Период опускания груза

Чтобы опустить груз, необходимо преодолеть разницу между моментом тормоза , который удерживает груз, и статическим моментом от груза , стремящимся опустить его, т. е. приложить момент к рукоятке , направленный в обратную сторону момента при подъеме груза, вращая рукоятку против часовой стрелки.

. (7.6)

. (7.7)

, (7.8)

где — усилие рабочего при опускании груза, приложенное к рукоятке, H;

L — длина рукоятки, мм;

— вес груза, H;

— кратность полиспаста;

— передаточное число редуктора;

— общий КПД механизма.

Из формулы 7.8 видно, что чем меньше запас торможения , тем меньше усилие , прикладываемое к рукоятке для опускания груза. Если = 1, то = 0, т. е. не надо прикладывать никакого усилия для опускания груза, так как создается то самое неустойчивое равновесие между статическим моментом от груза и моментом тормоза , при котором случайное прикосновение к рукоятке сообщит ей начальную скорость и произойдет произвольное опускание груза, что недопустимо. Поэтому >1.

Подбирая правильно длину рукоятки L и коэффициент запаса торможения , можно добиться малого усилия для опускания груза.

При равномерном опускании груза создается равновесие между моментом тормоза , с одной стороны, моментом от груза и моментом на рукоятке — с другой. Практически это означает, что рабочий вместе с грузом преодолевает сопротивление тормоза и поэтому груз опускается.

Когда начинает вращаться рукоятка в сторону опускания груза, вместе с ней вращается диск (гайка) 6, а винт 4, находясь постоянно под действием веса груза, также начинает вращаться с той же угловой скоростью, что и рукоятка. При вращении винта (диска) 4 и гайки (диска) 6 преодолеваются силы трения между вращающимися деталями 4 и 6 и неподвижным диском (храповиком) 5, т.е. происходит непрерывное скольжение деталей 4 и 6 относительно детали 5. Собачка 3 удерживает диск (храповик) 5 от вращения против часовой стрелки. Так как вместе с деталями 4 и 6 вращаются вал 12 и барабан 2, то происходит опускание груза. Скорость опускания груза полностью зависит от скорости вращения рукоятки. Как только рабочий отнимает руку от рукоятки, груз останавливается вместе и одновременно с рукояткой, так как его момент самостоятельно (без помощи рабочего) не может преодолеть момент тормоза . Таким образом, достигается основная цель данного устройства: рукоятка не может вращаться под действием силы тяжести груза самостоятельно (без помощи рабочего), и поэтому никогда не может возникнуть аварийной ситуации.

Расчет размеров тормоза

Основным расчетным размером тормоза является средний диаметр дисков 4, 5 и 6 (рисунок 7.1). Средний диаметр дисков определяется, исходя из условия равновесия между моментом от груза , с одной стороны, и моментом трения между дисками 4 и 5 , а также моментом трения Т_р в резьбе гайки 6 и винта 4 — с другой.

.

Момент груза больше момента от груза в раз (5)

.

Так как средние диаметры дисков трения одинаковы (3), то

.

Момент трения Т_тр определяется следующим образом:

, (7.9)

где — осевое усилие между дисками 4,5 и 6, Н;

f — коэффициент трения между этими дисками;

— средний диаметр дисков 4, 5 и 6.

Момент трения в резьбе гайки 6 и винта 4 определяется

, (7.10)

В формуле 7.10 между и стоит знак плюс, так как ведущей силой является окружная (сила тяжести груза вначале создает окружное усилие на винте 4, которое вызывает осевое усилие , заставляющее наворачивать на себя гайку 6), а производной (ведомой) является осевая сила

.

В грузоупорных дисковых тормозах, установленных в червячных талях, ведущей является осевая сила , а производной (ведомой) — окружная сила (сила тяжести груза вначале создает осевую силу на валу червяка , которая стремиться провернуть червяк, создавая окружное усилие )

,

где — угол подъема резьбы, град.;

— приведенный угол трения, град.;

— средний диаметр резьбы, мм.

Момент тормоза создается двумя парами поверхностей трения дисков одинаковых размеров (двумя стыками)

.

Выразим статический момент от груза через момент тормоза и ряд других параметров:

(7.11)

и подставим полученные значения параметров в формулу (7.1):

. (7.12)

После преобразования получим:

, (7.13)

откуда

, (7.14)

Средний диаметр диска можно вывести и другим путем.

Из формул 7.4 и 7.5 видно, что:

.

Таким образом, момент трения между дисками Т_тр в одном стыке, в частности в левом, между дисками 4 и 5 уравновешивается только часть статического момента от груза, равную . Левый стык уравновешивает именно эту часть статического момента от груза, так как левый диск 4 жестко связан с валом барабана и грузом через шрифт 9 (или шпонку). Остальная часть статического момента от груза:

(7.15)

уравновешивается моментом трения в правом стыке, между дисками 5 и 6, но не непосредственно, а через резьбу, так как правый диск 6 не связан жестко с валом барабана, а только через резьбу гайки 6 и винта 4. Следовательно, момент трения в этой резьбе

(7.16)

выразим отношение:

откуда:

. (7.17)

Пользуясь формулами (7.9 и 7.10), запишем

,

откуда

. (7.18)

Наружный и внутренний диаметры дисков определяются по рекомендациям

, (7.19)

.

Размеры резьбы определяются из расчета на прочность вала; число витков резьбы определяется из условия сохранения смазки между витками.

Число заходов резьбы выбирается . Угол подъема резьбы определяется по формуле:

, (7.20)

где t — шаг резьбы, мм.

Приведенный угол трения выбирается исходя из обильной смазки резьбы , , где — коэффициент трения в резьбе. Резьбу рекомендуется принимать ходовую, трапецеидальную.