Колодочные тормоза - наиболее часто применяемая в гпм конструкция тормозов. А) Одноколодочный тормоз

Условие торможения: тормозной момент T_тр должен быть больше момента T_дв , развиваемого электродвигателем T_тр=0,5DF_nf>T_дв

F_n - нормальная сила контактного давления, F_n=2T_тр/Df

f - коэффициент трения,

D - диаметр тормозного шкива. Необходимая замыкающая сила G находится из условия равновесия рычага -F_na ± F_nfc+GL=0,

G=F_n(a±fc)/L, где знак "+" соответствует направлению вращения шкива, указанному на рисунке стрелкой, а знак "-" - противоположному. У одноколодочного тормоза тормозной момент зависит от направления вращения шкива. Такие тормоза называются тормозами одностороннего действия. Если в выражении для замыкающей силы перед произведением fc стоит знак "+", то тормоз называется суммирующим, а если знак "-", то дифференциальным. Если у дифференциального тормоза fc>a, то тормоз будет самозатягивающимся и непригодным к работе. Если в одноколодочном тормозе конструктивно обеспечить с=0, то он становится тормозом двустороннего действия. Основной недостаток одноколодочного тормоза состоит в создании на вал шкива изгибающего усилия. б) Двухколодочный тормоз

Двухколодочные тормоза наиболее распространены благодаря высокой надежности и минимальному нагружению тормозного шкива. Замыкание в таких тормозах осуществляется предварительно сжатой пружиной, а размыкание – электромагнитом или гидротолкателем. Замыкание тор­моза осуществляется основной замыкающей пружиной 5,

предва­рительное сжатие которой для получения необходимой силы замы­кания производится гайкой 11 и контргайкой 10.

Размыкается тор­моз электромагнитом 7, укрепленном на тормозном рычаге 6. Якорь электромагнита надавливает на шток тормоза и разводит оба рычага, освобождая тормозной шкив. Между скобой основной пру­жины и рычагом 3 установлена вспомогательная пружина 4. Эта пружина служит для разведения рычагов тормоза при его размыка­нии. Для размыкания тормоза при обесточенном электромагните, например с целью замены изношенных фрикционных накладок на колодках, используется гайка 9, отводимая по штоку 1 до упора в рычаг 6. Фиксация колодок относительно тормозного рычага, ис­ключающая трение колодок о шкив при разомкнутом тормозе, осу­ществляется штыревыми пружинными фиксаторами 12, заложенны­ми в тело рычагов 3 и 6. Равномерность отхода обеих колодок от шкива достигается установкой винта 8. Восстановление нормально­го зазора между шкивом и колодкой по мере износа фрикционного материала производится гайкой 2. Конструкции отдельных узлов тормоза показаны на разрезах и сечениях рисунка.

И з уравнений моментов относительно

точек О₁ и О₂ имеем: F_n1= F_прL/(a+fc)

F_n2= F_прL/(a -fc)

Отсюда следует, что F_n1≠F_n2 и износ тормозных накладок будет различен. Тормозной момент, создаваемый силами трения T_тр= 0,5F_n1fD+0,5F_n2 fD.

Подставляя в выражение для тормозного момента соотношение между контактными усилиями, получаем F_n1=T_тр(a-fc)/fDa

F_n2=T_тр(a+fc)/fDa

Недостаток, связанный с различием F_n1 и F_n2 , можно исключить конструктивно, обеспечив с=0. Тогда F_n1=F_n2=F_n, T_тр= F_n fD. Для повышения стабильности работы тормоза конструктивно обеспечивают усилие замыкающей пружины на 10...15% больше его расчетной величины. Найдем минимальный диаметр шкива из следующего условия: давление на фрикционных накладках не должно превышать заданного уровня р= F_n∕bl ≤[p]

b и l - ширина и длина тормозной колодки соответственно.

Материал тормозной накладки	Допустимое давление на колодку [p] МПа
Стальная вальцованная лента	0,6...0,8
Ферродо	0,2...0,3
Ретинакс	0,4...0,6

Ф ормула проверочного расчета двухколодочного тормоза cоответствует случаю наибольшего значения нормального давления (на правой колодке). р=T_тр (a+fc)/fDbl≤[p]

В проектном расчете задаются:

• относительной длиной колодки

ψ₁=l/D=0,5…0,8, что соответствует рекомендуемому по условию охлаждения

углу обхвата колодкой шкива 2α = 60...110 градусов.

