встроенным электродвига- телем Эти массы могут быть выпол- нены в виде грузов, прикрепленных к вращающемуся валу 4 на шарнирных рычагах 3 или сконцентрированных в самих рычагах, а также в виде шаров, перекатывающихся по дну корпуса между лопастями вращаемого вала Конструкции электромеханических центробежных толкателей зарубежных фирм и их технические характеристики подробно изложены в работе [1]. Общими недостатками центробежных толкателей рычажного типа являются наличие большого количества трудно- доступных для смазывания шарниров
Электромеханический привод 263 и нерациональная схема передачи центробежных усилий от рычагов штоку, в результате чего максимальное подъемное усилие штока Лптп]ах раз- вивается примерно при 1/3 максималь- ного хода ЛШ1, а в конце хода усилие Р,„т составляет лишь 65—70 % от Ршт,11ах (рис 7 12,6). Электромехани- ческие толкатели с центробежными массами в виде шаров малоперспектив- ны из-за трения перекатывающихся по дну корпуса шаров о ведущие лопасти, приводящего к снижению КПД, теплообразованию и изнашива- нию, особенно при больших частотах вращения Поэтому центробежные тол- катели с шарами проектируют с расче- Рис. 7.12. Электромеханический толкатель рычажного типа фирмы Сименс-Шуккерт: а — конструкция; б — зависимость подъем- ного усилия штока оси его хода, 1 — MD-315; 2 — MD-200; 3 — MD-125 том на относительно невысокие частоты вращения, что приводит к увеличению их массы и габаритных размеров. В СССР применяют электромехани- ческие центробежные толкатели типа ЭМТ-2 (рис. 7.13) (конструкция В. И. Остапенко), в которых на валу 15 двигателя 16 с помощью шпонки закреплена ведущая чашка 13, опираю- щаяся на подшипник 14. Последний одновременно является опорой вала 15. Опорами ведомой чашки 10 служат подшипники 8 и 9. Между чашками находятся два груза 12, состоящие из осн 21 с металлофторопластовой втулкой 20 подшипника скольжения, опирающейся на каток 23. На ось насажены еще два катка 22. Каток 23 контактирует с дорожкой качения ведущей чашки 13, а на ведомой чашке 10 имеется проточка, исключающая касание катка 23 и этой чашки Катки 22 контактируют с дорожками качения ведомой чашки и благодаря соответствующим проточкам не имеют точек касания с ведущей чашкой 13 Грузы удерживаются бортами чашек 10 и 13, благодаря которым происходит совместное вращение грузов и чашек. Подшипник 14 установлен в крышке корпуса 11 толкателя, подшипники 8 и 9 — в гнездах штока 5, который 10*
264 Дисково-колодочные тормоза Рис. 7.13. Электромеханический толкатель типа ЭМТ-2 благодаря ходовой посадке может поступательно перемещаться в корпусе 11. Перемещение штока ограничивается кольцом 7, на котором по периметру укреплена резиновая диафрагма 6 (соединенная также со штоком), пре- дотвращающая попадание внутрь тол- кателя пыли и в то же время не препятствующая перемещению штока относительно корпуса. Сквозь шток пропущен палец 24, служащий для шарнирного крепления к одному из рычагов тормоза. На конце штока имеется диск 4, в который упирается пружина 3. Второй конец пружины упирается в траверсу 2. Осадка пружи- ны регулируется гайками на тягах 1, закрепленных в корпусе // толкателя. На концах тяг с помощью дистанцион- ных втулок 17 и гаек 18 укреплены полуоси 19, служащие для шарнирного крепления толкателя ко второму рычагу тормоза. Гайки 18 позволяют изменять расстояние между пальцем 24 и полу- осями 19, за счет чего регулируется взаимное положение рычагов тормоза. При включении двигателя 16 грузы удаляются от оси вращения, пере- катываясь по дорожкам чашек 10 и 13 катками 22 и 23, ведомая чашка 10 удаляется от ведущей 13, перемещая шток 5 и сжимая пружину 3. При этом расстояние между пальцем 24 и полу- осями 19 увеличивается, и тормоз размыкается. При выключении двига- теля пружина 3, действуя на шток 5, сближает чашки 10 и 13, и тормоз замыкается Необходимый ход штока толкателя (обозначения см на с 252, 253 и 261) /гшт = 2в (///,)//<t Работа, производимая толкателем ЭМТ-2, составляет 50 Дж; время опу- скания штока (замыкания тормоза) 0,3 с; допустимое число включений в час — 1000 при реверсивной работе и 2800 при нереверсивной; масса толка- теля 43,5 кг; мощность электродвига- теля 0,4 кВт. Толкатель можно уста- навливать в тормозном узле в любом положении, при этом усилие на штоке
Электромеханический привод 265 Рис. 7.14. Схемы толкателя ЭМТ-2 для расчета: а — геометрических параметров инерционных масс; б — радиуса дорожек в чашках, в — хода штока и время его перемещения не изме- няются. Шток толкателя должен преодолеть внешнее усилие замыкающей пружины 3 тормоза, которое в начальный момент его движения равно усилию пружины P„i (Н), установленной в узел перед первым регулированием тормоза, а в конце хода штока /г,„т (см) составляет Р,л = Рп \ +Лшт>., где Z — жесткость пру- жины 3 (Н/см). С учетом потерь на трение штока о корпус и на перекаты- вание грузов, а также усилия, необхо- димого для деформации диафрагмы 6, усилие на штоке в начале и в конце его хода Л.п!= (1,03-У 1,05) Р„1, Л,и2 = = (1,034-1,05) (Р„,+ЛШТХ) Размеры основных элементов такого толкателя (рис. 7.14, а, б, в) опреде- ляют через его модуль М (см) [37]: . __5 / /1щт ( 0,1 Р„,т 1 _ 0,1 (Ршт2— Лит |) V/pwi I coi 1 X [<О| + 0)2 1п (Ш2/[ею! I) I "I (0)2 —0)|У где ал — угловая скорость чашек, с при которой начинается движение штока, о)2 — установившаяся угловая скорость чашек, с-1, / — коэффициент заполнения формы, равный отношению массы груза к массе цилиндра из того же материала радиусом г (радиус груза) и длиной / (дли- на груза), р — плотность материала груза, г/см3, е — основание натуральных лога- рифмов. Установившаяся угловая скорость (о2 = 0,105пД1- 1,01 (Л4С/Л4Н) , где Л4П, пс и Slt — номинальный момент, синхронная частота вращения (мин-1) и скольжение электродвигателя толкателя; Л4С — момент сопротивления от трения в подшипниках и от сопротивления воздуха, Н-см, Мс~ KS.fid.iP, (здесь К—коэффи- циент, учитывающий увеличение момента сопротивления за счет возможных неточ- ностей при установке подшипников, прини- маемый равным 1,25—1,5 в зависимости от скорости и размеров вращающихся масс и обеспечиваемой точности установки подшипников, f, — приведенный коэффи- циент трения подшипника, I — число под- шипников качения, di — внутренний диа- метр подшипника, см, Р, — нагрузка на подшипник, Н). Обычно (0i = KiW2- При коэффициен- те К] =0,94-0,95 обеспечивается оп- тимальное соотношение времени разго- на /п толкателя (размыкания тормоза) и времени его выключения /в (замыка-
266 Приводы тормозов Рис. 7.15. Электромеханический винтовой толкатель типа ZKB ния тормоза), которые зависят соот- ветственно ОТ Ы | И (02. Радиус (см) груза толкателя (рис. 7.14, а) г = 667Л1; длина (см) груза /=161044; наибольшее удаление (см) центра груза от оси вращения чашек л-2 = 94244, наибольший радиус (см) окружности, описываемый вращающимися дета- лями, R= 1800Л4; масса груза (г) in = 2,25/р/И'5. Необходимые для создания расчетных усилий на штоке P„ITi и Рттг углы контакта [3 грузов с дорожками качения (см. рис. 7.14, б, в) |3i =arctg (mi.ajxi') /Pmrt, p2 = arctg(mi02.c2) /Л,„2, где .г । — г. Радиус дорожки качения грузов р = г [1+^ППЖ^Л)Г ]. причем принимают большее значение из pi и р2, определенных путем под- становки в формулу начальных (Р = РШТ1, л' = .Г|; to — ы।) и конечных (Р = Ртт2, л- = л-2; ю = io?) значений переменных величии Ход штока /гшт = 2 (р —г) sin 0,5 (Pi + + Р) sin 0,5 (р —Pi,, где р — arcsm лг/(р — г) (при x = x, = z Р = Pi, а при x = Xi р = рг). Высоту бортов Н чашек (см. рис. 7.14, а) выбирают из условия, что при любом положении штока грузы не могут выпасть из пространства между чашками. Выступающие концы оси груза служат для увеличения массы, поэтому диаметр d выступающей части осн принимают таким, при кото- ром 6, = 1,5-4-2 мм, а величину h выби- рают такой, чтобы 6г было близко к нулю. Электромеханические винтовые тол- катели. Винтовой толкатель типа ZKB (рис. 7.15, табл 7.14) фирмы Клекнер- Мюллер (ФРГ), применяемый в тормо- зах некоторых зарубежных кранов, имеет короткозамкнутый электродвига- тель 1, вращающий полый вал, в кото- рый входит шпиндель 3, образующий с гайкой 4 и заложенными в нее шариками шариковую винтовую пару и упирающийся верхней частью в чашку 5. Последняя служит опорой для пружин 7, замыкающих тормоз.
Электромеханический привод 267 7.14. Параметры электромеханических винтовых толкателей типа ZKB Параметр ZKB 55/5 ZKB 85/5 ZKB 125/5 ZKB 180/8 Рабочее усилие, Н 450 680 1000 2400 Время, с: размыкания тормоза 0,9 1,1 1,2 2 опускания штока на 2/3 его хода 0,5 0,5 0,5 0,8 Число включений в час 1800 1800 1500 1500 Мощность двигателя, кВт 0,16 0,22 0,30 0,36 Масса, кг 20 22 28 49 Примечание Ход штока — 50 мм. 8 штока 6 4 связана С помощью проушины толкатель присоединяется к рычажной системе тормоза. Гайка с полым валом электродвигателя муф- той 2 свободного хода. При включении двигателя полый вал с элементами муфты 2 и гайка 4 поворачиваются, заставляя перемещаться шпиндель 3, который сжимает замыкающие пру- жины 7 и выдвигает шток (размыкает тормоз) При выключении тока шток 6 и шпиндель 3 возвращается обратно под действием усилия пружин 7, что водит к замыканию тормоза, при при- этом не препят- муфта 2 свободного хода ствует свободному вращению гайки 4. Для регулирования времени замыкания тормоза (в пределах 0,5—30 с) и скорости движения механизма под- тормаживанием с усилием, мым от нагрузки, двигатель (в момент его выключения из режима) подключают к постоянного тока с изменением силы тока возбуждения [1]. Привод от серводвигателя. Привод или / независи- толкателя основного источнику имеет небольшой однофазный трехфазный электродвигатель (рис. 7 16, б), допускающий замедление и даже остановку под напряжением без перегрева обмотки. Двшатель соединен с рычажной системой тормоза :. 7.16. Колодочные тормоза с приводом от серводвигателя: б — через зубчатый сектор; в — с помощью кривошипа S) И яв
268 Приводы тормозов 4 с помощью шестерни 2, закрепленной на его валу и сцепленной с зубчатым сектором 3, или с помощью кривошипа 5 (рис. 7.16, в), укрепленного на выход- ном валу редуктора 6. При включении двигателя механизма (на рисунке не показан) одновременно включается и серводвигатель /, поворачивающий зубчатый сектор 3 или кривошип 5 на определенный угол (обычно на 0,4 оборота), что приводит к отходу коло- док от шкива и дополнительному сжатию замыкающей пружины (или подъему замыкающего груза) тормоза; при этом серводвигатель начинает работать в режиме короткого замыка- ния. После выключения тока сектор 3 (или кривошип 5) и ротор серводвига- теля под действием пружины (или за- мыкающего груза) возвращаются в исходное положение, и тормоз замы- кается. При проектировании тормозов с приводами от серводвигателей необ- ходимо иметь в виду, что при включении тока тормоз должен размыкаться прн вращении вала серводвигателя в любую сторону (направление вращения кото- рого зависит от направления вращения основного двигателя механизма), а при размыкании тормоза должно исполь- зоваться не более 80 % возможного хода зубчатого сектора или кривошипа, 20 % хода резервируются для компен- сирования износа тормозных накладок. 7.5. ОБЪЕМНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕ- СКИЙ ПРИВОД Объемный гидропривод состоит из органа управления (главного тормоз- ного цилиндра, связанного с тормозной педалью), одного или нескольких испол- нительных органов (рабочих тормозных цилиндров, воздействующих непосред- ственно или через рычажную систему на тормозные колодки) и гидролиний (трубопроводов и шлангов), соединяю- щих главный и рабочие тормозные цилиндры На рис. 7.17 представлены схемы барабанных тормозов автомо- биля (рис 7 17, а) и колодочных тор- мозов грузоподъемных машин (рис. 7 17,6, в, г) с объемным гидро- приводом. При нажатии водителем на педаль 1 (усилие Q„, рис. 7.17, а), связанную со штоком 13 главного тормозного цилиндра 2, перемещается поршень /2, в результате чего в полости 10 создается давление рабочей тормоз- ной жидкости, которое через соедини- тельные шланги 5 и трубопроводы 4 передается к рабочим цилиндрам 3 и действует на их поршни 6. Поршни раздвигают колодки 8, прижимая их к поверхностям трения барабанов 9 При снятии усилия Q„ с педали давление в системе падает, поршни 6 под действием стяжных пружин 7 колодок 8 возвращаются в исходное положение, вытесняя рабочую жидкость в главный тормозной цилиндр 2 и, частично, в резервуар 11. Рабочие (колесные) тормозные ци- линдры показаны на рис. 2.27, 2 29 — 2 31. Корпус цилиндра обычно отливают из чугуна, уплотнение обеспечивается установкой на поршни резиновых уплот- нительных колец или специальных манжет. У большинства современных автомобилей в колесные цилиндры встроены компенсаторы износа фрик- ционных накладок (автоматические регуляторы зазоров — см. описания к приведенным выше рисункам гл. 2), а штоки их защищены грязезащитными чехлами. Если рабочий цилиндр с диаметром dp, получившимся в результате расчета (см. с. 270), не вписывается в отведен- ное для него пространство, то в едином корпусе выполняют два рядом горизон- тально расположенных рабочих ци- линдра, суммарная площадь попереч- ных сечений которых равна площади поперечного сечения цилиндра с диа- метром dp, определенным расчетным путем. Конструкции главных тормоз- ных цилиндров автомобилей и их дейст- вие подробно описаны в работах [16 и 3]. Для повышения надежности и безо- пасности на автомобилях применяют двухконтурные приводы [16], причем
Объемный гидравлический привод 269 Рис. 7.17. Схемы тормозов с объемным гидроприводом: а — барабанного автомобильного; б — колодочного нормально открытого; в — колодоч- ного комбинированного с большим ходом поршня рабочего цилиндра, г колодочного комбинированного с малым ходом рабочего цилиндра наиболее часто один контур передает давление к колесным цилиндрам перед- ней оси, а второй — к цилиндрам задней оси. Обычно в двухконтурных приводах главный тормозной цилиндр выполняют двухсекционным (две па- раллельные или, что значительно чаще, последовательные, типа «тандем», сек- ции в едином корпусе), но иногда используют специальный разделитель контуров [16]. Скорость движения рабочей жидкости в соединительных трубопроводах должна быть не более 1 —1,2 м/с, поэтому на практике применяют трубопроводы с внутренним диаметром не менее 6 мм Расчет объемного гидропривода сво- дится к определению диаметров глав- ного d, и рабочих dp цилиндров, передаточного числа педали «„ и усилия
