книги из ГПНТБ / Электрические подъемные установки учебное пособие для студентов горных вузов проф. В. Б. Уманский ; под редакцией Барамидзе К. М. 1960- 20 Мб

266 Тормозные устройства

случае приходится считаться со следующим недостатком тормоз­

ной системы. Если груз опускается с большой скоростью, то

в момент своего нормального нижнего положения он будет обла­

дать значительной кинетической энергией, которая может быть поглощена лишь дальнейшей деформацией системы рычагов и колодок. За счет этой деформации груз опустится несколько ниже своего нормального нижнего положения. Затем, поскольку деформация системы рычагов больше той, которая соответствует

статической нагрузке (весу груза), система стремится восстано­ вить груз в своем нормальном нижнем положении. Налицо усло­

положения. Вместе с положением груза и деформация системы

рычагов и колодок совершает затухающие колебания около сво­ его среднего значения. Так как тормозное усилие пропорцио­

нально этой деформации, то оно изменяется по закону затухаю-1

щих колебаний. Диаграмма процесса торможения может быть

представлена рис. 161. Через некоторое время t0 после падения

якоря тормозного электромагнита, необходимое для опускания груза на высоту, соответствующую перемещению колодок до со­ прикосновения с ободом, возникает тормозное усилие. Оно быстро возрастает до величины, значительно превосходящей нормальную, и затем начинает колебаться около этого нормального значения. После двух-трех колебаний тормозное усилие можно считать практически установившимся и равным нормальному. Очевидно, что диаграмма процесса торможения, подобная приведенной на рис. 161, не может быть признана благоприятной. Резкое увели­ чение тормозного усилия сверх нормального сопровождается зна­ чительными упругими колебаниями в канате и всей подъемной системе, которые приводят к быстрому их износу и понижают надежность системы. Кроме того, колебание тормозного усилия

.связано с колебанием величины замедления, которое, особенно

при людском подъеме, не может быть допущено.

Чтобы ослабить эффект колебания тормозного усилия, не­ обходимо уменьшить скорость опускания тормозного груза. Это может быть достигнуто путем установки дросселя, демпфирую­ щего выпуск рабочей жидкости из тормозного цилиндра. Однако при этом мы сталкиваемся с другим недостатком' уменьшение скорости опускания груза связано с увеличением продолжитель­

ности холостого хода тормоза. Под этим термином подразуме­ вается отрезок времени t0 от момента падения тормозного элек­ тромагнита до момента возникновения тормозного усилия.

Грузовой тормоз с регулируем ымдросселем. Диаграмма процесса торможения при сильном демпфировании

выпуска рабочей жидкости из тормозного цилиндра показана на рис. 162. Колебания тормозного усилия ослаблены, но за счет значительного увеличения холостого хода, являющегося суще­ ственным злом. При нарушении нормального режима работы,

чреватого опасностью аварии (чрезмерно большая скорость, пе­

регон клети выше уровня приемной площадки и т. д.), необхо­ димо как можно скорее остановить машину. Особенно важно это

в том случае, когда подъемный сосуд приближается к приемной площадке. В этом случае холостой ход тормоза особенно опасен, так как промедление во включении тормоза на величину порядка одной секунды может служить причиной наиболее опасной ава­

рии — переподъема клети и удара ее о направляющие шкивы.

Поэтому если при движении подъемного сосуда вдали от прием­ ной площадки еще может быть допущено смягчение колебаний

тормозного усилия за счет удлинения продолжительности холо­ стого хода, то при приближении клети к приемной площадке ма­ лый холостой ход должен рассматриваться как основное каче­ ство, требуемое от предохранительного тормоза.

В большинстве тормозных устройств рассмотренного типа дроссель, демпфирующий выпуск рабочей жидкости из тормоз­ ного цилиндра, регулируется от указателя глубины таким обра­ зом, что в то время, когда подъемные сосуды находятся вдали от приемной площадки и, следовательно, опасности переподъема

нет, отверстие дросселя уменьшено, и в случае падения тормоз­

ного электромагнита рабочая жидкость вытекает из цилиндра

медленно. Диаграмма торможения аналогична показанной на рис. 162. При приближении подъемного сосуда к приемной пло­ щадке отверстие дросселя расширяется. Если теперь произойдет включение предохранительного тормоза, то холостой ход тор­ моза будет очень мал, зато включение тормоза будет сопровож­ даться резкими колебаниями тормозного усилия.

