8.3.3. Тормоза с осевым давлением

В тормозах с осевым давлением затормаживающее усилие К направлено вдоль оси тормозного вала, а не перпендикулярно ей. По конструкции эти тормоза во многом сходны с фрикционными муфтами.

Дисковые тормоза

В дисковых тормозах необходимый момент трения создается прижатием неподвижных дисков 1 к дискам 2, вращающимся вмеете с тормозным валом (рис. 5.4.1.). Внутренний радиус дискового тормоза Rв выбирают минимально допустимым по конструктивным соображениям. Наружный радиус Rн обычно принимают из условии хорошего смазывания дисков по соотношению , причем разность радиусов Rн – Rв не должна быть более 6 см.

Средний радиус поверхности трения:

.

Осевое усилие Q, необходимое, для создания тормозного момента МТ, равно:

, (8.17)

где m – число пар поверхностей трения;

f – коэффициент трения.

При работе без смазки значение коэффициента трения принимают по рекомендациям, приведенным выше. При работе в масляной ванне коэффициент трения стали по стали принимают равным 0,06. При трении прессованного и вальцованного фрикционного материала по металлу коэффициент трения принимают равным 0,16, а при трении тканого и плетеного фрикционного материала по металлу – 0,12.

При наличии густой смазки (для некоторых типов тормозов ручных механизмов) коэффициент трении принимают равным:

стали по чугуну............................................................................................... 0,1

кожи по стали и чугуну................................................................................ 0,15

прессованного и вальцованного фрикционного материала по металлу.. 0,12

тканого и плетеного фрикционного материала по металлу…………. 0,1

Рисунок 8.5. Дисковый тормоз

Давление на трущихся поверхностях:

. (8.18)

Допускаемое давление для всех типов тормозов с осевым нажатием принимают по таблицам.

При расчете хода рычажной системы тормоза следует иметь в виду, что осевой зазор между дисками разомкнутого тормоза составляет не менее 0,75 мм (при работе с асбофрикционными; дисками) и не менее 0,2 мм (при работе с металлическими дисками в масляной ванне).

8.3.4. Тормоза, замыкаемые весом поднимаемого груза

В грузоподъемных машинах широкое распространение имеют тормоза, замыкаемые весом поднимаемого груза, развивающие тормозной момент, пропорциональный весу транспортируемого груза и обеспечивающий плавную остановку этих грузов. Они подразделяются на тормоза с размыкающимися в процессе спуска трущимися поверхностями и на тормоза с неразмыкающимися поверхностями.

Дисковый тормоз с размыкающимися трущимися поверхностями (рис. 8.6). В этом тормозе момент от груза на тормозном валу М_гр, приложенный к гайке-шестерне 5 или к винту-валу 1 и стремящийся затянуть винтовое соединение, уравновешивается моментом трения в резьбе и моментом трения диска 4 по храповому колесу 3.

Осевую силу, сжимающую диски, определяют по формуле:

, (8.19)

где r – средний радиус винтовой резьбы;

p – угол трения в резьбе (при работе, в масляной ванне p=2÷30);

– угол подъема средней линии нарезки вала;

f – коэффициент трения между дисками 2 и 4 н храповым колесом 3;

– средний радиус трения между диском 4 и храповиком.

Рисунок 8.6. Дисковый тормоз с размыкающимися трущимися поверхностями

Тормозной момент тормоза, замыкаемого весом груза, равен:

, (8.20)

где R_cp1 – средний радиус трения между диском 2 и храповым колесом 3.

Этот момент не должен быть меньше величины k_грM_гр, где k_гр – запас торможения, принимаемый для тормозов, замыкаемых силой веса груза, равным 1,2.

При подъеме груза тормоз замыкается и действует как жесткая соединительная муфта независимо от силы трения, возникающей между дисками.

Для обеспечения надежного удерживания груза на весу должно быть соблюдено условие, выражающееся в том, что сумма моментов трения между дисками 2, 4 и 3 и моментов трения всех частей механизма от тормоза до двигателя при скорости на среднем радиусе трения, не превышающей 3 – 4 м/сек (т. е., когда можно пренебречь силами инерции), должна быть больше грузового момента, действующего на тормозном валу, или равна ему:

.

Опускающийся груз останавливается тормозом при соблюдении следующего неравенства:

.

Для обеспечения плавной работы автоматического тормоза его поверхности трения обильно смазываются, а в передачах с машинным приводом тормоз помещается в масляную ванну, гарантирующую постоянную и обильную смазку.

Уменьшение момента трения в резьбе способствует улучшению конструкции и может быть достигнуто либо путем уменьшения радиуса резьбы, либо увеличением угла подъема. Резьбу на тормозном валу выполняют прямоугольной или трапецеидальной (вторая предпочтительнее). Радиус резьбы берут минимальным по условиям прочности вала и по удельному давлению в резьбе. Допускаемое давление в резьбе трении стали по чугуну равно 40 – 50 кГ/см2, а при трении стали по бронзе – 60-80 кГ/см2. Угол подъема резьбы принимают равным 12 – 20º, но для свободного размыкания поверхностей трения не рекомендуется принимать < 15°. Число ходов винта n=2÷4.

Одной из разновидностей тормозов с осевым давлением является конический (конусный) тормоз (рис. 8.7). На валу 1 механизма на направляющей шпонке или шлицах установлен подвижный конус 2 и свободно посажен неподвижный диск 3 с конической расточкой. Осевое усилие К прижимает подвижный конус к диску и на конической поверхности создаются силы нормального давления, алгебраическая сумма которых .

Суммарный момент сил трения между дисками, принимаемый равным ,

где D_cp= – средний диаметр конуса, уравновешивает тормозной момент М_т, необходимый для остановки или ограничения скорости механизма:

. (8.21)

Подставляя , получают уравнение для определения величины рабочего усилия: .

Как видно, для уменьшения К целесообразно принимать малые значения угла α ; однако во избежание заклинивания необходимо соблюдать соотношение α > р = arctgμ; обычно α = 20 – 25°.

Рисунок 8.7. Конический тормоз

Для уменьшения К применяют также обкладки на асбестовой основе с целью увеличения коэффициента трения. Эти обкладки следует шлифовать после установки на диске. Размеры конуса (D_в и D_н) назначают с учетом величины удельного давления на рабочей поверхности:

, (8.22)

где S_к – рабочая поверхность конуса;

S_П=S_кsinα – проекция рабочей поверхности конуса на плоскость, перпендикулярную к оси тормоза. Обычно конструктивно принимают

D_н=(1,2–1,6)D_в.