Дисковые тормозные устройства Дисковые тормозные устройства широко применяются в электроприводах судовых
грузоподъемных и якорно-швартовных устройств.
На судах иностранной постройки применяют однодисковые тормоза постоянного тока, на судах отечественной постройки – многодисковые тормоза переменного тока. Принцип действия тормозов постоянного и переменного тока одинаков, хотя их электро-
магнитные системы различны.
Торможение происходит в результате трения вращающихся дисков с наклеенным фрикционным материалом о стальные диски - промежуточные и нажимной. Последние
надеты на штыри, укрепленные внутри корпуса тормоза, и поэтому могут перемещаться вдоль вала двигателя в обе стороны на несколько миллиметров.
Вращающиеся диски надевают на втулки, которые закреплены на валу двигателя. Втулки имеют шлицы, в которые входят зубья на ободе диска. Такой способ соединения
дисков и втулок позволяет быстро снять сработавшийся диск и заменить его новым.
Между корпусом и подвижным сердечником установлена главная тормозная пружи
на, которая в обесточенном тормозе прижимает подвижные тормозные диски к неподвиж
ным и тем самым обеспечивает торможение вала электродвигателя.
При подаче напряжения на катушку электромагнита его якорь притягивается к сер-
дечнику и сжимает пружину. При этом подвижные части тормоза отходят от неподвиж-
ных, вал электродвигателя освобождается.
В качестве примера рассмотрим устройство и принцип действия электромагнитно-
го дискового тормоза переменного тока типа ТМО-3 ( рис. 74 ).
Рис. 74. Электромагнитный дискового тормоза переменного тока типа ТМО-3:
1 – подшипниковый щит двигателя; 2, 4 – втулки; 3 – вал двигателя; 5 – тормозные диски
( 2 шт .); 6 – штыри ( 4 шт. ); 7 – фрикционные кольца ( накладки ); 8 – промежуточные диски ( 2 шт. ); 9 – нажимной диск; 10 – регулировочные гайки; 11 – кожух тормоза; 12 –
гайка; 13 – главная пружина; 14 – штырь; 15 – ось эксцентриковой рукоятки; 16 - съемная эксцентриковая рукоятка; 17 – упорное кольцо; 18 – электромагнитные катушки тормоза;
19 – неподвижный диск; 20 – Ш-образное ярмо; 21 – якорь; 22 – коробка выводов; 23 – ко-
роткозамкнутые витки
Тормоз выполняется в виде отдельного устройства, прикрепляемого к специально
приспособленному для этого подшипниковому щиту 1 асинхронного двигателя со сторо-
ны, противоположной приводному механизму.
На конец вала 3 двигателя напрессована втулка 2 со шлицами на наружной поверх
ности . На этой втулке по шлицам свободно перемещается втулка 4 с двумя тормозными дисками 5. С обеих сторон каждого диска приклеены фрикционные кольца 7 из материала с высоким удельным коэффициентом трения ( называется «ферродо» ).
В подшипниковый щит запрессованы четыре направляющих штыря 6, на которые
насажены два промежуточных стальных диска 8 и нажимной диск 9. Левый промежуточ-
ный диск 8 находится между торцом фланца двигателя и левым тормозным диском, а пра
вый - между тормозными дисками 5.
На нажимной диск 9 надавливает мощная пружина 13, которая плотно сжимает все диски и прижимает их к стенке подшипникового щита 1. Поэтому вал двигателя затормо-
жен.
На штырях 6 при помощи гаек 10 закреплен неподвижный диск 19. На нем смонти
рованы четыре электромагнита переменного тока , магнитная система которых состоит из Ш-образного ярма 20, якоря 21 и катушки 18. На крайних стержнях ярма находятся корот
козамкнутые витки 23, предотвращающие вибрацию якорей при протекании переменного тока через катушку. Якоря электромагнитов прикреплены к нажимному диску.
Однофазные катушки соединены попарно-последовательно и включены по схеме открытого треугольника. Такое включение позволяет получить максимальное тяговое уси-
лие. Питание к катушкам подводится через клеммную коробку 22.
Снаружи тормоз закрыт кожухом 11.
При протекании тока через катушки 18, якоря электромагнитов притягиваются к ним. Вместе с якорями перемещается вправо нажимной диск, сжимая при этом пружину.
Промежуточные и тормозные диски раздвигаются, и вал двигателя получает возможность свободно вращаться.
В соответствии с требованиями Правил Регистра, тормоз снабжен устройством для ручного растормаживания вала двигателя. Оно состоит из штыря 14, ввернутого в гайку 12, расположенную с внутренней стороны нажимного диска 9. На выходящем наружу конце штыря на оси 15 закреплена поворотная эксцентриковая рукоятка 16.