• конструктивным соотношением ψ₂=b/l=0,5…0,65 Тогда формула проектного расчета двухколодочного тормоза имеет вид D=(T_тр(1+fc∕a)/([p]fψ₁²ψ₂))^1/3 Двухколодочный тормоз является тормозом двустороннего действия. При этом он практически не нагружает опоры тормозного шкива.

Ленточные тормоза

В них торможение осуществляется трением стальной ленты о стальной шкив. Преимущества (по сравнению с колодочными):

- простота конструкции

- тормозной момент значительно больший при одинаковых D и Р

Н едостатки:

- Создаёт значительное усилие, изгибающее тормозной вал

- Тормозной момент отличается неустойчивостью,

- Неравномерный износ фрикционного материала.

Ленточные тормоза обычно устанавливают на быстроходных валах. Угол обхвата - α =200...270 град. Основные нагрузочные соотношения ленточного тормоза T_тр=0,5(F₁-F₂)D

F₁= F₂е^{α f}

Решая эти уравнения совместно, находим натяжение ветвей F₁=2T_тре^{α f}/D(е^{α f}-1)

F₂=2T_тр/D(е^{α f}-1)

Можно показать, что давление на ленте равно р=2F∕bD≤[p]

F - усилие натяжения ленты b - ширина ленты

Так как усилие натяжения в набегающей ветви ленты - наибольшее, то максимальное давление на ленте (проверочный расчет) р_max=2F₁/bD≤[p]

Отсюда F₁=0,5Db[p]

Формулу для минимального диаметра шкива (проектный расчет ленточного тормоза), удовлетворяющего условию p=[p] : D=(4T_тре^{α f}/([p]ψ₃(е^{α f}-1)))^1/3

ψ₃=b/D=0,33...0,5 В зависимости от принципиальной схемы различают ленточный тормоз:

1.Простой 2.Дифференциальный 3.Суммирующий

Простой	Дифференциальный	Суммирующий
Усилие набегающий ветви воспринимается какой-либо неподвижной точкой (чаще с осью вращения рычага).	Оба конца закреплены на рычаге по обе стороны от оси его вращения, причём плечи Δ1 и Δ2 не равны между собой.	Оба конца закреплены на рычаге с одной стороны от оси его вращения (Δ1 и Δ2 могут быть любыми).
Является тормозом одностороннего действия (применяется в механизмах подъёма так, что он действует сильнее при торможении опускающегося груза)	Малая замыкающая сила. Но существует возможность самозатягивания ленты, сопровождаемое толчками и повышенным износом. Из-за этого мало используется в лебёдках с машинным приводом. Обычно имеет ручное управление	Обеспечивает возможность постоянного тормозного момента при прямом и обратном направлении вращения

Тормозной момент, развиваемый ленточными тормозами:

1. для простого

2. для дифференциального

3. для суммирующего при а₁=а₂=а

при а₁ ≠а₂

Дисковые тормоза

Электродвигатель может быть оборудован электромагнитным тормозом. По принципу действия это нормально замкнутый электромагнитный дисковый тормоз - тормоз размыкается электрическим способом, а замыкается — усилием пружин. Это соответствует основным требованиям техники безопасности.

Преимущества:

- Большие тормозные моменты при малых габаритах

- Отсутствие радиальных сил на валы

- Равномерный износ фрикционных материалов

- Возможность развивать тормозной момент независимо от направления вращения; Недостатки:

- Сложность отвода теплоты с поверхности трения

(Конструктивное решение проблемы отвода тепла – применение колодочно-дисковых тормозов)

Осевая сила необходимая для создания тормозного момента: F_x=4T_тр/ i f (D+d)

Давление на трущихся поверхностях должно соответствует условию:

p= 4F_x/π(D² - d²)≤[p]

i – число пар трения

D и d – Наружный и внутренний диаметр трения.