270 Приводы тормозов Q„, прикладываемого к ней водителем, по заданным ходам поршней рабочих цилиндров б или тормозных колодок в и разжимным усилиям Р (или прижим- ным N). В расчетах принимают: давление рабочей жидкости при рабочих торможениях 3—4 МПа, при экстренных (аварийных) торможениях 5—8 МПа и даже 10 МПа; усилие Q„, прикладываемое води- телем к педали, при относительно редких торможениях (автомобильные тормоза) 500—600 Н, при частых торможениях (тормоза грузоподъемных машин) — не более 250 Н (не более 160 Н для ручных рычагов); рабочий ход педали h„ (максималь- ный) 150—180 мм (150 мм —для при- водов тормозов легковых автомобилей, 180 мм — грузовых; ход ручного рыча- га— не более 400 мм); обычно Л„ составляет 50—75 % максимального хода, остальная часть его резервируется на мертвый ход в системе управления [на выборку зазоров между регулиро- вочным штоком и поршнем главного цилиндра (1,5—2,5 мм [3]), в оси педали, на объемную деформацию шлангов (0,8—1,2 см3 на 1 м длины шланга [16], деформации педали, фрикционных накладок, тормозных ко- лодок и барабана или шкива, а также на неком пенсируемые износы элементов тормоза], жесткость рычажной системы коло- дочных тормозов (см. рис. 7.17, б, в, г) /г = /111Ор//'факт = 0,85~0,9, где /;теор и Лфам — теоретический без учета упругих деформаций системы и действительный ход педали или рычага управления; диаметр главного тормозного ци- линдра близким к диаметрам рабочих цилиндров (dr«sdp); обычно для тормо- зов легковых автомобилей dp/dr = 0,9, грузовых автомобилей и тормоза, пред- ставленного на рис 7 17, в, df/d, = 1,2, иногда, в зависимости от передаточного числа рычажной системы тормоза в приводах колодочных тормозов подъем- но-транспортных машин (см. например, рис. 7.17,6 и г) принимают rfp/rf, = = 1,8 = 3, КПД привода без дополнительных: рычажных передач (привода автомо- бильных тормозов) >] = 0,92 13|, с допол- нительными рычажными передачами (тормоза подъемно-транспортных ма- шин, см. рис. 7.17, в) цо = 0,7 = 0,75, Усилие возвратной пружины Ра (см. рис 7.17, а — г) должно быть, минимальным, но достаточным для преодоления остаточного давления в. гидросистеме и суммарного момента трения в шарнирах рычажной системы тормоза при размыкании, а также для возвращения поршней рабочего и глав- ного цилиндров в исходное положение; согласно экспериментальным данным в зависимости от места расположения пружины Р„ = 100 = 200 Н. Диаметр колесного цилиндра rfp= р — расчетное максимальное разжим- ное усилие, действующее на колодку от гидроцилиндра; р—максимальное давле- ние в гидроприводе. Усилие на педали барабанного тор- моза (см. рис. 7.17, а) <?п= ( Р + п I rfp m цо колодочных нормально открытого и ком- бинированного тормозов с малым ходом поршня рабочего цилиндра (см. рис. 7.17, б и г) <?»= ( I / dp m о Цо колодочного комбинированного с боль- шим ходом поршня рабочего цилиндра (см. рис. 7.17, в) г/3 п b L m с гр, Ход педали управления при торможе- нии автомобиля [3]
Объемный гидравлический привод 271 Ли= ( 2у -Ь t/pg6'2 -4- ... + I Л m где у — коэффициент, учитывающий дефор- мацию привода и сжимаемость жидкости, dpi, dP2, dp» — диаметры колесных тормоз- ных цилиндров соответственно 1-й, 2-й, , /2-й осей автомобиля; 61, 6_>, .. , 6,; — значения ходов поршней рабо- чих цилиндров тех же осей, А — зазор между штоком-толкателем и поршнем главного тормозного цилиндра (см с 270). Выражение 2у (rfpi<5i + ^^262 +. . *+ + dp„6„)/d? + ^=hnopU представляет со- бой ход поршня главного цилиндра При расчете хода педали тормозов подъемно-транспортных машин (см. рис 7.17, б, в, г) исходят из условия численного равенства работы, совер- шаемой усилием Q„ на длине хода педали /i,., и произведения нормального давления колодки N на зазор е между колодкой и тормозным шкивом: h„ = 2N^/ (QuИо), причем этот ход из-за нежесткой рычажной системы тормоза должен составлять 0,85—0,9 полного хода .педали. Соединительные трубопроводы (и шланги) обычно рассчитывают на дав- ление, в 4—5 раз превышающее давле- ние в магистрали, возникающее при торможении автомобиля с максималь- ной интенсивностью [3], т. е. = 35 4- 40 МПа. Объемный гидропривод с усилителем. Такой привод применяют для тормозов легковых, а также грузовых автомоби- лей небольшой грузоподъемности, когда для затормаживания их недостаточно мускульной силы водителя, и поэтому ее усиливают посторонним источником энергии: пневматическим (с использо- ванием сжатого воздуха от автомати- ческого компрессора) или вакуумным (с использованием разрежения во всасывающем трубопроводе двигателя автомобиля) Наиболее широко рас- пространены вакуумные усилители, ос- новным преимуществом которых являет- ся то, что они не требуют никакого дополни тельного оборудования. Различают вакуумные усилители двух видов' для увеличения силы водителя на органе управления (собственно ва- куумные) и для увеличения давления жидкости в приводе (гидровакуумные). Независимо от типа и конструктивного исполнения все усилители два основных элемента: (управляющее) и силовое содержат следящее (цилиндр или камера) устройства. Основными недостатками вакуумных усилителей являются большие габаритные размеры цилиндров (камер), а также то, что они могут быть использованы только па карбюраторных двигателях. К недо- статкам пневматических усилителей следует отнести необходимость допол- нительного оборудования (для обеспе- чения сжатым воздухом), большие массу и стоимость изготовления, слож- ность обслуживания и меньшую надеж- ность, а также уменьшение коэффи- циента усиления при торможениях с максимальной интенсивностью. В гидропроводе с пневматическим усилителем (рис. 7 18, а) подвесная педаль управления 6 связана со штоком 5 усилителя 13 и с помощью тяги 7 с рычагом 8, включающим тормозной кран 11. Шток 2 главного тормозного цилиндра 14 связан с поршнем 3 усили- теля. При приложении водителем к педали 6 усилия Qn поршень 3 усилителя и поршень / главного тормозного цилиндра перемещаются, и одновремен но включается тормозной кран 11 в котором закрывается клапан 10, связанный с атмосферой, и открывается клапан 9, через который подается воздух из воздушного резервуара в цилиндр 4 усилителя. Усилия, создаваемые на штоке 5 педалью управления (Р}) и пневмо- усилителем (Ру) [3], Р<= (rf/6)c/i]o] /а; Ру = = 41[i(Pn ра) щ \/Ыорц|. где Рщ, — сила сжатия пружины 12 крана 11; А„ = п (D1 — </';) /4 — площадь рабочей
272 Приводы тормозов Рис. 7.18. Объемный гидропривод с пневматическим усилителем: а — схема; б — характеристики; Ку— коэффициент усиления, Pi и Ру —усилия, созда- ваемые на штоке главного цилиндра педалью управления и усилителем поверхности поршня (здесь D и — диаметры соответственно цилиндра и втул- ки поршня усилителя), ри— давление воздуха в цилиндре; ра — атмосферное давление, г|5 — коэффициент, учитываю- щий трение поршня о стенку цилиндра н утечку- воздуха (при проектных расчетах принимают равным единице), /?„ v — жест- кость возвратной пружины усилителя, hll0nui — ход поршня главного тормозного цилиндра (равен ходу штока 5 усилителя, связанного с поршнем), a, b, с, d, / — плечи рычагов педали и крапа управления (см рис 7 18, а) Суммарная сила (от педали и от усилителя) на поршне главного тор- мозного цилиндра Рг.ч= [Q.d — Др л /а + + II (Рр Рр) 4v Кл уЛпорш- Сила сжатия пружины крана управ- ления пропорциональна ходу поршня главного тормозного цилиндра и дости- гает максимума при его полном ходе Лпорш (см. расчет хода поршня на с. 271): Ргр — Л и р/l порш (С/Cl) d/Ь) —- Д д(рв Pal, где А„р — жесткость пружины крана управ- ления, Л, активная площадь поверх- ности диафрагмы крана (см. с. 278). Разность давлений (рв~-ра), дейст- вующая на поршень усилителя, про- порциональна ходу поршня главного тормозного цилиндра: /(порш/ (Ри Pa) — b:rpfl:iap:a [cd/(Clb)] /Ал. Коэффициент усиления пневмати- ческого усилителя [3] Pi - | I С[Да (рв Pa)fen у haopta Cl Q„l— Ppp dc/b или Лп/Дд —[ (feB>/fenp)(a6/(crf)| ’ + | Qa/{huopiA,p)|[ lb/{cd)\ — cd/iab Характер изменения Pi, P, и в функции усилия нажатия на педаль Q„ приведен на рис. 7 18, б. При достижении усилия на педали Qn расчетного значения Q), расч (соот- ветствующего полному ходу поршня главного тормозного цилиндра /;1Юри] и принимаемого в расчетах пневмо- усилителей равным 250 Н) давление в цилиндре усилителя становится не- изменным и поэтому Ру = const. Вслед- ствие этого при торможении с макси- мальной интенсивностью коэффициент усиления уменьшается (см. рис 7.18, б), что является существенным недостат- ком усилителя. Гидропривод с вакуумным усили- телем, применяемый на автомобилях ГАЗИЗ и ЗИЛ-111, приведен на рис. 7.19, а. Его следящее устройство не связано непосредственно с гидро- системой привода. В расторможенном
Объемный гидравлический привод 273 в) Рис. 7.19. Объемный гидропривод с вакуумным усилителем: а — схема и характеристика привода с усилителем тормозов автомобилей ЗИЛ-111 и ГАЗ-13; б — характеристика привода с усилителем тормозов автомобиля ВАЗ-2103; в — схема и характеристики привода с усилителем тормозов автомобилей ГАЗ-24, ГАЗ-53А и ГАЗ-66 состоянии (усилие на педали Q,, = 0) подвесная педаль 7 через шток 5 смешает клапан 11 в крайнее левое положение, при этом полость А цилин- дра 3 усилителя сообщается с полостью Б, которая соединена с всасывающим трубопроводом 4 двигателя, и в обеих полостях давление равно давлению разрежения рв во всасывающем трубо- проводе 4. При торможении (приложе- нии усилия Q„ к педали) верхний конец педали перемещается вправо, клапан 11 закрывает отверстие, соединяющее, полости Л и В, и через трубопровод 1; полость А сообщается с атмосферой, в результате чего давление в ней повышается до атмосферного р.а. В ре- зультате разности давлений ра (в по.-, лости А) и р„ (в полости Б) поршень 2 усилителя перемещается вправо и воз- действует штоком на двуплечий рычаг 6: с силой Qi. Опираясь в шарнире а на
274 Приводы тормозов педаль 7 и воспринимая от нее усилие Qi, этот рычаг нижним концом передает усилие Q3 через шток 8 поршню 9 главного тормозного цилиндра 10. При этом Q2 = Q„///2; Q3 = QJh/ [(Л + /з) /2]. Давление в гидроприводе Р» = (?з/Л,= (Qn/Я,,) //,/ [(/, + /.,) /2]. Следящим устройством в усилителе является двуплечий рычаг б, который устанавливает определенное давление в полости А, пропорциональное ходу педали 7. К характерной особенности усилителя относится то, что сила Q3, создаваемая на поршне главного тор- мозного цилиндра, меньше силы Q3, создаваемой мускульным усилием води- теля. Ход поршня главного тормозного цилиндра (вследствие поворота дву- плечего рычага 6 относительно точки а) значительно больше хода педали в точ- ке а, что позволяет иметь нужный объем вытесняемой жидкости в главном тормозном цилиндре при большом передаточном отношении «,, = //Ф и малой площади поршня главного тор- мозного цилиндра А Характеристика усилителя (зависи- мость давления ро рабочей жидкости в главном тормозном цилиндре от усилия нажатия на педаль Q,,) пока- зана на рис. 7 19,а. Изменение угла подъема характеристики в точке m обусловлено достижением максималь- ного (предельного) значения усилия Qi на штоке усилителя вследствие того, чго давление в полости А возрастает до атмосферного. При проектировании усилителя необходимо обеспечить такие размеры его цилиндра, при которых точке in па характеристике соответ- ствовала бы предельно допустимая сила Q'u на педали тормоза. Исходя из этого условия, определяют площадь поршня усилителя: где /<„= 1 4-1,2 — коэффициент запаса; — максимально допустимое усилие на педали (500—800 Н), /, /> и /3 — плечи двуплечего рычага и педали (см рис 719, а); р.— максимально возможная разность давлений в камерах А и Б цилиндра (р.. «0,05 МПа), рабочий ход поршня усилителя (приближенно) где Л„ ах = 150-г180 мм — максимальный ход педали В приводах тормозов автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-66 и ГАЗ-24 применены гидровакуумные усилители, которые выполнены раздельно с главным тор- мозным цилиндром (рис. 7 19, в) При торможении (приложении к педали 20 усилия Q„) мускульной силой водителя в главном тормозном цилиндре 19 создается давление pi, в результате через соединительный трубопровод 18 в полость А вторичного главного тор- мозного цилиндра 17 и под поршень 15 следящего устройства подается рабочая жидкость; при этом поршень, смещаясь вместе с диафрагмой 14, открывает клапан 13, соединяя полость Б силовой камеры 23 через трубопроводы 25 и 12 с атмосферой, предварительно разъеди- нив эту полость с полостью В, сооб- щающуюся со - всасывающим трубо- проводом 21 двигателя. Из-за разности давлений в полостях Б и В диафрагма 24 силовой камеры 23 штоком 22 перемещает поршень 16 вторичного главного тормозного ци- линдра 17, создавая в его полости Г давление р3' А-An') Q"Ui' х Aa А । А о ’ главных Аз и А,, — активные и 24 соответственно и силовой камеры, 16 вторичного глав- где А,, -площадь поршня 15 следящего устройства, 4, и Л»—площади поршней первичного 19 и вторичного 17 тормозных цилиндров; площади диафрагм 14 следящего устройства 4о — площадь поршня