Для того, чтобы растормозить вал двигателя, рукоятку перемещают из нижнего в верхнее положение. При этом штырь с гайкой перемещаются вправо, заставляя переме-
ститься в том же направлении нажимной диск. Далее тормоз работает так же, как описано выше при протекании тока через катушки.
По мере эксплуатации тормозного устройства фрикционные кольца стираются, при этом увеличивается ход якоря и уменьшается втягивающее усилие электромагнитов.
Это приводит к нечеткой остановке груза ( проскальзывание после отключения тормоза ),
а в случае значительного стирания – к тому, что растормаживание двигателя не произой-
дет.
Если ход якоря больше допустимого, регулируют тормоз таким образом:
вручную растормаживают вал двигателя переводом рукоятки 16 из нижнего в
верхнее положение;
отдают регулировочные гайки 10 и перемещают нажимной диск влево на рассто
яние, при котором ход диска будет находиться в пределах, указанных в паспорте тормозно
го устройства;
зажимают регулировочные гайки и возвращают рукоятку 16 в нижнее положе-
ние.
При сильных ударах, сопровождающих включение или отключение тормоза, следу
ет ослабить степень сжатия пружины 13 при помощи упорного кольца 17. Через это коль-
цо на резьбе проходит штырь 17. При вращении рукоятки 16 по часовой стрелке кольцо перемещается вправо, разжимая пружину. Положение неподвижного диска 19 при этом не изменяется, т.к. оно зафиксировано при помощи гаек 10. По этой причине не изменяется и ход якоря.
Дисковые тормозные устройства имеют от 2 до 5 тормозных дисков, ход дисков – начальный 1…2,5 мм, максимальный ( в результате стирания на дисках тормозного мате
риала ) 2…5 мм.
В процессе ТО тормозов проверяют степень износа и чистоту фрикционных колец,
очищают от грязи внутреннюю часть тормоза при помощи ручного меха. Одновременно
подтягивают болтовые соединения, в трущиеся части добавляют смазку, заменяют диск с изношенными накладками, измеряют сопротивление изоляции ( не менее 1МОм ).
Колодочные тормозные устройства
Тормозными элементами в колодочных тормозах являются стальной шкив и чугун
ные тормозные колодки с приклепанными к ним фрикционными накладками. Торможение возникает при прижимании тормозных колодок к шкиву с помощью тормозной пружины.
Привод растормаживания бывает двух видов:
электромагнитный;
электрогидравлический.
Рассмотрим поочередно оба вида тормозов.
Колодочный тормоз с электромагнитным приводом
Устройство колодочного тормоза с электромагнитным приводом показано на
рис. 75.
Рис. 75. Колодочный тормоз с электромагнитным приводом:
1 – тормозной электромагнит; 2 – пружина; 3 – тормозной шкив; 4 – рычаги; 5 – тормозные колодки; 6 – винт; 7 – регулировочная гайка
Этот тормоз состоит из основания, на котором закреплены на осях два рычага 4. К средней части к рычагам прикреплены на осях чугунные тормозные колодки 5 с приклё-
панными к ним изнутри фрикционными накладками Эти колодки прижаты к поверхности стального тормозного шкива 3. Шкив 3 закреплен на шпонке на валу электродвигателя.
Рычаги 4 в верхней части имеют сквозные отверстия с прямоугольной резьбой, че-
рез которые проходит горизонтальный шток тормозного электромагнита в виде винта 6. Внутри отверстий нарезана резьба с разным шагом – в одном отверстии с левым, в другом – с правым.
На винт надета мощная цилиндрическая пружина 2, концы которой соединены с каждым рычагом при помощи двух полуосей.
В исходном состоянии ток в катушке электромагнита отсутствует и пружина сжата
с определенным усилием. Это усилие через рычаги передается на тормозные колодки, ко-
торые плотно прижимаются к поверхности тормозного шкива, вал двигателя заторможен.
При подаче напряжения на катушку электромагнита якорь электромагнита втягива-
ется и заставляет винт 6 повернуться на несколько оборотов. При этом верхние концы ры-
чагов 4 раздвигаются ( т.к. отверстия в них имеют разную резьбу – левую и правую ) и освобождают тормозные колодки 5. Пружина растягивается и усилие в ней возрастает. Тормозные колодки освобождаются, вал двигателя оттормаживается.
При снятии напряжения, винт под действием пружины поворачивается в обратном направлении, рычаги 4 возвращаются в исходное состояние и прижимают тормозные колодки к поверхности стального шкива.
Для регулирования тормозного момента служит гайка 7 на правом конце винта 6.
Колодочные тормозные устройства выпускаются с электромагнитами постоянного и переменного тока. В зависимости от типа устройства, диаметр тормозного шкива состав-
ляет d = 100…700 мм, максимальный ход тормозных колодок h = 3…4,5 мм, тормозной момент Mт = 11…8000 Н*м.
