5.5. Приводы тормозных устройств Классификация тормозов и выбор параметров тормозных устройств.

а) Классификация тормозных устройств

Крановый механизм должен иметь устройство для г г г» остановки в заданном положении или ограничения пути торможения при выбеге после отключения привод­ного электродвигателях. Такими устройствами являются тормоза, обеспечивающие остановку механизма крана за счет сил трения между вращающимся шкивом (или диском) и неподвижной тормозной поверхностью, связанной с механизмом.

Существует много разнообразных конструкций тор­мозных устройств с фрикционными элементами дисково­го типа (дисковые тормоза), коническими поверхностями торможения (конические тормоза) и с цилиндрическими поверхностями торможения, которые в свою очередь делятся на колодочные тормоза и ленточные тормоза.

Дисковая система торможения применяется в тех случаях, когда тормоз является частью приводного электродвигателя, при этом габарит тормоза опреде­ляется размерами электродвигателя. Такие тормоза мо­гут эффективно работать при тормозных моментах от 30 до 1000 Н·м.

Конические тормозные устройства находят приме­нение в специальных механизмах небольшой мощности при тормозных моментах до 50 Н·м.

Наибольшее распространение для большинства кра­новых механизмов находят колодочные тормоза. Эти тормоза используются для механизмов, где необходи­мые тормозные моменты могут достигать 15000 Н·м.

Для тормозов_; создающих тормозные моменты свы­ше 10 000 Н·м, применяются ленточные тормозные устройства.

Механические тормоза фрикционного действия мо­гут иметь два конструктивных исполнения:

1. нормально разомкнутый тормоз, когда тормоз­ные поверхности не соприкасаются между собой при отсутствии внешней силы и торможение происходил путем приложения внешней силы от привода тор­моза;

2. нормально замкнутый тормоз, когда тормозные поверхности соприкасаются между собой с необходимым давлением при отсутствии внешней силы от привода за счет силы сжатия пружины или рычажно-грузового ус­тройства. Освобождение такого тормоза происходит под действием его привода, преодолевающего действие пружин или груза.

Все перечисленные тормоза могут иметь привод, вы­полняющий работу, равную произведению силы, необхо­димой для создания тормозного эффекта, на путь пере­мещения поверхности трения, достаточный для выпол­нения гарантированной операции (торможения или растормаживания).

Тормоза на кранах могут быть с непосредственным воздействием оператора (ручные или ножные) и с ме­ханическим приводом.

В настоящее время в большинстве крановых тормо­зов с механическим приводом используются либо элек­тромагниты,- либо электрогидравлические толкатели и только мощные ленточные тормоза имеют гидравли­ческие или моторные приводы.

Приводы тормозов могут иметь два исполнения: короткоходовой, у которого рабочий ход равен или бли­зок к пути перемещения тормозных поверхностей, и длинноходовой, у которого рабочий ход несколько раз больше пути перемещения тормозных поверхностей.

Естественно, что усилия, развиваемые приводами короткоходовых тормозов, должны быть одного порядка с суммарным усилием, действующим на фрикционные по­верхности, а усилие длинноходовых приводов может быть настолько меньше необходимого усилия торможе­ния, насколько ход привода тормоза больше возникающего зазора между фрикционными поверхностями.

б) Конструкции тормозов

На рис.5.9 представлен общий вид колодочного тормоза серии ТКТТ с длинноходозым приводом от гидротолкателя, а на рис.5.10 — общий вид колодочно­го тормоза ТКТ с короткоходовым приводом от элек­тромагнита переменного тока.

Основными узлами колодочных тормозов являют­ся: 1— стальной термозной шкив, поверхность которо­го образует с чугунными колодками 2 фрикционную па­ру; колодки имеют приклепанные фрикционные обклад­ки 3 из асбобакелитовой ленты типа ЭМ1. Колодки шарнирно укреплены на рычагах 4. В спою очередь ры­чаги шарнирно укреплены на подставке тормоза 5. У тормоза с длинноходовым приводом (рис.5.9) рычаги соединены между собой тягой 6 через верхний при­водной рычаг 7. Приводной рычаг под действием, пружины 8, поворачиваясь против часовой стрелки, при по­мощи тяги сдвигает рычаги, прижимая колодки к шкиву. Таким образом сжатые пружины передают на фрик­ционные поверхности необходимое усилие. Привод этого тормоза 9, поворачивая верхний рычаг по часовой стрелке, разжимает колодки.