Пневматический привод 275 ного тормозного цилиндра за вычетом площади штока 22 Активная площадь диафрагмы 24 гидровакуумного усилителя, обеспечи- вающая требуемое давление в приводе ро, на всем участке его характеристики От (рис. 7.19, в), 71, = (роп1ах-/'о /р:, где ротач и Pimux — давления во вторичном и первичном главных тормозных цилиндрах при предельном усилии на педали <?„; А-= ?» — ₽.• Полный ход диафрагмы 24 Xomax ~ А ।/г„П1 ах/ (А'ои„). Характер изменения давлений в пер- вичном и вторичном тормозных цилин- драх (pi и р.о) и коэффициента усиления в зависимости от величины усилия на педали Q„ приведен на рис. 7.19, в. Иногда, например в автомобиле ВАЗ-2103, применяют гидровакуумные усилители, в которых главный тормоз- ной цилиндр, камера усилителя н его следящее устройство выполнены соосно в одном блоке, что упрощает кон- струкцию в целом, но затрудняет размещение блока на автомобиле. Характеристика этого усилителя при- ведена на рис 7 19,6, описание кон- струкции подробно изложено в рабо- тах [16, 2]. Насосный гидропривод. Насосный гидропривод сложнее объемного гидро- привода с усилителем, надежность его несколько ниже. Источником энергии служит специальный насос 2 (рис 7.20), приводимый в действие двигателем автомобиля или автономным электро- двигателем и нагнетающий рабочую тормозную жидкость нз резервуара 1 в гидроаккумулятор 6. Последний, .обычно сферической формы, разделен на две части упругой диафрагмой, одна из полостей заполнена жидким .азотом под давлением 5—8 МПа. Ко второй полости присоединен кран управления 5, с помощью которого 4под действием педали 3) регулируется давление в гндролинии, идущей к колес- ным цилиндрам 4 и 7, и, следовательно, интенсивность торможения. Для повы- шения надежности насосные гидро- приводы выполняют двухконтурными, при этом каждый контур имеет резер- вуар, насос и гидроаккумулятор, а кран управления — двухсекционный, один на оба контура. Иногда в двухконтурном приводе используют один насос и раз- делитель потока. Конструкции кранов управления насосного гидропривода и их описание даны в работе [3]. 7.6. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД Пневматический привод состоит из следующих основных устройств, источ- ника сжатого воздуха — автомобиль- ного компрессора, регулятора давления, воздушных баллонов (ресиверов) с за- пасом сжатого воздуха; органа управ- ления — тормозного крана (распреде- лителя) с педалью (или рукояткой управления); соединительных трубо- проводов и исполнительных элемен- тов — тормозных пневмокамер или пневмоцилиндров В последние десяти- летия пневмопривод стал значительно сложнее из-за повышения требований к его надежности, а также безопасности торможения прицепных звеньев и вве- дения в конструкцию тяжелых авто- мобилей и автопоездов запасной стоя- ночной и аварийной систем торможения В зависимости от принципа связи с прицепными звеньями пневмопривод может быть одно- или двухпроводным. При одиопроводном приводе (основные требования к такому приводу и его
276 Приводы тормозов технические характеристики даны в ГОСТ 4364—81) тормозные системы тягача и прицепа соединяются одним гибким трубопроводом, который исполь- зуется как для зарядки ресиверов, так и в качестве пневмолинии управле- ния интенсивностью торможения при- цепа. При таком приводе прицепы тормозятся за счет понижения давления в пневмолинии управления (вплоть до атмосферного), причем по мере умень- шения этого давления интенсивность торможения прицепа возрастает. В двухпроводном приводе тягач и при- цеп соединены двумя гибкими трубо- проводами, один из которых использует- ся только для зарядки ресиверов прицепа, а второй — для управления интенсивностью торможения путем по- вышения давления, начиная от атмо- сферного. По сравнению с однопровод- ным двухпроводный пневмопривод сложнее и дороже (требует двойного комплекта соединительной аппарату- ры), менее удобен в обслуживании и хуже регулирует необходимую после- довательность торможения звеньев ав- топоезда, однако вследствие постоянной подачи воздуха в ресиверы прицепа (что особенно важно при многоразовых последовательных торможениях) и по- вышенного (по данным Минского авто- мобильного завода) быстродействия он более надежен и эффективен, в связи с чем нашел широкое применение в современных транспортных средствах, например на автомобилях КамАЗ. Назначение и конструкции основных элементов, а также описание работы пневмопривода рабочей, стояночной, аварийной и запасной систем тормо- жения автомобилей КамАЗ подробно даны в работе [16], а устройство тор- мозной пневмокамеры изложено далее. Комбинированный пневмопривод тор- мозов полуприцепа ЧМЗАП-9990 (рис. 7 21, а) можно использовать как при однопроводном, так и при двух- проводном пневмотормозном приводе тягача. Он имеет два раздельных контура: первый — с одним воздушным баллоном и одним воздухораспредели- телем, обеспечивающим торможение средней оси; второй — с двумя воз- душными баллонами и одним воздухо- распределителем, обеспечивающим тор- можение первой и третьей осей. Пневмопривод состоит из соедини- тельных головок 1 (тип Б ГОСТ 4365—67) и 2, двух кранов 3 и 8 ручного управления, двух воздухо- распределителей 4 и 10, соединенных с питающей пневмолинией и ресиверами и управляющих тормозными камерами, трех ресиверов 7 и 9, восьми тормозных камер 5 и четырех камер 6 и балансир- ных связей 11 между ними (рис.721, б). В соединительную головку 2 (рис. 7.21, а), присоединяемую к пнев- молинии тягача по однопроводной схеме (а также по двухпроводной схеме), встроен ускорительный клапан. Тормозной кран 3 предназначен для управления работой тормозного при- вода полуприцепа после отсоединения его от пневмолинии тягача, а кран 8 — для управления работой стояночных тормозов, автоматически замыкаемых при отсутствии давления в пневмо- приводе пружинами, встроенными в тор- мозные камеры 5. Конструкция и дей- ствие воздухораспределителя полупри- цепа ЧМЗАП-9990 описаны в рабо- те [3]. Исполнительными элементами в пнев- моприводе тормозов служат тормозные цилиндры (для тормозов автомобилей КрАЗ) и пневмокамеры (для тормозов автомобилей ЗИЛ, МАЗ, КамАЗ). Тормозной пневмоцилиндр (рис. 7.22) имеет штампованный корпус 1, при- соединенный к крышке 5, с размещен- ными в нем поршнем 10, опирающимся на шаровую головку штока 7, уплотни- тельным кольцом 3, манжетой 2 и воз- вратной пружиной 4. Шток 7 оснащен вилкой 8 для присоединения к регули- ровочному рычагу разжимного меха- низма колесного тормоза и защищен от попадания грязи чехлом 6. Прн тор- можении сжатый воздух от тормозного крана (воздухораспределителя) подво-
Пневматический привод 277 дится в полость А через штуцер 11; полость Б цилиндра постоянно сооб- щается с атмосферой через фильтр 9. При падении давления поршень 10 возвращается в исходное положение под действием пружины 4. Тормозные цилиндры по сравнению с пневмокамерами имеют большую эф- фективность по развиваемому усилию при одинаковых габаритных размерах, повышенную надежность и обеспечи- вают постоянство усилия на штоке независимо от его хода. Однако для них характерны меньшие КПД и гер- метичность, более сложная конструкция и большая чувствительность к низким температурам. Основные размеры, па- 10 S
278 Приводы тормозов раметры тормозных пневмоцилиндров и требования к ним даны в ГОСТ 12016—66; ход штоков /гШт и уси- лия иа штоке Q,„, (при расчетном давлении в пневмомагистрали ррасч = = 0,6 МПа) приведены ниже: Л... мм 110 140 140 Q„„, Н............................. 2500 4000 6250 /г„.г, мм ..... . 160 60 85 Q„IT, Н............................ 9000 9500 15 000 Диаметр пневмоцилиндра — ~^4Q/ (лррасч) , где Q — усилие на штоке пневмоцилиндра, приложенное к рычагу разжимного кулака на радиусе R и создающее на кулаке разжимные силы Pi и Гз [см. форму- лу (2 3)], которые определяют исходя из заданного тормозного момента по форму- лам (2.4) и (2.5) Широкое применение в тормозных пневмоприводах отечественных авто- мобилей находят пневмокамеры. В тор- мозной пневмокамере автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 7.23, а) между корпусом 5 и крышкой 2 зажата по наружному контуру фланцевая диафрагма 3, опи- рающаяся центральной частью на тарелку 10 штока 6, оснащенного вил- кой 7 для присоединения к регулиро- вочному рычагу 8 разжимного меха- низма колесного тормоза. Внутри корпуса 5 размещены возвратные пру- жины 4 и 9. Полость А через штуцер 1 и гибкие шланги соединена с воздухо- распределителем, а полость Б — с атмо- сферой. При подаче сжатого воздуха в полость А диафрагма прогибается и выдвигает шток 6, воздействуя через вилку 7 на рычаг 8 разжимного устройства; при сбросе давления пру- жины 4 и 9 возвращают диафрагму 3 в исходное положение. Диафрагмы изготовляют формован- ными из резины с двумя — четырьмя слоями кордной ткани для придания им необходимой прочности. Размеры тормозных камер нормированы —типо- размерный ряд активной площади камер: 9, 12, 16, 20, 24, 30 и 36 квадрат- ных дюймов. Активной площадью назы- вают условную величину — частное от деления усилия иа штоке (Н) на подводимое давление (ньютон/квадрат- ный дюйм). Тормозные камеры просты по устройству, имеют высокий КПД, герметичны; основным их недостатком является непостоянство усилия на што- ке (особенно в конце хода и при больших ходах), в связи с тем что часть усилия расходуется на деформа- цию материала диафрагмы и корпуса камеры. Поэтому ход штока фланцевых пневмокамер ограничен, и его необходи- мо постоянно регулировать по мере изнашивания фрикционных накладок тормоза. Активная площадь диафрагмы, опре- деляемая с учетом потерь на деформа- цию материала диафрагмы и корпуса камеры из-за прилегания диафрагмы при прогибе к его стенкам, Ад = л (/?2-|-+ г2) /3, где R и г — радиусы диафрагмы и тарелки (см. рис. 7 23, а). При условии обеспечения нормальной работы диафрагмы рекомендуется при- нимать r/R С 0,8. Отношение активной площади тор- мозной пневмокамеры к площади тор- мозного цилиндра (при одинаковых наружных диаметрах 2R~da) К _Л_л(Я2 + Яг + г2)/3 1+а + а2 Лц X n(rf„/2)2 - 3 где a = r/R. При рекомендуемом значении а0,8 Кц=^0,81, т. е. при прочих равных условиях, усилие, развиваемое тормоз- ной камерой, меньше усилия, разви- ваемого пневмоцилиндром, примерно на 20 %. В применяемых ВНИИСтройдорма- шем манжетных пневмокамерах типа ПР-1-37 (рис. 7.23, в) и У-5440 (рис. 7.23, г) за счет большой подат- ливости диафрагмы манжетного типа характеристики значительно лучше (рис. 7.23, д'), причем особенно хорошие показатели имеет пневмокамера типа
Пневматический привод 279 Рис. 7.23. Тормозные пневмокамеры: а — привода тормозов автомобиля ЗИЛ-130; б — типа ГС-20, в — типа ПР-1-37; г — типа У-5440; д — характеристики камер типов ГС-20 (сплошная линия), ПР-1-37 (штриховая линия) и У-5440 (штрихпунктирная линия) У-5440 (табл. 7.15). В последнее время нашли распространение пневмокамеры, совмещающие исполнительные привод- ные органы рабочей, аварийной и стоя- ночной тормозных систем автомобилей, например пневмокамеры с пружинными энергоаккумуляторами автомобиля КамАЗ (рис. 7.24, а) и полуприцепа ЧМЗАП-9990 (рис. 7.24,6). В растор- моженном состоянии диафрагма 3
280 Приводы тормозов 7.15. Параметры тормозных пневмокамер Параметр ГС-20 (см. рис 7.23, б) ПР-1-37 (рис. 7.23, в) У-5440 (рис. 7.23, г) Диаметр заделки диафрагмы D мм 320 265 265 Диаметр опорного диска (поршня) d, мм 250 220 225 Ход штока ЛщТ, мм 70 105 155 Толщина диафрагмы 6, мм 5 4 4 Активная площадь диафрагмы, см2 630 457 468 Коэффициент относительности хода Кот 21,8 39,7 58,5 Коэффициент использования энергии Кэ 78 84,6 85,2 Примечание Для сравнительной оценки пневмокамер введены [30] коэффи- циенты относительности хода и использования энергии КЭ = ЛД/Л3, где D, — диаметр заделки диафрагмы, — площадь диафрагмы по диаметру заделки и А, — активная площадь диафрагмы. Рис. 7.24. Пневмокамеры с пружинными энергоаккумуляторами привода тормозов: а — автомобиля КамАЗ, б — полуприцепа ЧМЗАП-9990 (рис. 7 24, а) тормозной пневмокамеры находится в верхнем (исходном) поло- жении, поршень 6 пружинного энерго- аккумулятора поднят вверх под дей- ствием давления сжатого воздуха, подаваемого в полость А через штуцер 4. При торможении рабочей тормозной системой сжатый воздух подается в
Пневмогидравлический привод 281 полость Б над диафрагмой 3 и в по- лость А под поршень 6, в результате чего поршень удерживается в верхнем положении, а диафрагма 3, проги- баясь и сжимая возвратную пружину 2, перемещает шток 1 вниз и действует на рычаг разжимного устройства тор- моза. Для растормаживания выпускают воздух из наддиафрагменной полости Б и подают сжатый воздух в полость А. При этом возвратная пружина 2 переводит диафрагму 3 в верхнее положение, поднимая вместе с ней шток /, а поршень 6 под действием давления перемещается вверх, сжимая силовую пружину 7. При аварийном (например, в случае обрыва пневмо- линии) или стояночном торможении сжатый воздух из-под поршня 6 вы- пускается в атмосферу, и под действием силовой пружины 7 поршень 6 с толка- телем И перемещается вниз и под- пятником 12 через диафрагму 3 воз- действует на шток /, который смещается вниз и нажимает на рычаг разжимного устройства тормоза. Для аварийного растормаживания тормозная камера снабжена устрой- ством в виде винта 9, гайки 8 и упорного подшипника 5. При вывинчивании винта 9 подшипник 5 воздействует на шайбу 10 в толкателе 11 и поднимает поршень 6 в исходное положение, сжимая силовую пружину 7. После устранения неисправности в пневмати- ческой части привода винт 9 ввинчи- вают до упора в гайку 8. Тормозная камера полуприцепа ЧМЗАП-9990 (рис. 7.24, б) аналогична вышеописанной и отличается главным образом тем, что в ее пружинном энергоаккумуляторе вместо поршня применена диафрагма 14 с тарелкой 15, промежуточным штоком 17 и возврат- ной пружиной 16, а на месте упорного подшипника смонтирована вращаю- щаяся втулка-упор 13. Основные параметры пневмоприво- дов тормозов, применяемых на отечест- венных автомобилях, следующие [3]: 11 Зак. 895 подача компрессоров 60—250 л/мин при частоте вращения их валов 1250 мии \ давление сжатого воздуха в ресиверах (ограничиваемое регулято- ром давления) 0,5—0,8 МПа; давление в тормозных пневмоцилиндрах 0,45—0,55 МПа, давление срабатыва- ния предохранительного клапана 1 —1,1 МПа; суммарный объем реси- веров составляет 20—25 объемов всех рабочих (исполнительных) тормозных устройств (для автомобилей с регули- руемым давлением шин 25—30 объе- мов) . 7.7. ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД Пневмогидравлический привод при- меняют для тормозов многоосных тяга- чей, а также --большегрузных авто- поездов. Он представляет собой соче- тание обычных пневматического и гидравлического приводов с установ- ленным на их стыке поступательным гидропреобразователем — пневмоци- линдром (или пневмокамерой), дейст- вующим на шток главного тормозного цилиндра гидравлической части тор- мозного привода. Комплектующие изде- лия гидравлической и пневматической частей этого привода [компрессор 1 (рис. 7.25, а), ресиверы 5, 6, тормозные краны и воздухораспределители 2, разобщающий кран 4, соединительная головка 3 и др.] аналогичны соответ- ствующим комплектующим изделиям гидро- и пневмоприводов тормозов и унифицированы с ними. Для повыше- ния безопасности в автомобилях «Урал-375Д», «Урал-377», тяжелом прицепе МАЗ-5212, автобусе ЛиАЗ-677 применен двухконтурный пневмогидрав- лический привод. Устройство и работа поступательных гидропреобразовате- лей, служащих для создания больших усилий на штоке главного тормозного цилиндра 7, видны иа рис. 7.25, б и s; для создания значительных усилий их выполняют двухполостными (полости А1 и Аг).