Очевидно, что наличие регулируемого дросселя лишь ча­

стично разрешает проблему надежного предохранительного тор­ можения.

268 Тормозные устройства

К совершенному тормозному устройству должно быть предъ­

явлено требование в любых условиях обеспечивать быстрое и безударное включение (малый холостой ход и отсутствие коле­ баний тормозного усилия). Конструкции, в которых это условие

удовлетворенсг, будут рассмотрены в специальном параграфе. Пневматические и масляные грузовые тор­

моза. Следует отметить, что при прочих равных условиях гру­ зовые тормоза с применением в качестве рабочей жидкости масла под давлением имеют несколько меньший холостой ход, чем тор­ моза, в которых рабочей жидкостью служит сжатый воздух.

Дело в том, что для надежного оттормаживания необходимо^

чтобы сила давления рабочей жидкости на поршень тормозного цилиндра несколько превосходила вес тормозного груза. В пнев­ матическом тормозном устройстве избыток давления может

вотдельные моменты оказаться значительным, так как давление

ввоздухосборнике колеблется (диаграмма на рис. 152). Тор­ мозной груз должен удерживаться надежно в верхнем положе­

нии, при нижнем пределе давления. Но включение тормоза мо­ жет произойти и в тот момент, когда давление в воздухосборникедостигло верхнего предела. В этом случае тормозной груз не сразу начнет опускаться, а лишь после того, как из цилиндра вытечет некоторое количество воздуха и давление в нем упадет ниже того значения, которое требуется для компенсации веса

груза. Таким образом, в пневматическом грузовом тормозе холо­ стой ход состоит из двух частей — ti и tz (см. рис. 161, 162), при­ чем во время первой части тормозной груз неподвижен. Но так

как масло—несжимаемая жидкость, при сообщении масляного-

цилиндра со сточным баком уровень в нем начинает опускаться и вместе с ним опускается тормозной груз. Следовательно, пер­

вая часть холостого хода в масляном грузовом тормозе отсут­ ствует, и при одной и той же скорости опускания груза общая продолжительность холостого хода в последнем случае меньше.

Таким образом, в тормозах описанного типа применение масла

в качестве рабочей жидкости имеет определенные преимущества перед сжатым воздухом.

В некоторых установках часто применяются грузовые тор­ моза, в которых для оттормаживания применяется сжатый воз­

дух. При падении тормозного электромагнита воздух этот выпу­

скается почти без дросселирования; демпфирование же опускаю­ щегося груза производится специальным масляным цилиндром,

в котором масло вытесняется через регулируемое отверстие

с одной стороны поршня на другую. Здесь мы имеем комбиниро­

ванное применение обоих видов рабочей жидкости.

Проблема конструирования предохранительного тормоза, обладающего малым холостым ходом при отсутствии упругих

колебаний, привлекала внимание ряда изобретателей и кон­

структоров. Тормоза, удовлетворяющие этому условию, вошли

в практику под названием быстродействующих.

ДВУХСТУПЕНЧАТОЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ

Ограничение допустимых замедлений при

предохранительном торможении. Практически мо­

жет быть достигнута любая скорость включения предохранитель­ ного торможения при отсутствии упругих колебаний и при обес­ печении полной гарантии от отказа сработать. Этим решается

■основное требование, предъявляемое к предохранительному тор­ мозу. Но рассмотрим явление аварийного торможения несколько глубже.

Правила безопасности требуют от тормоза трехкратной ста­ тической надежности. Это значит, что при включении предохра­ нительного тормоза на валу органа навивки должен развиваться тормозной момент, по крайней мере в три раза превосходящий

максимальный статический момент вращения, который может

иметь место при нормальном режиме работы машины.

Это требование должно рассматриваться как минимальное.

Имея в виду возможное уменьшение коэффициента трения про­ тив расчетного, очень часто желательно иметь значительно более

высокий запас статической надежности.

Однако стремление к установке на подъемных машинах мощ­ ных предохранительных тормозов противоречит другому требова­ нию— получению при предохранительном торможении ограни­ ченных замедлений.

Нормальное замедление при предохранительном торможении

составляет около 2 м/сек2; замедление 3 м/сек2 должно быть при­ знано большим; 5 м/сек2 — верхний предел допустимого при предохранительном торможении замедления. Большие значения

замедлений должны быть признаны опасными с точки зрения получаемых при них упругих колебаний в канатах.