У короткоходовых тормозов (рис.510) пружина 8 размещена между рычагами 4. При этом один ее торец опирается на скобу, связанную с рычагом 4, а другой торец—на ганку, навернутую на тягу 6, проходящую внутри пружины. Сжатая пружина стягивает рычаги и прижимает колодки к шкиву, создавая необходи­мое усилие торможения. Привод тормоза 9, воздей­ствуя непосредственно па одну из тяг, разжимает рычаги.

Регулировка тормозного усилия осуществляется гайкой 10. Равномерность отхода колодок регулирует­ся болтом 11. Эти тормоза широко применяются на раз­личных крановых механизмах с диаметрами тормозных шкивов до 300 мм.

На рис.5.11 показаны более крупные колодочные тормоза с короткоходовым приводом постоянного тока серии ТКП. Принцип их действия и конструкция ана­логичны рассмотренным выше.

Иную конструкцию имеют дисковые тормоза, яв­ляющиеся частью конструкции приводного электродви­гателя. В отличие от колодочных тормозов, конструкции которых в большинстве своем идентичны, дисковые тормоза имеют разнообразные конструктивные испол­нения.

На рис.5.12 представлен общий вид конструкции многодискового тормоза серии ТМТ, пристраиваемого к электродвигателям переменного тока. Тормоз снаб­жен прямоходовым приводом переменного тока, состоя­щим из шести электромагнитов, расположенных на едином магнитопроводе в виде тороида. Фрикционны­ми поверхностями снабжены несколько дисков, укреп­ленных на шлицевой втулке вала двигателя, и сопри­касающихся со стальными неподвижными дисками. Уси­лие торможения создается центральной пружиной, передающей усилие якорю электромагнита. Аналогич­ную конструкцию имеют дисковые тормоза постоянного тока серии ТДП. В зарубежной практике дисковые тормоза снабжаются одним вращающимся диском, что вво­дит определенные ограничения по обеспечению надеж­ного торможения с любой скорости.

Все описанные выше тормоза относятся к системам нормального замкнутого типа.

Нормально разомкнутые тормоза используются в крановых механизмах, как правило, для регулирования тормозных усилий при замедлении, например, у меха­низмов поворота портальных кранов, или создания на некоторое время определенного постоянного усилия, действующего против вращающего момента приводного электродвигателя. Такие тормоза в большинстве слу­чаев имеют непосредственный привод от усилия рук или ног оператора. Их конструктивное исполнение мало отличается от конструкций колодочных тормозов. Элек­трические приводы к таким тормозам применяются до­вольно редко и пока не имеют типовых конструктивных решений.

в) Длинноходовые тормозные электромагниты постоянного тока

Длинноходовые тормозные электромагниты пос­тоянного тока имеют тяговую характеристику с прак­тически постоянным усилием в течение, всего времени хода якоря, что позволяет осуществлять плавное растормаживание. Сравнительно медленный рабочий ход затормаживания, который к тому же может регули­роваться в известных пределам, позволяет осуществ­лять плавное торможение с постепенным нарастанием тормозного момента- Такие условия могут быть ис­пользованы для особо ответственных крановых меха­низмов горизонтального передвижения с малыми ско­ростями движения.

В связи с развитием систем регулирования крано­вых электроприводов, обеспечивающих необходимую плавность разгона и торможения практически до пол­ной остановки, постепенно исчезает необходимость в применении длинноходовых электромагнитов постоян­ного тока, поэтому совершенствование конструкций этих электромагнитов направлено в основном на уни­фикацию узлов и уменьшение числа исполнений. В настоящее время изготовляются две серии длинпоходовых электромагнитов постоянного тока соленоидно­го типа: электромагниты серии КМП со степенью за­шиты от внешних воздействий IP00 в исполнении У2 и элсктромагниты ВМ со степенью защиты от внеш­них воздействии IР35 в исполнениях У1, Т1, ХЛ1.

Серия электромагнитов КМП включает в себя три габарита. Магнитопровод выполнен из литого кор­пуса, закрываемого крышкой. В корпус вставлена ка­тушка; внутри катушки по направляющей латунной гильзе движется якорь. Пара якорь — крышка исполь­зуется как воздушный демпфер для смягчения ударов при включении и для регулирования времени отклю­чения, Якорь не имеет упора против движения вниз, и это движение ограничивается конструкцией тормо­за. В корпусе у электромагнитов КМП прорезаны вентиляционные отверстия, а выводы от катушки рас­положены па открытом клеммнике.