282 Приводы тормозов Рис. 7.25. Пневмогидравлический привод тормозов! а — схема; б — поршневой гидропреобразователь; в — камерный гидропреобразователь
Механический привод 283 Давление в гидравлической части привода с поступательными гидро- преобразователями определяют по сле- дующим зависимостям: для поршневого гидропрсобразователя (рис. 7.25, б) ро = 2р„02/с!?л ц, для камерного pa = '1р, (4/3) (А?2 Rr г2) /<7™ ц, где ря — давление поступающего в поло- сти Л| и Лг сжатого воздуха; D —диаметр поршня пневмоцилиндра; R и г — радиусы диафрагмы и ее тарелки; d„ ц — диаметр главного тормозного цилиндра. 7.8. МЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД Механический привод тормозов, при котором усилие водителя (оператора), прикладываемое к педали (или рычагу) управления, передается через систему тяг, шарниров и рычагов к тормозу, нашел ограниченное применение, в ос- новном для тормозов тракторов (Т-16М; Т-28; Т-40, ДТ-20М; МТЗ-5ЛС; МТЗ-50), стояночных тормозов легко- вых и легких грузовых автомобилей, отдельных типов прицепов (ГКБ-8350) и полуприцепов (ОдАЗ-9370), стояноч- ных трансмиссионных тормозов авто- мобилей средней и большой грузо- подъемности (ГАЗ-53А; ГАЗ-66; ЗИЛ-130; ЗИЛ-131; МАЗ-500А; КрАЗ-257; «Урал-375»), а также управ- ляемых тормозов грузоподъемных ма- шин. Несмотря на простоту изготовле- ния и надежность работы, недоста- точная жесткость рычажной системы, приводящая к значительным свободно- му ходу и упругим деформациям, боль- шие сопротивления, вызывающие поте- рю чувствительности управления тор- мозом (особенно при значительных расстояниях между педалью управле- ния и тормозом), наличие некомпенси- руемых износов в шарнирах, сложность размещения и монтажа рычажных си- стем в современных машинах и защиты шарниров от загрязнений в процессе работы ограничивают область исполь- зования механического привода и при- 11* водят к замене его более совершенными гидро- и пневмоприводами Конструкции, механических приводов, применяемых для привода тормозов тракторов и стояночных тормозов отечественных автомобилей, приведены на рис. 2.36—2 39. Механические при- воды стояночных тормозов прицепа ГКБ-8350 и полуприцепа ОдАЗ-9370, работающих с автомобилями КамАЗ, показаны на рис. 7.26. Обе оси полу- прицепа ОдАЗ-9370 имеют одинаковый механический привод стояночных тор- мозов (рис 7.26,а), выполненный в виде винтовой стяжки 1 (или 4), связанной с уравнителем 8 (или 5), концы которого через системы тяг соединены с рычагами 2 и 7 (или 3 и 6) ‘ разжимных кулаков колесных тормозов. Для уменьшения усилия на рукоятке приводов рекомендуется предваритель- но затормаживать полуприцеп рабочей пневмотормозной системой. В приводе прицепа ГКБ-8350 к концу двуплечего, фиксируемого защелкой на зубчатом секторе рычага 9 (рис 7,26, б) прикреплена обойма с натяжным роли- ком 10, вокруг которого обведен трос 11, закрепленный на конце рычага 12 разжимного кулака колесного тормоза. Усилие на рычаге управления Q„, необходимое для полной затяжки стояночных тормозов, следует прини- мать равным 300—400 Н (для проч- ностных расчетов Q„ = 8004- 1000 Н) [3]. Момент на валу разжимного кулака от сил Pi и Рг> разжимающих колодки, <= (Р1 + Р2) d/2, где d— плечо приложения сил на разжим- ном кулаке (см. рис 2.48). Передаточное число привода (рис. 7.27, а) mb / ^пр == 777й *1 • п а d/2 где т]—0,8-4-0,85 — КПД механического привода стояночных тормозов автомоби- лей.
284 Приводы тормозов Рис. 7.26. Механический привод стояночных тормозов: а — полуприцепа ОдАЗ-9370, б — прицепа ГКБ-835О Из условия равенства моментов (относительно оси разжимного кулака) силы Q„ и разжимных сил Р, и Р2 опре- деляют необходимое передаточное чи- сло привода и по условиям компоновки выбирают основные его элементы = 2 ——- п a d Р> + Р2 Q.i'1
Механический привод 285 Усилие на штоке клинового разжимного механизма (рис 7.27, б) = {Р, ф/ф)Ц<х. Без учета хода, необходимого для выбора зазоров и упругих деформаций в приводе, ход педали управления 2 (е + 7) (а, ф-с) 11ц— -----------;-------- Ц||р, где —номинальный установочный зазор между фрикционной накладкой и тормоз- ным барабаном; >. — допустимый в течение эксплуатации радиальный износ фрикцион- ной накладки; ai — расстояние от центра барабана до оси разжимного устройства (кулака), с — расстояние от центра бара- бана до оси опорных пальцев колодок (см. рис 2 26) С учетом выбора зазоров и деформа- ций ход педали /ц. 2 (к + л) (Л1 -ф с) ----------------------- “rip “t- Л где Л — ход выборке всех рычага, соответствующий зазоров и деформаций в приводе. Расчет механического привода ко- лодочных тормозов (см. рис. 7 17) ведут аналогично расчету пх гидравли- ческого привода, только в формулах для определения усилия на педали Q„ передаточное отношение гидросистемы и, = {dp/dr)' заменяют передаточным числом рычажной передачи механи- ческого привода, размещаемой между педалью и рычажной системой тормоза При передаточных числах приводной педали и„ = т/п, рычажной приводной передачи механического привода и„р и рычажной системы тормоза Up— {l/h){b/a) (для тормоза, показан- ного на рис. 7.17, б, г) и ир= (l/li) (с/1>) (для тормоза, изображенного на рис. 7.17, в) общее рередаточпое число ZZ 0 W и Г/ п р р • Рычажная приводная передача дол- жна иметь такую жесткость, чтобы ее упругие деформации, как и упругие деформации рычажных систем коло- дочных тормозов, составляли не более 10—15 % рабочего хода педали (рыча- га) управления. Зазоры в шарнирах, также влияющие на мертвый ход систе- мы привода, должны быть минималь- ными; для уменьшения износов реко- мендуется принимать давления в шар- нирах не выше 2 МПа, контактные поверхности подвергать термообработ- ке, применять надежную смазку (или металлофторопластовые подшипники) и противогрязевую защиту КПД такой рычажной системы можно принимать равным 0,9 Все остальные положения (по значе- нию усилий на педали Q„, ходу педали h„ и резервированию хода для компен- сации мертвого хода и износа) при- нимают такими же, как и при расчете объемного гидропривода.
8. ФРИКЦИОННЫЕ ПАРЫ ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Показатели качества тормозных уст- ройств определяются в основном кон- структивным исполнением узла трения и оптимальным сочетанием материалов фрикционной пары. Для обеспечения стабильности тормозного момента, по- вышения надежности и износостой- кости элементов тормоза применяют специальные материалы с повышен- ными фрикционными свойствами (фрик- ционные накладки) в контакте с метал- лическим контртелом. Фрикционные накладки изготовляют из кожи, пробки, модифицированной древесины, метал- лов, асбополимерных композиций, по- рошковых материалов. Они являются быстроиз нашивающимися элементами по сравнению с металлическим контр- телом и поэтому должны быть доста- точно дешевымш, а фрикционный узел должен иметь такую конструкцию, при которой обеспечивается быстрая смена изношенных накладок При выборе материалов пары трения рекомендуется [58] учитывать вид контактирования ее элементов, значение коэффициента взаимного перекрытия (Коз), требования к контактной жест- кости узла трения, вид охлаждения, наличие или отсутствие смазочного материала, показатели качества по ГОСТ 15467—79. Фрикционные материалы должны иметь стабильный коэффициент трения, заданные механические и теплофизи- ческие свойства, хорошо прирабаты- ваться к контртелу (при первом тор- можении Л4тО 0,8 А4Т расч), должны быть технологичными, коррозионно-стойки- ми, обладать достаточной механической прочностью, масло-, влаго- и огне- стойкостью, высокой износостойкостью, низкой склонностью к схватыванию в горячем и холодном состоянии. Верхний и нижний пределы коэф- фициента трения задают в зависимости от конструкции, назначения и условий эксплуатации тормозного устройства. Нижний предел коэффициента трения определяет условие обеспечения задан- ного тормозного момента, а верхний — сохранения устойчивости движения транспортного средства при максималь- но допустимых замедлениях. Значения коэффициента трения выше расчетных могут явиться причиной юза ходовых колес транспортного средства, их повы- шенного износа, потери управляемости. Рекомендуемые значения коэффициента трения для тормозных устройств авто- транспортных средств составляют 0,35 [40], подъемно-транспортных машин — 0,35—0,45 [1], самолетов — 0,25—0,5 [21]. Износостойкость определяет срок службы фрикционных накладок, меж- ремонтные пробеги машин и время ремонтных простоев. Оценивают ее исходя из типа тормоза, условий эксплуатации и качества фрикционного материала. Так, срок службы накладок тормозных устройств автомобилей дол- жен составлять 50— 100 тыс. км пробега. Теплофизические свойства пары тре- ния тормоза определяются в основном теплоемкостью и теплопроводностью материалов. Теплоемкость способствует снижению температуры пары трения за счет поглощения теплоты, а тепло- проводность — за счет переноса тепло- ты от поверхности трения в глубь
Материалы для фрикционных накладок 287 материала и далее к поверхности охлаждения Механические свойства являются важными показателями материалов Фрикционная пара тормоза работает в условиях сложного напряженного состояния Напряжения сжатия фрик- ционной накладки приблизительно рав- ны нормальному давлению р. Сила трения при торможении вызывает в накладке растягивающие напряжения и напряжения среза. Напряжения среза ориентировочно равны произведе- нию коэффициента трения на нор- мальное давление [р. При трении фрикционных материалов в области повышенных температур их твердость пропорциональна площади фактическо- го контакта трущихся поверхностей и определяется давлением на пятне фактического касания. Модуль упруго- сти фрикционного материала при упру- гом контакте (легко нагруженные тормоза с объемной температурой до 100 °C) влияет на характер фрикцион- ного взаимодействия и определяет фактические площадь контакта и давле- ние на пятнах контакта. Фрикционный материал должен иметь минимальные тепловое расширение, усадку и высокий модуль упругости, так как при жестком креплении накладки к металлическому каркасу вследствие теплового расшире- ния и усадки фрикционного материала могут возникать значительные темпе- ратурные и усадочные напряжения в накладке. Процесс наложения фрикционной накладки на контртело характеризуется ударным приложением нагрузки, поэто- му фрикционный материал должен обладать высокой ударной вязкостью. При повторно-кратковременном режиме торможения фрикционная накладка испытывает многократные циклические нагружения и должна иметь доста- точное сопротивление усталости при циклических воздействиях. Фрикционные и прочие характери- стики пары трения определяются усло- виями ее работы По температурным показателям различают [58] весьма легкий режим работы (до 100 °C), легкий (до 250 °C), средний (до 600 °C), тяжелый (до 1000 (свыше 1000 °C), ласти применения пых устройств при °C) и сверхтяжелый Рекомендуемые об- пар трения тормоз- ведены в табл. 8 1. 8.2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ФРИКЦИОННЫХ НАКЛАДОК 8.2.1. Фрикционные асбополимерные материалы Фрикционные асбополимерные мате- риалы (ФАПМ) получили широкое распространение в тормозных устрой- ствах подъемно-транспортных, строи- тельно-дорожных, землеройных и шахт- ных подъемных машин, подвижного состава метрополитена, трамваев, буро- вых установок, автотранспортных средств и т. д ФАПМ представляет собой многокомпонентную композицию, основным компонентом которой (до 70%) является асбест. Для придания материалу определенных технологиче- ских и эксплуатационных свойств ФАПМ содержит минеральные и орга- нические наполнители. От сочетания и количественного содержания напол- нителей зависят коэффициент трения, износостойкость, физике-механичёские показатели, а также технологические свойства материала в процессе его изготовления. Связующим компонентом в ФАПМ являются каучуки, смолы и их комби- нации. Материалы на каучуковом связующем обладают высоким коэф- фициентом трения и износостойкостью при относительно невысоких темпера- турах трения (до 250 °C) ФАПМ на смоляном связующем имеют более высокую (до 600 °C) теплостойкость, но относительно низкие и нестабильные значения коэффициента трения Приме- нение комбинированного связующего позволяет совместить положительные
288 Фрикционные пары тормозных устройств 8.1. Рекомендуемые области применения пар трения тормозных устройств Ориентиро- вочное значе- ние коэф- фициента трения 0.3—0,35 0,25—0,28 0,22-0,25 Не более 0,12 0,1 0,22—0,25 Температура пары трения, °C 1 объемная максимальная 120 250 600 100 Не более 100 -404- +40 поверхностная 1 60—200 Не более 400 Не более 1 200 Не более 100 Не более 120 — 60 -У + 60 Допустимое давление, МПа 0,8 1.5 6 3,5 6-7 150 1 1, Материалы пары трения Асбокаучуковые, спеченные мате- риалы на основе меди и алюминия, природные полимеры (кожа, мо- дифицированная древесина) в па- ре со сталью Асбополимерные композиции с комбинированным связующим, порошковые материалы на основе меди и железа в паре со сталью и чугуном Порошковые материалы на желез ной основе, композиционные мате- риалы, углеграфитовые, а также асбополимерные в паре со сталью и чугуном Порошковые материалы на основе меди и алюминия, асбосмоляные материалы в паре со сталью, чугуном, бронзой Порошковые материалы на желез- ной основе в паре со сталью, тита- новыми сплавами и молибденом Стали, титановые сплавы, порош- ковые материалы в парс со сталью Условия работы 1 Весьма легкие и легкие без сма- зывания Средние без сма- зывания Тяжелые без сма- зывания Легкие при сма- зывании Тяжелые при смазывании Тяжелые (специальные)
Материалы для фрикционных накладок 289 8.2. Основные области применения асбофрикциониых материалов пар треиия Марка мате- риала ГОСТ или ТУ Связующее Область применения АГ-1Б 6КФ-58 6КФ-59 2-136 110-408 ТУ 38 11446—71 ТУ 38 11413—70 ТУ 38 11480—73 ТУ 38-5-559—69 ТУ 38 11429 —72 Каучуковое Формованные накладки барабан- ных тормозов легковых автомоби- лей 145-40 ТУ 38 1 1434—71 Комбиниро- ванное Формованные накладки дисковых тормозов легковых автомобилей 6КХ-1Б 6КХ-4Б 143 2-339 1-43-А 42-975 ТУ 38-5-560—69 ТУ 38-5-460—69 ТУ 38 11427—71 ТУ 38 11428-71 ТУ 11492—73 ТУ 11492—73 Каучуковое Формованные накладки барабан- ных тормозов грузовых автомоби- лей 2-61 ТУ 38 1 1472—72 То же Ретинакс А Ретинакс Б ГОСТ 10851—73 Смоляное Формованные накладки тяжело нагруженных колодочных и лен- точных тормозов ЭМ-1 ЭМ-2 ГОСТ 15960—70 Каучуковое Эластичные вальцованные наклад- ки колодочных тормозов подъемно- транспортных машин качества каучука и смолы в одной фрикционной композиции. По способу изготовления накладки из ФАПМ разделяют на формованные, вальцованные, тканые и прессованные. Формованные накладки имеют высокую износостойкость и стабильный коэффи- циент трения и применяются в тормозах железнодорожного подвижного состава и поездах метрополитенов, автотрактор- ных средств, строительно-дорожных и землеройных машин и т. д (табл 8 2). Вальцованные накладки отличаются повышенной эластичностью, возмож- ностью использования в тормозных устройствах с различным радиусом кривизны поверхности трения контр- тела, небольшой стоимостью. Недостат- ками их являются низкая прочность и теплостойкость Тканые накладки при высокой прочности имеют сравнительно низкую теплостойкость (табл. 8.3). Прессованные накладки из материа- ла на основе картона обладают невысокими коэффициентом трения, теплостойкостью и износостойкостью и считаются неперспективными [40]. Для предварительного выбора мате- риалов фрикционных накладок при проектировании узла трения тормоза можно пользоваться значениями пара- метров, приведенными на рис. 8 1 и в табл. 8.3, однако необходимо учитывать, что они несколько отличаются от фрик- ционно-износных характеристик натур- ного тормозного узла, зависящих от комплекса параметров режима работы и конструкции тормозного устройства. Обычно в натурном узле трения тормоза коэффициент трения и износ несколько ниже указанных на рис. 8.1 ив табл. 8.3. 8.2.2. Порошковые материалы Порошковые материалы, изготовляе- мые методами порошковой металлур- гии, по коэффициенту трения и износо- стойкости наиболее полно удовлетворя- ют современным требованиям к тяжело нагруженным тормозным устройствам.