Легко доказать, что требования высокой статической надеж­ ности ограниченного замедления часто оказываются противоре­ чивыми.

Пусть имеем подъемную установку, характеризующуюся сле­ дующими данными: высота подъема 350 м, нормальный полез­ ный груз 3000 кг, приведенное к окружности барабана значение маховой массы 3000 кгм~1-сек2; вес 1 м каната 4 кг/м; система

неуравновешенная.

Максимальное статическое усилие на окружности барабана.

3000 + 350 • 4 = 4400 кг.

окружности барабана (из условия трехкратной статической на­ дежности)

4400 • 3=13 200 кг.

Если предохранительный тормоз сработает в начале подъема нормального груза, то система начнет двигаться с замедлением

4400 + 13 200

5,86 м[секг.

3000

Этот пример показывает, что требование трехкратной стати­ ческой надежности часто приводит к совершенно недопустимым

значениям замедления при предохранительном торможении.

Особенно нежелательно мгновенное возникновение столь больших

замедлений. Резкое возрастание замедления связано с упругими колебаниями в канате, приводящими к недопустимым напряже­

ниям.

Двухступенчатое торможение. Чрезмерно резких торможений удается, избежать благодаря применению так назы­ ваемого двухступенчатого торможения.

Задача двухступенчатого торможения — обеспечить ограни­ ченное целесообразными пределами замедление системы при включении предохранительного тормоза независимо от степени его статической надежности. Достигается это путем дозировки тормозного усилия при включении предохранительного тормоза.

При включении предохранительного тормоза торможение производится вначале при помощи, рабочего цилиндра, в кото­ рый поступает сжатый воздух через регулятор давления. Ограни­ чив перемещение рычага регулятора давления при включении предохранительного тормоза, мы тем самым получим любое, на­ перед заданное, тормозное усилие, составляющее некоторую часть от максимального.

Проследим, как в этом случае будет протекать процесс тор­ можения.

В момент включения предохранительного тормоза рычаг ре­

гулятора давления переставляется в заданное промежуточное

положение и в рабочем цилиндре устанавливается некоторое

давление, определяющее собой начальное тормозное усилие. Этот процесс происходит практически мгновенно. В этот же момент открывается отверстие, соединяющее цилиндр предохранитель­ ного тормоза с атмосферой, и воздух медленно начинает из него

вытекать.

На рис. 163 показана схема сил, действующих в рычагах рас­ сматриваемых устройств. В начале торможения точка М непо­ движна. На нее действуют груз G и давление сжатого воздуха

р — давление воздуха в цилиндре, S — площадь поршня). Нор­ мальное давление сжатого воздуха составляет от 5 до 6 кг!см2,

для поддержания же груза в верхнем положении достаточно дав­ ления около 3,5—4 кг/см2. Разница между давлением воздуха на поршень и весом груза pS — G, возникающая за счет избыточ­ ного давления сжатого воздуха, направлена вверх и компенси­ руется реакцией опоры, определяющей возможное верхнее поло­ жение поршня в цилиндре предохранительного тормоза.

Шток рабочего цилиндра Р с мо­ мента начала торможения находит­ ся под действием силы давления

сжатого воздуха на его поршень Т.

Беря сумму моментов около точ­ ки М, находим усилие на тормозном рычаге

^2

Т Л + 4

Аналогично, беря сумму моментов около точки N, найдем реакцию силы Т в точке М

Т-г^-г.

А+ 4

Эта реакция направлена вверх и дополнительно нагружает

верхнюю опору поршня цилиндра предохранительного тормоза. Общая сумма сил, действующих в точке М, следовательно,

будет

K^pS-G^T^.

Первый член этой суммы, по1 мере вытекания сжатого воздуха

из цилиндра, непрерывно уменьшается. Если бы в момент вклю­ чения предохранительного тормоза регулятор давления был

установлен в крайнее положение, то сила Т была бы: настолько

велика, что ее реакция в точке М была бы достаточна, чтобы удержать груз в верхнем положении даже при полном отсут­ ствии воздуха в цилиндре предохранительного тормоза. Но мы

установили регулятор давления в некоторое промежуточное по­

ложение, при котором Т . 1'-:—< G. Груз удерживается в своем

‘1 + ‘2