В отличие от электромагнитов КМП у электро­магнитов ВМ корпус полностью закрыт, а выводы располагаются в верхней части корпуса, закрытой второй крышкой. При отключении катушек электро­магнитов имеют место значительные перенапряжения, поэтому электромагниты КМП и ВМ снабжены разряд­ными резисторами. У магнитов КМП они укреплены снаружи и закрыты легким кожухом. У магнитов ВМ разрядные резисторы расположены в верхней части корпуса там же, где и выводные зажимы. Электромаг­ниты изготовляются для напряжения 110 и 220 В.

Технические данные электромагнитов КМП при­ведены в табл.5-13. Износостойкость элект­ромагнитов ВМ и КМП невысокая и составляет 1·10⁶ циклов В—О при слабом демпфировании, но может быть повышение до 2·10⁶ при усилении демпфирова­ния и соответствующем увеличении времени срабаты­вания.

Выбирая длинноходовые электромагниты, следует учитывать, что при совпадении направления силы тя­жести с направлением движения якоря суммарное усилие при растормаживании повышается соответст­венно массе якоря электромагнита.

Рис.5.9. Колодочные тормоза серии Рис.5.10. Колодочный тормоз серии

ТКТГ с динноходовым приводом ТКТГ с короткоходовым приводом

Рис.5.11. Колодочный тормоз серии

ТКП с короткоходовым приводом

Таблица 5.10. Коэффициенты запаса тормозов

	Механизмы подъёма		Механизм изнения вылет стрелы
Режим	один тормоз	два тормоза
Легкий Л	1,5	1,25		1,5
Средний С	1,75	1,25		1,5
Тяжелый Т	2,0	1,25		1,5
Весьма тяжелый ВТ и особо тяжелый ОТ	2,5	1,25		1,5

Примечания: 1. При двух тормозах на каждом приводе и двух приводах и более у механизма коэффициент запаса каждого тормоза должен быть не менее 1.1.

2. Если применяются два тормоза и более, то запас торможения устанавливается в предположении, что весь груз удерживается одним тормозом.

Рис.5.12. Дисковый тормоз серии ТМТ.

Технические данные тормозов серии ТКП с электромагнитами серия МП. Таблица 5.11

						Параллельное возбуждение			Последовательное возбуждение
Тип	Диаметр шкива, м	Расчётный ход, мм	Максимальный хо мм	Тормозной момен Н·м	Тип	Режим работы, ПВ, %	Тяговое усилие, Н	Потребляемая мощность, Вт	Режим работы, ПВ, %	Тяговое усилие, Н	Потребляемая мощность, Вт
				20		25	280	95	-	-	-
ТКП100	100	1,2	3,0	16	МП101	40	230	65	-	-	-
				8		100	95	23	-	-	-
				40		25	280	95	-	-	-
ТКП200/100	200	1,2	3,0	32	МП101	40	230	65	-	-	-
				16		100	95	23	-	-	-
				160		25	960	130	25	900	-
TKI1200	200	2,0	4,0	125	МП201	40	780	130	-	-	-
				100		-	-	-	40	600	-
				54		100	320	45	-	-	300
				240		25	960	130	25	900	-
ТКП200/300	300	2,0	4,0	190	МП201	40	780	130	-	-	-
				145		-	-	-	40	600	-
				90		100	320	45	40	-	300
				500		25	2000	285	25	2000	-
				340		-	-	-	25	-	1350
ТКП300	300	2,5	4,5	420	МП301	40	1550	170	40	1650	-
				250		-	-	-	40	-	1050
				170		100	700	70	-	-	-