... . ____________ 8.3. Средние значения физико-механических характеристик асбополнмерных накладок Характеристика Накладки вальцованные (эластичн ые) формованные на связующем каучуковом | комбинированном смоляном Твердость, НВ 16-27 17-50 47—48 2—3,5 Плотность, г/см3 2—2,5 2 —2,6 2,3—2,5 2,1 Предел прочности, МПа- при срезе 35,9—69,1 20,7—38,9 28—34,1 13,8 — 16,3 при сжатии 56,7—104,8 43,2—151,8 75,1—72,8 25—35 при изгибе 32,5—81,8 27,8—56,5 22—42,3 при разрыве 14,8—52,1 20,4—24,5 25,1—21,8 10,8—11,9 Модуль упругости при изгибе, МПа (38—50) 1 О’ (39—67)10’ 4 (69—75) IO" 4 (0,16—0,21) Ю^4 Удельная ударная работа, кДж/м2 3-12,3 2,1—5,8 2,5—6,4 23,4—24,2 Коэффициент трения 0.44—0,56 0,42—0,5 0,37—0,38 0,46—0,47 Износ, мм 0,07—0,17 0,09—0,28 0,13—0,24 0,07-0,18 Степень поглощения, % воды 0,1-0,88 0,2—0,7 0,2—0,3 0,4—0,6 масла 0.2—0,9 0,2—0,3 0,15—0,3 0,45—0,7 бензина 0,2-1,5 0,2—0,8 0,2-0,3 3,3—4,9 Удельная теплоемкость, 0,88—1,17 0,92—1,13 0,96—1 0 88 1 кДж/(кг- °C) Теплопроводность, Вт/(м-°С) 0.4—0,52 0,41—0,64 0,76—0,81 0,43-0,5 Тепловая усадка, % 0,24—0,63 0,11—0,55 0,38 — 0,45 0,33—1,3 Примечание Значения коэффициента трения и износа определены при лабораторных испытаниях на машине трения типа И-39 при и = 7,5 м/с, р = 0,27 МПа, 0 = 100 4-120 °C. 'акционные пары тормозных устройств Материалы для фрикционных накладок
292 Фрикционные пары тормозных устройств Из них изготовляют пары трения тормозов мощных машин при началь- ной скорости трения выше 50 м/с и давлении более 25 МПа при работе без смазочного материала и при скоро- сти выше 100 м/с и давлении более 70 МПа при работе со смазочным материалом. Различают материалы на железной и медной основах Железо и медь повышают прочность и фрикционно-из- носные свойства материалов. Мате- риалы на железной основе обычно применяют для тяжелых и сверхтяже- лых условий эксплуатации без смазоч- ного материала (см. табл 8 1), а на медной — для легких условий работы без смазочного материала и с ним Материалы на основе железа. В СССР из материалов на железной основе наибольшее распространение получили ФМК-8, ФМК-11, МКВ-50А и СМК (табл 8 4, 8 5) Материал ФМК-8 предназначен для работы в тя- жело нагруженных дисковых тормозах большой энергоемкости. Материал ФМК-И по сравнению с ФМК-8 имеет больший по значению и более стабиль- ный коэффициент трения, но обладает меньшей износостойкостью Материал МКВ-50Л для накладок дисковых тормозов обеспечивает высокую ста- бильность механических свойств при температуре до 600 °C, а по значению и стабильности коэффициента трения и по износостойкости превосходит 8.4. Параметры фрикционных материалов на основе железа Фрикционная пара Параметры режима испытаний /ер Ист Линейный ИЗЦОС (мкм) за одно торможение U, м/с р. МПа кДж/м2 1 накладки сз о н" о СМК-80 — сталь 38ХС 20 120 16 0,36 0,73 5 1 ФМК-11 — сталь 38ХС 20 120 16 0,21 0,7 30 — МКВ-50А — сталь 38ХС 20 120 16 0,29 0,74 7 1,5 СМК-80 — чугун СЧ 21 20 20 1,25 0,36 0,8 0,04 0,07 СМК-83 — чугун СЧ 21 12 40 4,5 0,37 0,8 0,8 0,2 МКВ-50А — чугун СЧ 21 12 40 4.5 0,35 0,8 0,6 0,5 8.5. Физико-механические показатели фрикционных материалов иа основе железа, используемых в парах трения без смазочного материала Показатель ФМК-8 ФМК-11 МКВ-50А СМК-80 Плотность, г/см3 Предел прочности, МПа- 7 6 5 5,9 при растяжении 90-100 55-65 30—40 40—50 при сжатии 450—500 300 — 350 155—210 150-200 Твердость, НВ 60—85 80—100 100 85-95
Материалы для фрикционных накладок 293 материалы типа ФМК. Материал на основе железа типа СМК отличается повышенным содержанием марганца, присутствием карбида и нитрида бора, карбида кремния и дисульфида молиб- дена. Модификации этого материала предназначены для применения в тяже- ло нагруженных дисково-колодочных, дисковых и ленточных тормозах. смазки, заключаются в высокой износо- стойкости, плавности нарастания тор- мозного момента, легкости и надеж ности охлаждения. Скорость в начале торможения достигает 100 м/с н более К "их недостаткам относятся низкий (0,08—-0,1) коэффициент трения, боль- шие габаритные размеры и высокое (до 700 МПа) давление. Коэффициент 8.6. Физико-механические показатели фрикционных материалов на основе меди для узлов трения, работающих со смазывающим материалом Показатель МК-5 ФАБ МП-11 М-88Б М-110 М 140 Плотность, г/см3 5,6—6,3 6—6,5 4,54 6,1 6,6 Предел прочности МПа: при растяжении 200—400 - — — - при сжатии 250—280 400-500 — — Твердость, НВ 15 — 45 60-100 15—20 30—40 45—50 Материалы на основе меди. Мате- риалы на основе оловянистой бронзы имеют высокую износостойкость, доста- точно высокий коэффициент трения и по сравнению с материалами на железной основе меньше изнашивают сопряженное контртело. Коэффициент трения материалов на медной основе в паре со сталью и чугуном в зависи- мости от режима трения составляет 0,23—0,5; максимально допустимая установившаяся объемная температура 200—300 °C [21, 59]. В некоторых тормозных устройствах применяют по- рошковые материалы на основе алюми- ниевых бронз. При плотности 6,0—6,5 г/см3 они имеют твердость НВ 60—80, предел прочности при изгибе до 300 МПа, при срезе до 200 МПа. Коэффициент трения мате- риалов на основе алюминиевых бронз в контакте со сталью составляет 0,3—0,33. Материалы для работы в условиях жидкостной смазки. Преимущества тор- мозных устройств с парой трения, работающей в условиях жидкостной трения фрикционных пар тормозных устройств при работе со смазочным материалом во многом зависит от конструкции смазочных канавок на по- верхности трения. Форма канавок определяет эффективность охлаждения поверхности трения и износ накладки 8.7. Фрикциоино-износные показатели порошковых фрикционных материалов., работающих со смазывающим материалом в паре со сталью 65Г Мате- риал Смазка Параметры режима испытаний / ср Износ (мкм) за 100 торможений V, м/с Р. МПа МК-5 ДП-8 15 145 0,06 0 4 МК-5 МТ-16П 20 380 0,05 1 4 ФАБ МТ-16П 20 380 0,04 6,5 ФАОБ МТ-16П 20 380 0,05 0,3 МК-5 МТ-16П 40 260 0,06 91 МК-1 МС-20 15 44 0,06 60
294 Фрикционные пары тормозных устройств При радиальных и наклонных канавках образуется клин из смазочного мате- риала, поэтому коэффициент трения фрикционной пары невысок Спираль- ные канавки способствуют повышению коэффициента трения при сравнительно малом износе сопряженной поверх- ности, но ухудшают условия подвода смазочного материала и охлаждения пары трения Максимальный коэффи- циент трения при малом износе и высо- кой эффективности охлаждения обеспе- чивается при использовании комбини- рованных спиральных и радиальных канавок. Диски с канавками такой формы рекомендуется применять в тя- жело нагруженных тормозных устрой- накладки толще другого). Накладки дисковых тормозов имеют плоскую поверхность трения разнообразной фор- мы. Накладки дисково-колодочных тор- мозов обычно делают с металлическим каркасом, дисковых тормозов — в виде колец, снабженных в ряде случаев направляющими выступами по внеш- нему или внутреннему радиусу. При наличии выступов нет необходимости в дополнительном креплении накладки, так как выступы располагаются в пазах корпуса тормоза и воспринимают дей- ствующие силы трения. Вальцованные накладки выпускают в отрезках длиной до 1000 мм, а также в виде ленты длиной до 8 м, со следующими шириной Ширина, мм . Толщина, мм . 30, 35 40, 45; 60, 65, 70, 50, 55 80, 90 5, 6 5, 6, 8 5, 6, 8, 10 100, 120 6, 8, 10 140; 160 8; 10 ствах Для образования устойчивой масляной пленки на поверхности трения к ней необходимо подвести не менее 0,07—0,08 сма/(см2-с) смазочного ма- териала. В целях улучшения тепло- отвода количество смазочного мате- риала следует увеличивать до 0,11 —0,13 см3/ (см2 • с). Физико-механи- ческие и фрикционно-износные показа- тели порошковых фрикционных матери- алов приведены в табл. 8.6 и 8.7. 8.3. КОНСТРУКЦИИ ФРИКЦИОННЫХ НАКЛАДОК Фрикционные накладки барабанных тормозов отечественных автомобилей представляют собой часть цилиндри- ческой обечайки с наружным диаметром 200—300 мм и углом обхвата 120—130°, шириной 30—50 мм и толщиной 4—6 мм. Диаметр рабочей поверхности накладок грузовых автомобилей составляет 350 мм и более, угол обхвата 120—140°, ширина 60—140 мм, толщина 16—18 мм. Для повышения равномерности изна- шивания по длине накладки тормозов грузовых автомобилей чаще всего вы- полняют серповидными (один конец и толщиной: В тормозных устройствах применяют механическое крепление, приклеивание и приформовывание фрикционных на- кладок к металлическому каркасу (ко- лодке, ленте, диску и т. п.). Большое распространение имеет механический способ крепления накладок заклеп- ками, болтами, винтами. Заклепочное соединение обеспечивает полное и надежное прилегание накладки к каркасу. Заклепки изготовляют из меди, латуни и алюминия. Наиболее качественным является крепление на- кладки медными заклепками. Латун- ные заклепки несколько уступают медным по пластичности, прочности и теплостойкости. - При использовании алюминиевых заклепок не исключено интенсивное изнашивание контртела при его кон- тактировании с головкой заклепки, так как поверхность алюминиевой заклепки окисляется с образованием корунда (АЬОз). Поэтому головка заклепки должна быть утоплена в на- кладке не менее чем наполовину тол- щины фрикционного материала.