Область применения на судах: электроприводы грузоподъемных и якорно-швар-
товных устройств.
Колодочный тормоз с электрогидравлическим приводом
Этот тормоз содержит электрогидравлический толкатель, в котором перемещение исполнительного органа ( штока ) происходит под давлением масла.
В судовых электроприводах применяются электрогидравлические толкатели серии
ТГ ( рис. 76 ).
Рис. 76. Электрогидравлический толкатель:
1 – асинхронный двигатель; 2 – корпус толкателя; 3 – поршень; 4 – цилиндр; 5 –
- верхняя крышка; 6 – промежуточная крышка; 7 – шток; 8 – каналы в корпусе толкателя; 9 – центробежный насос; 10 – клеммная колодка двигателя; 11 – кабельная воронка
Устройство толкателя
В нижней части толкателя находится асинхронный двигатель 1 с короткозамкну-
тым ротором, погруженный в трансформаторное масло. Выводы обмотки статора двигате-
ля подключены изнутри к клеммной колодке 10, а питание к ней подводится через кабель
ную воронку 11.
К верхнему фланца двигателя прикреплен толкатель 2, корпус которого заполнен-
ный маслом. В нижней части корпуса расположено колесо 9 центробежного насоса, закреп
ленное на валу двигателя.
В корпус толкателя встроен цилиндр 4, внутри которого находится поршень 3 со
штоком 7. Верхний конец штока имеет квадратную головку, при помощи которой шток связан с приводом колодочного тормоза ( привод показан на рис. 77 ).
Сверху цилиндр закрыт промежуточной крышкой 6, на которую опирается цилинд
рическая головка 5. Крышка 6 имеет отверстия, через которые цилиндр 4 сообщается с вертикальными боковыми каналами 8.
Цилиндр 4, каналы 8 и нижняя часть корпуса толкателя заполнены трансформатор-
ным маслом марки АМГ-10.
В исходном состоянии на шток 7 со стороны пружины колодочного тормоза дейст-
вует сила, направленная сверху вниз. Поэтому шток 7 и поршень 3 занимают положение, изображенное на рисунке.
Принцип действия толкателя состоит в следующем.
При включении асинхронного двигателя центробежный насос 9 начинает вращать
ся и нагнетает масло под поршень 3. Поршень со штоком за счет избыточного давления перемещаются вверх. Масло, находящееся над поршнем, вытесняется через отверстия в крышке 6 в каналы 8 и далее засасывается под центробежное колесо насоса.
В результате поршень и шток поднимаются в крайнее верхнее положение и останав
ливается. Перемещение штока приводит к перемещению колодок тормоза и освобожде-
нию тормозного барабана.
В дальнейшем, при работе насоса давление масла на поршень не изменяется вслед-
ствие перепуска масла из верхней части цилиндра в нижнюю часть корпуса толкателя.
При отключении электродвигателя насос останавливается, а поршень со штоком опустятся вниз по действием пружин колодочного тормоза и собственного веса. При этом масло из полости над поршнем перетекает в полость под ним.
Рассмотренное устройство не позволяет регулировать время подъема и величину перемещения штока, что может понадобиться, например, вследствие стирания тормозных накладок на колодках. При необходимости такого регулирования толкатель дополняют дроссельным клапаном, ход и положение которого можно регулировать.
Электрогидравлические толкатели применяются в колодочных тормозах с электро-
гидравлическим толкателем ( рис. 77 ).
Рис. 77. Колодочный тормоз с электрогидравлическим толкателем:
1 – тормозной шкив; 2 – колодки; 3 – рычаги; 4 – шток толкателя; 5 – пружина.
При включении электродвигателя насоса толкателя шток 4 перемещается вверх и поворачивает Г-образный рычаг. В результате этого пружина 5 сжимается и освобождает колодки, двигатель растормаживается.
Как следует из приведенного выше описания принципа действия толкателя ( рис.76 ), растормаживание и затормаживание колодок происходит не сразу, а постепенно, что обеспечивает плавность движения колодок. Поэтому толкатели особенно часто применя-
ют в механизмах поворота башни крана, чтобы избежать раскачки груза, которая неизбеж-
но возникает при резком растормаживании или затормаживании башни.
Промышленные типы электрогидравлических толкателей
Электрогидралические толкатели выпускаются нескольких типов с номинальными усилиями 25, 50 и 80 кгс и ходом штока соответственно 32, 50 и 50 мм. Соответственно время подъема штока не превышает 0,35, 0,5 и 0,55 с, время опускания 0,3, 0,37 и 0,37 с; объем масла 1,8, 3,5 и 5,0 л; мощность асинхронного двигателя напряжением 220 / 380 В – 0,11, 0,2 и 0,2 кВт.