Тормоза и остановы. (Лекция № 3) презентация

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

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

Согласно правилам Гостехнадзора механизмы подъёма груза и изменения вылета стрелы с машинным приводом должны быть снабжены нормально-замкнутыми тормозами.
Применение других тормозов в этих механизмах не допускается

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

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

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

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

Расчёт останова на прочность
ведут на контактное смятие
где Е – приведённый модуль упругости контактирующих элементов.
При линейном контакте роликов для деталей из качественных сталей принимают

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

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

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

Проверка зуба по напряжениям изгиба
При m < 6 мм зуб проверяют по напряжениям изгиба
где Ми = Ft · h ; ,
h = m - расстояние от вершины зуба до плоскости излома;
а = 1,5 m – высота расчетного сечения храпового колеса.
Напряжение в опасном сечении собачки
где - запас прочности

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

Cхема действия сил в ленточном тормозе
Принцип действия ленточного тормоза
основан на законе трения гибкой нити
(ленты) о цилиндр.

Простой ленточный тормоз
Применяются в механизмах, где не требуется одинаковый тормозной момент при вращении шкива в обе стороны

Принимают = (2,5…3) ; = 30…50 мм.
Eсли , то ,
происходит самозатягивание ленты.
Условие нормальной работы тормоза
без самозатягивания
>
Дифференциальный ленточный тормоз
Недостатки:
резкое захватывание шкива;
слабое торможение при изменении шкива;
повышенный износ тормозной накладки и шкива.
Применяются очень редко.

Суммирующий ленточный тормоз
При = тормозной момент не зависит
от направления вращения шкива.
Применяют в механизмах, где требуется постоянный тормозной момент при прямом и обратном направлениях вращения вала (механизмы передвижения и поворота).

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

Кинематическая схема короткоходового колодочного тормоза с электромагнитом
1 – тормозная колодка;
2 – демпфирующая пружина;
3 – рабочая пружина;
4 – тормозной шкив;
5 – фрикционная накладка;
6 – электромагнит привода;

Колодочный тормоз типа ТКТ
с электромагнитом
1, 5 – вертикальные рычаги;
2 – скоба;
3 – короткоходовой электро-магнит;
4 – якорь;
6 – болт;
7 – пружина;
8 – шток;
9 – вспомогательная пружина;
10 – основание;
11 – колодки

Кинематическая схема длинноходового колодочного тормоза с электрогидравлическим толкателем
1 – колодка;
2 – фрикционная накладка;
3 – шкив;
4 – рабочая пружина;
5 – двигатель электро-гидравлического толкателя;
6 – гидроцилиндр электро-гидравлического толкателя;

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

Тормоз с электрогидравлическим толкателем

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

Проверка выбранного тормоза
Тормоза проверяют по:
времени торможения, замедлению и тормозному пути.
Время торможения
где - общий маховой момент
движущихся масс механизма подъема, кг·м2;
(m · D2)1 - маховой момент вращающихся масс, кг·м2 ;
- маховой момент груза, приведенный к
валу тормозного шкива, кг·м2 .

Замедление при торможении
- для монтажных кранов
- для перегрузочных кранов.
Тормозной путь груза

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

СХЕМЫ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНОВ
1 – электродвигатель;
2 – муфта;
3 – редуктор;
4 – вал;
5 – тормоз
с тихоходным валом
с быстроходным валом
с раздельным приводом

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

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

КОЛЕСА ТЕЛЕЖЕК БЕЗРЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА
а – гладкое металлическое; б – металлическое с канавкой;
в – с резиновой шиной

ФОРМЫ ОБОДОВ ХОДОВЫХ КОЛЕС, ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ ПО РЕЛЬСОВЫМ ПУТЯМ
а – коническая; б – бочкообразная; в - цилиндрическая

ПОРЯДОК РАСЧЕТА РАСЧЕТА ХОДОВЫХ КОЛЕС
1. Выбирают конструкцию колеса.
2. Определяют наибольшую нагрузку на колесо. При равномерном распределении нагрузки на колеса
3. По Rmax определяют основные размеры:
стандартные по справочникам;
индивидуальные с учетом прототипов и рекомендаций
4. Ходовые колеса проверяют по напряжениям в зоне контакта колеса и рельса.

СХЕМА КОНТАКТА ХОДОВОГО КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ
а, б – линейный контакт;
в, г, д, е – точечный

НАПРЯЖЕНИЯ В ЗОНЕ КОНТАКТА КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ
Линейный контакт Точечный контакт
где a1 и a2 - коэффициенты пропорциональности, для стальных колес a1 = 190, a2= 400;
Кv = 1 + 0,2 · Vк - коэффициент влияния скорости;
Vк - скорость передвижения крана или тележки, м/с;
b - ширина рельса, мм;
r - радиус закругления головки рельса или обода колеса.

ДОПУСТИМОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ДЛЯ КОВАННЫХ И ШТАМПОВАННЫХ КОЛЕС
При числе оборотов N ≤ 104 за весь срок службы ,
где - допустимое напряжение при N ≤ 104 (табл.), МПа;
- приведенное число оборотов колеса за срок службы;
Q - коэффициент приведенного числа оборотов (справочник);
Полное число оборотов колеса за срок службы
где - средняя скорость передвижения колеса, м/с;
β - коэффициент, зависящий от отклонения времени неустановившегося
движения tн к полному времени передвижения (табл.);
Тc - ориентировочный срок службы колес. Устанавливают в зависимости от группы режима работы механизма.

СОПРОТИВЛЕНИE ПЕРЕДВИЖЕНИЮ МЕХАНИЗМА С ПРИВОДНЫМИ КОЛЕСАМИ, ВЫЗЫВАЕМОЕ ТРЕНИЕМ
где Gгр. – вес груза;
G – вес тележки или крана;
d – диаметр цапфы;
f – приведенный коэффициент трения;
ϻ – коэффициент трения качения колеса
по рельсу.

ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЕРЕДВИЖЕНИЮ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ДВИЖЕНИИ
где - на рельсовом пути;
- для кранов, перемещаемых по покрытиям

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

ПОДБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
Электродвигатели механизмов передвижения подбирают с учетом инерционных нагрузок по среднему значению пусковой мощности
, где - кратность среднего пускового момента, для двигателей:
; ;
Необходимая пусковая мощность где η = 0,8…0,9.
Сопротивление передвижению с учетом инерционных нагрузок
Инерционная нагрузка где [tn] – допустимое время пуска.

ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
По времени пуска
По ускорению
По коэффициенту запаса сцепления
где – суммарная нагрузка на приводные колеса;
φ – коэффициент сцепления приводных колес;
– – сопротивление передвижению в установившемся режиме без груза;
Zпр. и Zк – число приводных и общее число колес.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ С КАНАТНОЙ ТЯГОЙ
Для обеспечения сцепления тягового каната с барабаном необходимо соблюдение условия
Усилие пружины

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