Конструкции фрикционных накладок 295 8.8. Разметка отверстий для крепления накладок в тормозных колодках (по D1N 15435) П = 200 250 315 ООО 500 БЗО 710 мм Диаметр D тормозного шкива, мм Размеры, мм <31 аз Ь\ Ь2 В С1 С2 /* 200 35 70 8 2 15 250 .— — 30 45 90 8 2 15 315 75 .— 33 55 110 10 3 18 400 20 80 — 15 — 140 10 3 18 500 100 — 15 90 180 12 3 20 630 82 144 20 112,5 225 12 3 20 710 95 170 20 90 225 15 3 22 * I — первоначальная длина заклепки. Применяют заклепки с плоской го- ловкой, посадочная плоскость которой выполнена под углом 90° к стержню, и с конической головкой, посадочная плоскость которой выполнена кони- ческой с центральным углом 150°. По форме стержня различают за- клепки со сплошным, надсверленным и полым стержнем. Заклепки с полым стержнем более экономичны, но имеют малую прочность при работе на срез. Заклепки со сплошным стержнем по прочности не имеют преимуществ по сравнению с заклепками с надсверлен- ным стержнем, но хуже поддаются обработке при клепке. Центр заклепки должен отстоять от края накладки не менее чем на 15 мм; расстояние между заклепками не ме- нее 80—100 мм. В зависимости от раз- мера накладки число заклепок может быть различным. Рекомендуемая раз-
296 Фрикционные пары тормозных устройств ® © О © © © © 0 ® © © © а) © 0 0 0 © 0 0 0 0 ® S) Рис. 8.2. Последовательность крепления фрикционной накладки заклепками при числе рядов: а — четном, б — нечетном метка отверстий под заклепки крепле- ния накладок кранового колодочного тормоза (при d3 = 8 мм) приведена в табл. 8.8, последовательность уста- новки заклепок — на рис. 8.2. Если нельзя крепить накладки с по- мощью заклепок, используют болтовое соединение. При этом, чтобы исклю- чить возможность развинчивания бол- тов, рекомендуется смазывать их клеем, отверждаемым в холодном состоянии. Чрезмерная затяжка болтов может привести к появлению критических напряжений в накладке и к ее раз- рушению. На фрикционную накладку в процессе торможения действуют сдвигающие усилия, вызванные силами трения на поверхности скольжения. Им противо- действуют силы сцепления в зоне контакта накладки с металлическим каркасом колодки, поэтому крепежные элементы воспринимают лишь часть силы трения. Сдвигающее усилие за- висит от жесткости накладки и состоя- ния поверхности каркаса. Заклепки накладок из эластичного фрикционного материала его не воспринимают. Для заклепок накладок из жесткого мате- риала твердостью НВ 30—40 сдвигаю- щее усилие не превышает 20 % силы трения на поверхности скольжения, однако при неплотном прилегании накладки к колодке сдвигающее усилие возрастает до 90%. Расчет заклепоч- ного соединения накладки с колодкой приведен в работе [22]. Приклеивание накладок позволяет повысить срок службы фрикционной пары тормоза примерно на 30 %, так 8.9. Характеристики клеев Клей Область применения Условия склеивания Показатели клеевого шва Темпе- ратура, °C Время выдерж- ки, ч Максимальная рабочая темпе- ратура, °C Прочность, МПа при сдвиге при отрыве Л-4; К-153 Склеивание различных метал- лов между собой и с пласт- массами 20 24 60 6 13—15 Эпоксид П; ВК-1 150—200 1—5 100 12—34 45—50 ВК-32-ЭМ 100—150 1—5 150 14—21 45—90 ВС-ЮТ Склеивание металлов и неме- таллических материалов 180 1 300 13—18 60 Карбинол То же 60—70 6—8 60 12 24—32 ВК-2 Склеивание стали, стеклоплас- тиков и керамики 240—275 3 1000 15—25 22
Металлический элемент /контртело/ 291 как накладка может быть изношена до остаточной толщины 1—2 мм. Перед приклеиванием поверхность колодки необходимо подвергать гидропеско- струйной или дробеструйной обработке и обезжиривать. После нанесения клея колодку с накладкой в специальном зажиме помещают в нагревательную печь, где при определенной температуре происходит отвердение клея. Давле- ние при склеивании для различных клеев составляет 5—150 МПа. Область применения и режимы термической обработки некоторых клеев приведены в табл. 8.9. Приформовывание фрикционной мас- сы к каркасу имеет те же преимущества и недостатки, что и приклеивание. Для повышения прочности соединения в каркасе делают отверстия, в которые затекает формовочная масса. В наибо- лее ответственных случаях для увели- чения адгезионных свойств каркаса на его рабочую поверхность наносят слой клея, который просушивают перед приформовыванием накладки. 8.4. МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ (КОНТРТЕЛО) ФРИКЦИОННОЙ ПАРЫ Работоспособность и долговечность фрикционной пары тормоза во многом зависят от материала элемента, со- пряженного с фрикционными наклад- ками. В качестве материала контртел для работы в паре с ФАПМ, порошковы- ми материалами и металлами применяют преимущественно стали и чугуны, реже бронзы. Наибольшее распространение в качестве материалов контртел в тор- мозных устройствах получили углеро- дистые стали 20, 35, 45, 60Г и т. д. Преимущества их заключаются в прос- тоте изготовления контртел методами механической обработки, в высоких теплофизических свойствах и механи- ческой прочности. К недостаткам отно- сятся перекал и прожоги поверхности трения при работе в области высоких температур, усадка и коробление контр- тел. В некоторых случаях (в колодочных тормозах подъемно-транспортных ма- шин) контртела отливают из сталей 45Л-Ш, 55ЛгШ или ЗОГЛ. Стальные контртела подвергают термическому упрочнению, преимущественно путем закалки токами высокой частоты или сорбитизации. Для уменьшения трещи- нообразования вследствие многократ- ных тепловых и механических нагру- жений рекомендуется проводить пе- риодическую обкатку поверхности тре- ния роликом [1]. Снижению износа, трещинообразования и заедания спо- собствует наплавка поверхности трения контртела порошковой проволокой мар- ки ЗХ2В8 под слоем флюса АН-20. Контртсла с наплавкой проволокой можно изготовлять из низкоуглеро- дистой стали. Твердость поверхности трения стального контртела должна составлять не менее НВ 250. Условиям работы фрикционных пар без смазывания наиболее полно отве- чают легированные чугуны [59]. Луч- шими фрикционными свойствами обла- дают легированные чугуны перлитного класса, имеющие перлитно-графитовую структуру. При наличии в чугуне более 10 % феррита снижается коэффициент трения и появляется склонность к схва- тыванию сопряженных поверхностей. Наличие в чугуне свободного цементита (более 2 %) при эксплуатации тормоза приводит к появлению глубоких терми- ческих трещин, обусловленных разли- чием в коэффициенте линейного рас- ширения перлита и цементита. Макси- мальную износостойкость имеют чугу- ны, содержащие: углерода 2,8—3,1; фосфора 0,7—0,9; марганца 1,6—1,9; кремния 1,4—2,1 и серы не более 0,1 %. 8.5. РАСЧЕТ И ВЫБОР МАТЕРИА- ЛОВ ФРИКЦИОННОЙ ПАРЫ Размеры фрикционной накладки тор- моза рекомендуется определять исходя из условия обеспечения требуемого
298 Фрикционные пары тормозных устройств фрикционных материалов от температуры: / — тканый ФАПМ; 2 — формованный ФАПМ общего назначения, 3 — формо- ванный ФАПМ специального назначения срока службы при заданных режимах эксплуатации [40]. Площадь (см2) накладки Д[;=и7тп/(/Лдоп), где IV't п — полная работа трения, Дж; Ц — продолжительность единичного тор- можения, с; Мдоп — допустимая удельная мощность трения, Вт/см2 Толщина накладки b = ^оп/щц//(3600/р), где — число циклов торможения; i — заданный срок службы накладки, ч; /р— расчетная износостойкость материала накладки, Дж/см3 (рис. 8.3). При заклепочном креплении накладки полученную расчетным путем ее толщи- ну следует увеличивать вдвое, а при приклеивании — на 15—20 %. Средний радиус (см) трения на- кладки /^Ср = ЗОЛ^доп/ (л/рл), где л — частота вращения элемента пары трення, мин-1. Длина (см) накладки в зависимости от заданного центрального угла [3 (...°) 1 = лА?СрР/180. Ширина (см) накладки с учетом рассчитанной площади и длины В = Аа/1. Давление в фрикционной паре не должно превышать значений, приведен- ных в табл. 8.10 и 8.11. 8.10. Допустимые давления (МПа) в фрикционной паре колодочных и ленточных тормозов Материалы фрикционной пары Тормоз рабочий для огра- ничения скорости Сталь или чугун 1,50 1,00 по чугуну Сталь по стали 0,40 0,20 Тканый ФАПМ по 0,60 0,30 стали или чугуну Формованный ФАПМ по стали или 0,80 0,40 чугуну Эластичный ФАПМ 0,60 0,30 по стали или чугуну Основное влияние на фрикционно-из- носные характеристики фрикционной пары тормоза оказывают температур- ные параметры трения. Наиболее на- дежные результаты их расчета можно получить с использованием системы уравнений тепловой динамики тре- ния [40, 58]. Средняя температура поверхности трения при однократном торможении 8.11. Допустимые давления в фрикционной паре дисковых и конусных тормозов Давление, МПа Материалы фрикционной пары при отсутствии смазочного материала при пластичной смазке при смазывании погружением Закаленная сталь по закаленной стали 0,30 0,40 0,80 Сталь или чугун по чугуну 0,40 0,60 0,80 Сталь по бронзе 0,30 0,40 0,50 Тканые ФАПМ по мет алл у 0,30 0,60 0,80 Эластичные и фор- мованные ФАПМ по металлу 0,60 1,00 1,20 Порошковые фрикци- 0,80— 1.20- 2,00— онные материалы по металлу 1,20 1,50 5,00
Расчет и выбор материалов фрикционной пары 299 „ф-г 1 0tpW=“wC—[з т"+ 2ту—1 । 1 ---+" / тр-мр (“Л? Fo, т) I «П. / . j П [ I П[ = 1 где ат П; — коэффициент распределения теп- лового потока (индекс i= 1, 2, причем 1 — относится к металлическому контртелу, 2 — к фрикционной накладке), — коэф- фициент, учитывающий эффективный объем, участвующий в поглощении тепла, IV'-rn — полная реализованная работа тре- ния, Ь,—толщина элемента пары трения, Тд, — Ntty/ 1ГТ п — временный фактор мощ- ности трения (здесь Nt—функциональная зависимость изменения мощности трения); Fo( —число Фурье (Fof=a(/T/b,2); здесь а, — коэффициент температуропровод- ности), — временной фак- тор работы трения (здесь UZT—функ- циональная зависимость изменения работы трения), «I — число членов ряда, x — t/1Х — относительное время, Аа — номинальная площадь трения; Х( — коэффициент тепло- проводности Максимальная температура поверх- ности трения при однократном тормо- жении ^max “ (т) \,TAa'2,2f,piViAkdr где 0всп=-------гтг,--------m— — тем- Аг [4Х|й2/-4-Х2 (ndrVt) /2| пература «вспышки», возникающая при соударении микронеровностей сопряжен- ных поверхностей трения; здесь f{, р(, vt — текущие значения коэффициента трения, давления и скорости, Л* и Аг — контурная и фактическая площади контакта [60]; dr — диаметр среднего фактического пятна контакта Температура на любом расстоянии от поверхности трения zi элемента пары трения при повторно-кратковременном режиме торможения, когда теплоотда- чей за время трения можно пренебречь (число Фурье FoC Ю)» 2Т'/ V । , J О „ , ) —j-exp ( — л п\ го,т) cosnnig, Л / у «I il, I С4-, х W't пфу, true, exp (— /г,70хл) — exp ( — nikitg-J 1—exp(—Woxa) где bt — толщина элемента пары трения £,==z(//\ — относительное расстояние от поверхности трения; /е, = оЛ3еш/ (/л(с,) (здесь <д — коэффициент теплоотдачи; ДоеН( — площадь поверхности теплоотдачи, mi —масса теплопоглощающего элемента; с, — удельная теплоемкость); t0X1 — про- должительность охлаждения, tii —число последовательных торможений. Установившаяся объемная темпера- тура пары трения после /2-го тормо- жения 0/ ^тп(Жпн , , , м—i об у ==------- [ 1 ехр ( kt t о хл)] i ftl/Ct перед п-м торможением: Q,/ __ 'Х’Т П1 П Г exp ( kdoyLfl) ~| °бу т,с,- [1 — ехр ( —А?Лхл)1 ’ Эффективная толщина элементов пары трения Ф3ф = 1,73 т/а,+. Если фЭф> Ь/ф (где Ь:ф — фактическая тол- щина фрикционного элемента пары трения по ГОСТ 1786—80 и ГОСТ 15853—70), то Ь, = фф. При Ь„ф<Ь:ф принимают ф = фэф. С учетом значения 6,- число Фурье Ро, = а+/Ф2. При расчете рекомендуется поль- зоваться среднеэффективным коэффи- циентом распределения тепловых пото- ков, который для одного из элементов пары трения [40] Foi — F02 3FoM х Ь (1 — |0T(V + |-T,v + Fo,rr — '1 (1 /3-Л) (1 /3-FC, + А) .3 (1/3 + Л) (1/3-Foi - Л)
300 Фрикционные пары тормозных устройств где т, эф — масса эффективного теплопогло- щашщсго объема; m/D— масса условного эффективного дополнительного объема, учитывающего увеличение теплопоглощаю- щего объема за счет проникновения тепла в стороны от дорожки трения (рис. 8.5). В выражениях для расчета темпе- ратур пары трения учитывают реальные законы изменения мощности и работы трения. При неизвестных законах из- менения tiV и rlV/ расчет можно про- водить при постоянном значении коэф- фициента трения, который определяется по кривой фрикционной теплостойкости, приведенной в паспортах на фрикцион- ные материалы. При /' = /с|, -Л Inf FO,]}} где А = VFoT4- 1 /9 ; Со = = 1|>1/2*2?ч/ (Фу^М- Значения ат «2 можно определить в зависимости от Foi и Fo> и коэффи- циента а' (рис. 8.4) по формуле атп2= [1 + Си (1 —а')/«'] *'• Для другого элемента пары трения ГЛ и | — I ССт 112 • Коэффициенты ipv,- учитывают пони- жение температуры за счет распростра- нения тепла в стороны от дорожки или контурной площадки трения: фV,- = m, 3i!c,/\m, -^c. + Cl. 1Пюс'}/2’ ^ = 2(1-1) и т117 = т(2-т), ГДс fCp = 2tt/Tn/(pocwWr), здесь у() и — скорость и нагрузка, принятые при испыта- ниях фрикционных материалов на фрик- ционную теплостойкость. Характер изменения функций и при различных значениях п (где а — любое рациональное число) приведен на рис. 8.6. Для конкретного задания величин и тц/ необходимо знать реальный закон изменения мощности и работы трения при торможении. При экспериментальном определении закона изменения мощности трения достаточно определить tw = /,«//?, где t:lI — момент времени, когда мощность трения дости- гает максимума. Тогда значение п на- ходят по формулам п / (1 + п) = т m или 1 / (л + 1) = т ,п Рис. 8.5. Расчетные схемы для определения ф1( при контактировании накладки: а — по барабану; б — по диску
Расчет и выбор материалов фрикционной пары зог Рис. 8.6. Зависимости ты и от относительного времени т Характер изменения скорости трения в процессе торможения зависит от вида функций т^- и т^/ и определяется вы- ражением Uf — C't] ( 1 — T|p) ’ При линейном законе изменения Гд/ и Ilt/ Ui — V() (1 — т). Диаметр среднего пятна фактическо- го контакта для случая пластического контакта, который имеет место при интенсивном тепловыделении и харак- терен для узлов трения тормозных устройств, df = 8/-;/? 1М\'/2 / pi \1/2' V; / \НВ2,&()|/ суммарная фактическая площадь кон- такта где Г| и hlM — радиус и максимальная высота неровностей металлического эле- мента пары трения, vi и Ьщ ~ параметры кривой опорной поверхности жесткого элемента, НВ2( — текущая твердость мяг- кого деформируемого элемента (накладки)