Технические данные тормозов серий ТКП400 - ТКП800. Таблица 5.12

Данные тормозов					Данные электромагнитов
	Диа­метр шкива, м	Расчетный ход, мм	Макси­мальный ход, мм			Параллельное возбуждение			Последовательное возбуждение
Тип				Тормозной момент, Н·м		Режим работы. ПВ, %	Тяго-вое усилие, Н	Потребляе­ мая мощ­ность, Вт	Режим работы, ПВ.%	Тяговое усилие при токе, Iн·Н
										60%	40%
				1500		25	9600	850	25	9600	-
ТКП 400	400	1,5	3	1200		40	7800	600	40	7800	-
				550		100	3600	355	40	-	3700
				2500		25	12900	960	25	12900	-
ТКП 500	500	1,7	3,5	1900		40	9800	690	40	9300	-
				1000		-	-	-	40	-	5400
				850		100	4500	395	-	-	-
				5000		25	21000	1260	25	21500	-
ТКП 600	600	2,0	4,0	3550		40	15200	890	40	15200	-
				2030		-	-	-	40	-	12000
				1550		100	6900	520	-	-	-
				8000		-	29400	1770	25	29400	-
TKП 700	700	2,2	4,0	3750		40	21100	1290	40	21100	-
				3250		-	-	-	40	-	12000
				2800		100	10300	750	-	-	-
				12500		25	40300	2320	25	40300	-
i TKП 800	800	2,5	5,0	9100		-	39400	1680	40	29400	-
				5050		-	-	-	40	-	16200
				4400		100	11000	965	-	-	-

Примечание: Потребляемая мощность относится к напряжению 110В. Сопротивление катушек ТКП400, ТКП500 - 12,6Ом, ТКП600 – 13,6Ом, ТКП800 – 5,2Ом.

Технические данные электромагнитов серии КМП. Таблица 5.13

Данные тормоза			Данные электромагнита
Диа­метр шки­ ва, мм	Макси-мальный ход привода колодок,мм	Тормо-зной момент Н·м	Тип	Ход якорямм	Мас- са яко­ря, кг	Ре­жим рабо­ты, ПВ, %	Тяговое усилие с учетом веса якоря, Н	Потреб­ляемая мощ- ность, Вт	Вре­мя втя­гива­ния, с	Вре мя от- пада- ния, с
		160				25	115	300
200	3	100	КМП2	40	1,5	40	80	190	0,4	0,1
		50				100	35	75
		1500				25	370	650
400	4	1200	КМП4	60	7	40	300	450	1,5	0,3
		500				100	120	170
		5000				25	1000	1500
600	4,5	3500	КМП6	120	23,5	40	720	950	2,5	0,5
		1600				100	330	375

Технические данные тормоза серии ТКТ с приводом от электромагнитов серии МО. Таблица 5.14

Данные тормоза		Данные электромагнита
Тип	Диаметр шкива, мм	Тормозной момент, Н-М	Тип электромагнита 1	Режим Работы, ПВ,%	Кажущаяся мощность. В·А		Потребляемая мощ­ность, Вт	Момент электро магнита, Н-м		Угол поворота якоря		Момент отвеса якоря электромагнита, Н-м
					в момент включе-ния	во включен­ном состоянии
ТКТ 100	100	20	МО100Б	40	2000	400	140		5,5		7°-30°	0,5
		11		100	1100	190	70		3,0			0,5
ТКТ 100/200	200	40	МО100Б	40	2000	400	140		5,5		7°-30°	0,5
		22		100	1100	190	70		3,0			0,5
ТКТ200	200	150	МО200Б	10	6500	1350	450		40		5°-30°	3,5
		80		100	1000	650	225		20			3,6
ТКТ200/300	300	210	МО200Б	10	6500	1350	450		40		5°-30°	3,6
		120		100	1000	650	225		20			3,6

Технические данные электромагнитов серии КМТ. Таблица 5.15.

Данные тормоза		Данные электромагнита
Диаметр шкива, мм	Тормозной мо­мент, Н·м		Тип	Тяговое усилие, Н	Масса якоря, кг	Максимальный ход, мм	Допустимое число включений в час	Время включения, с	Время отключе­ния, с	Полная мощ­ность, В·А			Потребляемая мощность, Вт		Износостойкость, 10 циклов В-0
										при включе­нии	в выключен­ном состоя­нии
300	450		КМТЗА	350	12,5	50	400	0,1	0,15	22500	700	120		1,0
400	1300		КМТ4А	700	24	50	300	0,2	0,25	38000	1900	400		0,8
500	2000		КМТ6А	1150	46	60	250	0,3	0,4	85000	3000	600		0,6
600	4000		КМТ7А	1400	52	80	200	0,5	0,6	140000	4400	750		0,4