302 Фрикционные пары тормозных устройств Коэффициент теплоотдачи при из- вестной установившейся температуре перед я-торможением при повторно- кратковременном режиме торможения и при /охл = const , mtCi , о' = ——ln /»всн<охл Массу теплопоглощающего объема т, определяют для элемента, оказываю- щего основное влияние на рост объем- ной температуры. Для колодочного тор- моза при Квз< 1 с асбофрикционными накладками массу т, определяют для металлического контртела (барабана), для дискового тормоза при Ааз=1 и использовании пары порошковый мате- риал— чугун в расчете используют массу всех дисков. Поверхность теплоотдачи (площадью Лве„) представляет собой всю свободную поверхность теплопоглощающего объе- ма, с которой.происходит теплоотвод в окружающую среду при разомкнутом тормозе. На основе расчета температур можно выяснить работоспособность фрикцион- ного материала в диапазоне допусти- мых температур и ориентировочный износ материала. При повторно-кратко- временном режиме торможения воз- можность применения определенного материала в узле трения тормоза определяется значением 0ОбУ. Так, мате- риалы на каучуковом связующем при объемной температуре более 300 “С разрушаются вследствие выгорания связующего. Материалы на смоляном связующем типа «Ретинакс» при 300—400 °C имеют минимальные зна- чения коэффициента трения, а при 450—600 °C и выше максимальные значения коэффициента трения и из- носостойкости. Порошковые материалы на железной основе при объемных температурах J00—200 °C интенсивно изнашиваются, но стабильно работают при температурах 300—600 °C [40, 58, 59]. Среднюю поверхностную температуру необходимо вычислять для оценки. изменений, которые могут произойти в поверхностном слое материала — об- угливания, растрескивания, выкраши- вания, коробления, выгорания связую- щего и т. п. Максимальная температура поверхности трения определяет харак- тер протекания физико-химических про- цессов на пятнах фактического кон- такта, а также значение износа. Зная величину 0,- (т), можно по кривой фрикционной теплостойкости оценить коэффициент трения и износ материала. Если расчетные значения температур выше допустимых, то необходимо уве- личить площадь трения, толщину элемента пары трения (если она меньше б9ф), применить более теплоемкие и теплопроводные материалы или кон- структивные меры принудительного охлаждения фрикционной пары тор- моза [1 ]. х Окончательные сведения о работоспособности проектируемого узла трения тормоза могут быть полу- чены только но результатам всесторон- них лабораторных, стендовых и экс- плуатационных испытаний. 8.6. ЛАБОРАТОРНЫЕ и стендо- вые ИСПЫТАНИЯ ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ Лабораторные и стендовые испыта- ния тормозных устройств отличаются по степени точности воспроизведения эксплуатационных режимов торможе- ния. Лабораторные испытания проводят на модельных образцах (согласно РТМ 6—60 — торцовая схема, образец с наружным диаметром 28 мм, внутрен- ним — 20 мм и высотой — 15 мм) пар трения на специальных лабораторных машинах трения [40, 58]. При лабо- раторных испытаниях реальные процес- сы торможен’ия моделируют с приме- нением аппарата теории подобия и фи- зического моделирования [58, 60] Уравнения подобия обычно решают относительно комплекса геометрических размеров модели и натуры:
Контроль технического состояния 303 8.12. Формулы для расчета параметров режима модельных испытаний Формулы Дополнительные условия испытаний Область применения системы масштабных коэффициентов Подобие соблюдается при ра- венстве градиентов темпера- Моделирование процессов трещи- нообразования при экстремаль- N'=HC'r'' тур модели и натуры. Для по- лучения равенства температур ных по температуре условиях ддя фрикционной пары. Одновре- необходимо обратить внима- менпо моделируются коэфф ициеп- ние на условия теплоотдачи ты трения и износ без масштабных коэффициентов. Рекомендуется только при испытании тяжело нагруженных тормозных устройств с' — V N' = KCl'3 IV"I„=W',„C;'2 l' = IC'/s Температурные факторы и удельная мощность трения Рекомендуется для испытаний тя- жело нагруженных тормозных натуры и модели одинаковы. Интенсивность изнашивания рассчитывают с учетом мас- штабного коэффициента устройств повторно-кратковремен- ного режима торможения v- = i>c;/e Для подобия натуры и моде- Рекомендуется для испытаний на ли необходимо использовать трение и износ легко- и средне- Л" = УС,!/8 одинаковые материалы. Мас- штабный коэффициент пере- нагруженных тормозных устройств, работающих в повторно-кратко- f = t хода для интенсивности из- нашивания равен Сг/б временном режиме торможения Ля | А $2 Аа\Лл2 S|S2 где Д([| и ЛП2 — номинальные площади трения первого и второго элементов пары (штрих относится к модели); s==XBel,/P— отношение площади теплоотдающей по- верхности Ла{.и фрикционного элемента к его объему V Формулы для расчета параметров режима модельных испытаний приве- дены в табл. 8.12. Стендовые испытания тормозных уст- ройств выполняют на стационарных установках, позволяющих воспроизво- дить реальные значения основных па- раметров режима работы фрикционной пары. При этом преимущественно ис- пользуют инерционные стенды. Ужесто- чение режимов с целью ускорения испытаний, нсучет взаимосвязи не- скольких тормозных устройств, уста- новленных па одном реальном меха- низме, например автомобиле, изолиро- ванность фрикционной пары от реаль пой машины определяют некоторую условность стендовых испытаний Окон чательно оценивают работоспособность фрикционной пары по результатам эксплуатационных испытаний в полевых или реальных условиях эксплуата- ции [40]. 8.7. КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ФРИКЦИОННОЙ ПАРЬ! Повышение надежности тормозных устройств экономически целесообразно только для определенного предела, поскольку она связана степенной зави- симостью со стоимостью тормоза. В про- цессе эксплуатации тормоза важную роль играет сохранение параметров надежности тормозных устройств, при- нятых при конструировании н достигну- тых при изготовлении В большинстве конструкций визуаль- ный контроль технического состояния фрикционной пары затруднен, и оценить ее фактическое состояние можно лишь' после частичной разборки тормоза пли с использованием инструментальных
30 4 Фрикционные пары тормозных устройств средств диагностирования. Последнее предусматривает прогнозирование ре- сурса работы фрикционной пары на основе экстраполяции данных об изме- нении структурных параметров тормоза. Первая задача диагностирования — выявление неисправности совпадает с основной задачей контроля При этом, как правило, применяют методы и сред- ства, позволяющие оценить состояние объекта без его разборки. В общем случае инструментальные средства обеспечивают автоматизиро- ванный сбор информации о текущих значениях износа и разовую выдачу сигнала о достижении предельного уровня контролируемой величины К контрольным устройствам относятся датчик износа, преобразователь и инди- катор контролируемой величины. В ка- честве датчиков износа фрикционных накладок используют изолированные контакты, выключатели, биметалли- ческие элементы и т. п. Преобразова- тели служат для оценки неэлектри- ческих величин (длин, перемещений) в общем случае электрическими мето- дами. Индикаторами контролируемых величин являются сигнальные лампы, акустические и электроизмерительные приборы. Сигнал об износе фрикцион- ной накладки может выдаваться не- прерывно, нарастающим итогом или дискретно (датчики предельного из- носа). Устройство для непрерывного кон- троля износа (рис. 8.7, а) содержит стержень 1 и изолирующую втулку 2. Стержень выполнен из электропровод- ного материала с большим удельным сопротивлением, например из графита. В электрическую схему устройства (рис. 8 7, б) входит стабилизированный источник питания 5, сигнальная лампа 3 и амперметр 4 .Шкала амперметра отградуирована в длинах стержня. По мере изнашивания накладок со- вместно со стержнем сопротивление стержня уменьшается При этом про- порционально износу накладок изме- няются и показания амперметра > Преимущественное распространение в тормозных ' устройствах получили дискретные датчики контроля предель- ного износа накладок Они обеспечи- вают совместный контроль предельного значения установившейся температуры и износа или сигнализируют только о предельном износе накладок [61]. Индикатор контролируемой величины может быть пассивным (световым, звуковым) или активным, с непосред- ственным воздействием на систему управления механизмом. Устройства для дискретного контроля износа накладок могут выдавать сигнал о износе при замыкании (рис. 8.8, а) или размыкании (рис. 8 8, б) электрической цепи. Датчик (рис. 8.8, а) содержит изолирующую втулку 1 с токопроводя- Р ис. 8./. Устройство для непрерывного контроля линейного износа фрикционной накладки: а—схема установки датчика износа; б—электрическая схема контроля износа
Контроль технического состояния 305 Рис. 8.8. Устройство для дискретного контроля износа накладки: а — схема установки датчика износа, срабатывающего при замыкании электрической цепи, б — электрическая схема устройства: в — схема установки датчика, срабатывающем о при размыкании электрической цепи; г — общий вид датчика щим стержнем 3, ввернутую резьбовой частью 6 в отверстие в тормозной колодке 5. Стержень крепится во втулке с помощью гайки 2 и снабжен провод- ником 4, соединяющим его с электри- ческой цепью устройства. При предель- ном износе накладки 7 стержень 3 вступает в контакт с тормозным шкивом 8, замыкая электрическую сигнальную цепь. При этом загорается лампа 9, сигнализируя о предельном износе накладки 7. Датчик, сигнализирующий о предель- ном износе накладки при размыкании электрической цепи (рис. 8.8, в и г), имеет проводник 11, установленный в изоляционной втулке 10 и включенный в электрическую цепь устройства (рис. 8.8,6). При предельном износе накладки 7 проводник И (рис 8 8, г) вступает в контакт с тормозным шкивом и истирается. Электрическая цепь устройства размыкается, и лампочка 9 гаснет, сигнализируя о предельном из- носе накладки 7. Для контроля предельного значения установившейся температуры накладок применяют биметаллические элементы, установленные в пазах на нерабочей стороне накладок. Чтобы предотвратить повреждения поверхности трения контр- тела, токопроводящие датчики износа рекомендуется выполнять из относи- тельно Мягкого материала: графита, меди, Одова, специальных припоев Одним из способов визуального кон- троля и3носа является размещение специального красителя на уровне
306 Фрикционные пары тормозных устройств предельного износа в теле накладки при ее изготовлении. При достижении предельного износа накладки краситель окрашивает поверхность трения контр- тел а. Кроме того, для визуального кон- троля износа накладок тормоз может снабжаться указателем износа, напри- мер в виде движка, закрепленного на тормозной колодке, и линейки с деле- ниями, установленной на неподвижном корпусе тормоза. Звуковая сигнализация о предельном износе накладок может быть обеспечена без применения преобразователя меха- нических перемещений колодки в элек- трический сигнал. Например, звуковое устройство выполняется в виде фасон- ного элемента, закрепленного на тор- мозной колодке. При достижении пре- дельного износа накладки элемент выступает за активную зону накладки, контактирует с контртелом и издает звуковой сигнал. В ряде случаев датчиками предель- ного износа накладок являются конеч- ные выключатели, на которые воздей- ствует привод тормоза При предельном увеличении хода привода конечный выключатель замыкает электрическую цепь и сигнализирует о предельном износе накладок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ I Александров М. П. Тормоза подъемно- транспортных машин. М.: Машиностроение, 1976 383 с. 2 Анохин В. И. Отечественные авто- мобили. М. Машиностроение, 1977. 592 с. 3 Армейские автомобили1 Конструкция н расчет/М. М. Запрягаев, Л. К-‘ Крылов, Е И Магидович и др. М.: Воениздат, 1979, ч. 2 479 с. 4 Базанов А. Ф., Забегалов Г. В. Самоходные погрузчики. М : Машинострое- ние, 1979 406 с 5 Безопасность подземных работ в горно- рудной и нерудной промышленности. Киев: Техшка, 1979. 288 с. (Сборник официаль- ных материалов) 6 . Беркович Ф. М., Жуков Ф. Н. Примене- ние гидрозамков в гидроприводах строи- тельных и дорожных машин.-— Строитель- ные и дорожные машины, 1976, № 3, с 27-28 7 Борисов С. М. Повышение долговеч- ности фрикционных муфт механизмов реверса строительных машин М •. ЦНИИТЭстроймаш, 1970 60 с 8 Борисов С. М. Фрикционные муфты и тормоза строительных и дорожных машин М • Машиностроение, 1973 168 с 9 Власов В. И., Свистунов В. Е. Расчет и проектирование тормозов с шарнирно-ко- лодочными лентами.-— Кузнечно-штампо- вочное производство, 1968, № 2, с. 21 — 24. 10 . Влияние жесткости деталей на рабо- чий процесс и показатели тормозных меха- низмов/Б Б Генбом, В Н Кобылянский, А. М. Кизман и др.— Автомобильная про- мышленное! ь, 1969, № 6, с. 20—22 11 ВНИИПТМАШ. Расчеты крановых механизмов и их деталей М.: Машино- строение, 1971. 495 с. 12 Вольченко А. И., Замора Ю, С. Ба рабанно-колодочные тормозные устрой- ства Львов Вища школа, 1980 108 с 13 . Гавриленко Б. А., Минин В. А., Оловяников Л. С. Гидравлические тор- моза. М.: Машгиз, 1961 244 с. 14 Генбом Б. Б., Гута А. И. К вопросу об оценке свойств по перспективности колодочных барабанных тормозных меха- низмов — Автомобильная промышленность, 1972, № 6, с. 16—22 15 Гидравлика, гидромашипы и гидро- приводы/? М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др М : Машиностроение, 1982, 423 с 16 Гуревич Л. А., Меламуд Р. А. Тормозное управление автомобиля. М.. Транспорт, 1978 152 с 17 . Дьячков Н. К- Гидродинамические тормоза-замедлители самоходных скрепе- ров.— Строительные и дорожные машины, 1973, № 6, с. 25—26. 18 . Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом М.: Недра, 1972. 319 с. 19 . Ермишкин В. Г. Техническое обслу* живание лифтов. М.: Недра, 1977. 326 с. 20 . Ерофеев Н. И. Предохранительные и сигнализационные устройства кранов М.: Машиностроение, 1980 J52 с 21 . Зверев И. И., Кокоиин С. С. Проекти- рование авиационных колес и тормозных систем М.: Машиностроение, 1973. 222 с. 22 . Зиновьев Е. В., Чичинадзе А. В. Физико-химическая механика трения и оценка асбофрикционных материалов М.. Наука, 1978 204 с. 23 Иноземцев В. Г. Тормоза железно- дорожного подвижного состава М.: Тран- спорт, 1979 424 с 24 . Каледин Н. В., Кравцов С. Л., Гребенников Ю. В. Тормозные устройства шахтных подъемных машин Киев. Техшка, 1982 НО с. 25 . Карлышев Н. С. Тормозные устрой- ства шахтных подъемных машин М . Недра, 1968. 248 с 26 . Кожевников С. И. Еснленко Я. И., Раскин Я. М. Механизмы. Справочное пособие М' Машиностроение, 1976. 784 с 27 Коконнн С. С., Германчук Ф. К. Исследование эксплуатационных характе- ристик многодисковых нагруженных тор- мозов — В кн Расчет и испытания фрик- ционных пар. М: Машиностроение, 1974, с. 135—145 2'8. Колесные автомобили высокой про- ходимости/И. В Гринченко, Р А, Розов, В. В. Лазарев и др. М Машиностроение, 1967 239 с. 29 . Крылов В. И., Клыков Е. В., Ясен- це в В. Ф. Автоматические тормоза. М Транспорт, 1973. 256 с 30 . Ломакин Ю. А. Мембранные пневмо- приводы.— Строительные и дорожные ма- шины, 1976, № 5, с 21—23 31 Машины непрерывного транспор- та/Под ред. В. И Плавинского М.. Машиностроение, 1969. 720 с. 32 . Мащекко А. Ф. Методика расчета колодочных тормозов — Автомобильная промышленность, 1968, № 2, с 13—15-
308 Список литературы 33 Машенко Л. Ф., Розанов В. Г. Тормозные системы автотранспортных средств М Транспорт, 1972. 144 с. 34 Метлюк Л. Ф. Исследование и расчет тормозных механизмов — Автомобильная промышленность, 1968, № 4, с. 21—24; № 5, с 20—21. 35 . Москаленко В. В. Электродвигатели специального назначения М : Энергоиздат, 1981 104 с 36 . Одноковшовые экскаваторы и само- ходные краны с гидравлическим приво- дом/И Л Брркман, А. А. Буланов, А В Раннев и др М.' Машиностроение, 1971. 304 с 37 Остапенко В. И. Мотор-толкатели центробежного типа М • Машиностроение, 1978 216 с 38 Павлов Н. Г. Лифты и подъемники. Л Машиностроение, 1965. 204 с 39 Подгорный Ю. П. Гидравлические приводы средств наземного обслуживания самолетов М • Транспорт, 1980. 189 с. 40 Полимеры в узлах трения машин и приборов Справочнйк/Под ред. А. В Чичи- надзе М • Машиностроение, 1980 208 с 41 Поляков В. С., Барбаш И. Д. Муфты. Ли Машиностроение, 1973 336 с. 42 . Поляков В. С., Барбаш И. Д., Ряховский О. А. Справочник по муфтам. Л • Машиностроение, 1979. 344 с 43 Попова Е. Н. Грузоупорные тормо- за электродвигателей — Вестник машино- строения, 1973, № 4, с 32 44 Погрузочно-разгрузочные машины и складское оборудование промышленных предприятий/Под род Я Л. Немец. М/ Машиностроение, 1970 526 с. 45 . Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах М Недра, 1976 400 с. 46 . Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт М ' Недра, 1976 303 с 47 Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов М.. Металлургия, 1981 168 с 48 Правила устройства и безопасной эксплуатации грузовых подвесных канат- ных дорог (ГПК.Д) М : Недра, 1973 30 с. 49 . Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов М ' Недра, 1971 96 с. 50 . Правила устройства и безопасной эксплуатации пассажирских подвесных ка- натных дорси (ППКД) М. Металлургия, 1975 56 с 51 Правила устройства и безопасной эксплуатации эскалаторов М Мсталлур гия. 1980 32 с 52 Приводы колодочных тормозов подъе ио-тр испортных машин/Э М Гу- сельников, А А Четнн, Ю. Я Яковлев и др — Строительные и дорожные машины, 1974, № 12, с 5—6 53 . Спиваковский А. О., Дьячков В. К. Транспортирующие машины М Машино- строение, 1983 487 с 54 Справочник по кранам Т 2 Харак- теристики кранов, крановые механизмы, их узлы и детали, техническая эксплуа- тация/Под ред А И Дуксльского 2-е изд., перераб и доп. Л . Машиностроение, 1973. 472 с 55 Справочник по тормозам/В И Кры- лов, А Н Перов, А К Озолнн и др М . Транспорт, 1975 448 с. 56 . Татур О. Н. Электромагнитные порошковые муфты М Машгиз, 1963. 217 с 57 . Траубе Е. С., Найденко И, С. Тормоз- ные устройства и безопасность шахтных подъемных машин. М : Недра, 1980. 256 с. 58 Трение, изнашивание и смазка Справочник Т 2/В. В. Алисин, Б М. Ас- ташкевич, Э Д Браун и др , Под ред И В Крагельского и В В. Алисина М : Машиностроение, 1979. 358 с. 59 Федорченко И. М., Крячек В, М., Паиаиоти И И. Современные фрикционные материалы Киев Наукова Думка, 1975 334 с ' ' 60 Федосеев В. Н., Александров М. П. Физическое моделирование износа при нестационарном внешнем трении — Вест- ник машиностроения 1976, №10, с 16—20 61 Федосеев В. Н. Дисково-колодочные тормоза подъем но-транспортных машин. М: НИИипформтяжмаш, 1978, вып 6—78—30 56 с 62 Федоренко И. А., Здоренко С. В., Оренбойм Б. Д. Тормозные устройства с блоком перепускных клапанов—Строи- тельные н дорожные машины, 1975, № 5, с 17-19. 63 Шутов Е. П. Автоматическое регули- рование электрического привода торможе- нием с помощью вихревых токов в меха- низмах крапа KONE.— Строительные п до- рожные машины, 1976, № 1, с. 26 —27t 64 Щетнннна Т. А. Электропривод с индукционными муфтами и тормозами- М Энергия, 1971 158 с. 65 Электрооборудование кранов/ А П Богословский, Е М Певзнер, Н Ф Семерки и др М Машиностроение. 1983 .310 с
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ А Аккумулятор пружинный 280 Барабан тормозной 97 --- конструкции 98 Г Гидропреобразователь 281 Гидроцилиндр приводной 99, 268 гост 103—76 124 гост 1451—77 10 гост 1786—80 153 гост 4364—81 276 гост 4365—67 276 гост 10299—80 125 гост 10303—80 125 гост 10851—73 289 гост 12016—66 278 гост 12638—80 124 гост 12643—80 124 гост 12644—80 124 гост 13994—81 13 гост 15467—79 286 гост 15960—79 289 гост 19903—74 124 гост 19904—74 124 гост 21464—76 201 гост 22895—77 24 гост 25835—83 9 Д Давление 287, 298 Диск тормозной 176 3 Зажим клещевого типа 167 Зазор — осевой 131 — установочный 39, 166 Замедление допускаемое 10, И, 14, 16 Замыкание тормоза • — грузовое 28, 31 — пружинное 28, 36 Захваты рельсовые 232 — расчет 238 И Износ фрикционной накладки компенсация 166 — контроль 305, 306 — моделирование 303 Износостойкость — фрикционных пар 286 — шарнирного сочленения 63 К Колодка тормозная 68, 91 — крепление 91, 156 --- жесткое 157 — —- шарнирное 158 ---— барабанных тормозов 68 Коэффициент — запаса торможения 7 —12 — использования энергии 280 — относительного хода пневмокамеры 280 — относительной чувствительности ба- рабанного тормоза 71 — самоусиления барабанного тормоза 71 — — дисково-колодочного тормоза 176 — теплоотдачи 299, 302 — трения 70, 176, 225, 286, 297 ---- качения 10 ----в подшипниках 10 — эффективности барабанного тормоза 70 Компенсаторы износа автоматические 165’ Компоновка тормозов в машинах 93 Кулак разжимной 99 Л Лента тормозная 123 ---- размеры 128 Ловите л и — плавного торможения (клиновые) 223 ---- расчет 225 ----с постоянным усилием торможения 223, 224 ----с постоянно возрастающим усилием торможения 223, 227 — резкого торможения (эксцентриковые) 223 ---- расчет 224 М Материалы фрикционные — асбополимерные 287 ---- области применения 288, 289 — порошковые 289 ----для работы в условиях жидкой смазки 293 на основе железа 292 на основе меди 293 — физико-механические свойства 286, 287, 290, 292, 293 Момент — изгибающий 27 — сопротивления 27 — тормозной 6, 31 Мощность — торможения 7 — трения 299 Муфта втулочно-пальцевая 61 ----параметры 64 Н Накладка фрикционная — конструкция 294 — несимметричность положительная 71 отрицательная 71 — расчет 297 — способы крепления 294 О Остановы — домкратные 231 — катковые 232 — кулачковые 23I — фрикционные 217 ---- параметры 218 — — расчет 221—223 роликовые 217 -------- эксцентриковые 222 — храповые 206
---- параметры зацепления 21. ---- профиль храповика 210 ---- расчет 210, 216 -----с бесшумной собачкой 208 П Пара фрикционная — контроль технического состояния 303 — металлический элемент 297 — общие сведения 286 — расчет 297 Площадь — активная диафрагмы 274 278 — накладки 298 — поршня цилиндров 274 Пневмокамера тормозная 278 — параметры 280 Пневмоцилиндр тормозной 277 Подшипники металлофторопластовые 61 — размеры 66 Поверхность трения 130, 297 — средняя температура 299 Показатель самоусиления тормоза конст- руктивный 70 Привод тормозов — гидравлический 268 ----насосный 245, 275 ----объемный 245, 268 ----расчет 270 ----"с усилителем 271 — механический 244, 283 ---- расчет 283 ----рекомендации по проектированию 285 — от серводвигателя 244, 267 — пневматический 245, 275 — пневмогидравлический 245, 281 — электрогидравлический 63, 253 — электромагнитный 246 — электромеханический 262 Путь торможения кабин 223 Р Работа трения 298 Регуляторы зазоров автоматические 101 С Самоусиление — барабанного тормоза 71 — днеково-колодочиого тормоза 176 Серводвигатель приводной 267 Сила трения 287 Сочленения рычагов шарнирные 61 Стабильность работы тормоза 68, 71 Т Тормоза — камерные 104 — классификация 5 — колодочные ----комбинированные 27, 56 ----с внешним расположением колодок 27 -------- нормально закрытые автоматиче- ского действия 27 ---------с грузовым и пружинно-грузо- вым замыканием 31 ---------с пружинным замыканием 36 ---- специального исполнения --------одноколодочные 58 ---------двуступенчатого торможения 59 •----с внутренним расположением коло- док 67 -----герметичные 94 ----- стопорные 27 ----- управляемые 27, 54 — ленточные 108 -----с внутренней лентой 1 19 -----с наружной лентой 108 ----- двустороннего действия 108, 119 -----дифференциальные 108, 117 ----- простые 108, 117 -----суммирующие 108, 118 — ленточно-колодочные 120 — параметры 33, 36, 38, 42, 46, 51, 94 108, 116, 142, 145, 152, 166, 169, 171, 174 — расчет 28, 29, 72, 116, 133, 149, 153 — с осевым нажатием 129 ----- дисковые 129 ----- однодисковые 129 -----многодисковые с усилением 129, 147 -----многодисковые без усиления 129 --------- шинно-пневматические 146 ----автоматические (грузоупорные) 129, 150 -----дисково-колодочные 129, 156 — -------с силовой скобой 159 ---------с передаточной рычажной сис- темой 167 --------- специального исполнения (с са- моусилением) 173 ----- конусные 135 Толкатели — магнитогндравлические 242, 262 — электрогидравлические 41, 242, 253 ----- параметры 257, 260 ----- размеры 255 — электромеханические 47, 242 ----- винтовые 243, 266 ----- параметры 267 ------ центробежные 242, 262 ----- расчет 264 Трение 287 У Угол обхвата тормозного шкива 108, 111, 125 Усилитель — вакуумный 271 — гидровакуумный 271 — пневматический 271 Устройства — противоугонные 231 — разжимные 99 ----- клиновые 100 — регулировочные 101 Уравнение тепловой динамики трения 299 Ч Чувствительность тормоза 71 LU Шкив тормозной 59 Э Электромагниты — выбор 252 — переменного тока 249 — постоянного тока 246 Элементы тормозов 59, 97 Эффективность тормоза 68
Предисловие . 1. Общие сведения ОГЛАВЛЕНИЕ 1.1. Классификация тормозов и требования к тормозным устройствам . . . . . 1 2 Основные параметры тормоз- ных устройств . . . . . 2. Колодочные тормоза . 2 I. Общие сведения 2 2 Тормоза с внешним распо- ложением колодок 2 3. Тормоза с внутренним распо- ложением колодок 2.4. Камерные тормоза 3. Ленточные тормоза 3.1 Общие сведения 3 2. Тормоза с наружной лентой 3 3. Тормоза с внутренней лентой 3.4 Ленточно-колодочные тормо- за ................... 3 5., Шарнирно-колодочные тор- моза 3 6. Тормозные ленты 3 6. Остановы, ловители, лротиво- 5 угонные устройства 6 1. Остановы 6 2. Ловители лцфтов и подъем- 5 ников ... . . . . 6 3 Противоугонные устройства 6 7. Приводы тормозов........... 7.1. Сравнительный анализ при- 27 водов различных типов . 7 2. Электромагнитный привод 27 7 3. Электрогидравлический при- вод . 67 7 4. Электромеханический привод 104 7 5. Объемный гидравлический привод 108 7_б_ Пневматический привод Ю8 7.7. Пневмогидравлический при- 108 вод 119 7.8 Механический привод 206 206 223 231 242 4. Тормоза с осевым нажатием 4 1. Общие сведения . 4.2. Конструкции тормозов . 4.3. Дисково-колодочные тормоза 5. Тормозные устройства для регу- лирования и ограничения скорости 5 1. Механические тормозные устройства ; 5 2. Электром агнитные тормозные устройства .................... 5 3 Гидравлические тормозные устройства 120 8. Фрикционные пары тормозных устройств . 122 8 1. Общие сведения 123 8.2. Материал для фрикционных накладок ... 129 8 3. Конструкции фрикционных 129 накладок . 135 8 4. Металлический элемент 156 (контртело) фрикционной па- ры . . 8.5 Расчет и выбор материалов фрикционной пары 178 8 6. Лабораторные и стендовые испытания тормозных 178 устройств 8 7. Контроль технического со- 1 S3 стояния фрикционной пары Список литературы 189 Предметный указатель 242 246 253 262 268 275 281 282 286 286 287 294 297 297 302 303 307 309
Михаил Павлович Александров, Анатолий Григорьевич Лысяков, Вячеслав Николаевич Федосеев, Михаил Васильевич Новожилов ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА Справочник Редакторы И. Н. Якунина, Н. К. Петрова Художественный редактор Ю. Г. Вороичнхин Переплет художника Р. А. Казакова Технические редакторы Т. С. Старых, Т. И. Андреева Корректор А. П. Сизова ИБ № 3519 Сдано на фотонабор 19.12 83. Подписано в печать 18.12 84. Т-2441 1. Формат 60Х90'/1б. Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная Печать высокая. Усл. печ. л. 19,5. Усл. кр.-отт. 19,5. Уч.-изд. л. 24,5. Тираж 25 900 экз. Заказ 895. Цена 1 р. 60 к. Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Стромынский пер , 4. Фотополимерные формы изготовлены в Ленинградской типографии № 2 головном предприятии ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техни- ческая книга» им. Евгении Соколовой Союзлолиграфпрома при Государственном коми- тете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 198052, г. Ленинград, Л-52, Измайловский проспект, 29. Отпечатано с фотополнмерных форм в Ленинградской типографии № 6 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Союзлолиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам изда- тельств, полиграфии и книжной торговли. 193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.

ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА SHEBA.SPBPU/ZA Хочу всё знать (теория) ЮНЫЙ ТЕХНИК (ПРАКТИКА) ДОМОВОДСТВО (УСЛОВИЯ)