5. Расчет тормозов крановых механизмов

ЗАДАЧА № 1

В механизме подъема судового стрелового крана установлен ленточный тормоз . Проверить сможет ли удержать ленточный тормоз груз массой m_Q =12 т? Тормозной шкив совмещен с тросовым барабаном, диаметр тормозного шкива D_Т=0,4 м. Тип тормоза – ленточный суммирующий. Диаметр тросового барабана, =0,4 м.

Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 4 – ленточный тормоз; 5, 6, 7, 8, 9, 10 – блоки.

Тормозной момент, который создает ленточный суммирующий тормоз, вычисляется по формуле

, где – сила упругости тормозной пружины; f – коэффициент трения ленты о шкив; DT – диаметр тормозного шкива.  – угол обхвата лентой тормозного шкива; a, b, c – плечи сил.

Рис. 2. Схема ленточного суммирующего тормоза

Характеристики ленточного тормоза:

,Н	f	,  (рад)	DT, м	a, мм	b, мм	с, мм
4000	0,42	250 (4,36)	0,5	20	40	400

РЕШЕНИЕ

Ленточный тормоз согласно кинематической схемы привода установлен на тросовом барабане, поэтому его тормозной момент должен превышать вращающий момента на барабане ,который создается силой натяжения шкентеля , а эта сила в свою очередь зависит от веса груза . Для того чтобы определить сможет ли данный тормоз надежно удерживать груз массой m_Q=15 т не обходимо проверить выполнение условия: коэффициент запаса торможения k_T должен быть не меньше 1,5 (для механизма подъема)

,

где –максимальный тормозной момент, который создает ленточный тормоз, Н∙м;

–расчетный тормозной момент от веса груза, который должен удержать тормоз, Н∙м.

Расчетный момент для торможения , равен моменту на барабане, т.е. .

,

где – сила натяжения шкентеля (в лопаре);

–диаметр тросового барабана, =0,4 м.

Рис. 3. Гидравлическая лебедка крана: 1 – ленточный тормоз; 2 – гидромотор (радиально-поршневой) с вращающимся корпусом; 3 – барабан; 4 – передняя опора; 5 – задняя опора; 6 – гидроцилиндр тормоза

Сила натяжения определяется исходя из схемы запасовки шкентеля

кН,

где – вес груза, кН;

u_г – кратность грузового полиспаста

,

–количество ветвей шкентеля, на который висит груз, ,

–количество лопарей, ;

–к.п.д. грузового полиспаста

,

–к.п.д., учитывающий потери мощности в блоке, ;

n_бл – количество блоков уравнительного полиспаста, n_бл=3.

В формуле по определению к.п.д. полиспаста записан в числителе, при опускании груза силы трения полиспаста препятствуют опусканию груза т.е. содействуют процессу торможения.

После того как определена сила кН переходим к вычислению момента на барабане

кН∙м, по которому вычисляется расчетный момент торможения груза кН∙м.

По формуле, приведенной в условии задачи, рассчитывает тормозной момент тормоза

Н∙м =12,78 кН∙м

Проверяем условие обеспечения надежности торможения ( вычисляется коэффициент запаса торможения)

Условие надежного торможения выполняется.

Таким образом, ленточный тормоз обеспечивает надежное торможение механизма подъема груза массой m_Q =12 т.

ЗАДАЧА № 2

В механизме подъема судового стрелового установлен дисковый тормоз крана. Проверить, способен ли обеспечить надежное торможение данный тормоз при грузоподъемности крана m_Q =16 т? Кинематическая схема привода указана на рисунке. Тормоз расположен на ведущем валу редуктора. Редуктор имеет передаточное отношение 40. Диаметр тросового барабана =0,5 м.

Рис.1. Кинематическая схема привода: 1 – аксиально-поршневой насос; 2 – радиально-поршневой мотор; 3 – тросовый барабан; 4 – дисковый тормоз; 5 – редуктор; 6, 7, 8, 9 – блоки грузового полиспаста; 8, 9, 10, 11 – блоки уравнительного полиспаста.

Характеристики ленточного тормоза:

• средний диаметр дисков, D_ср=0,13 м;

• количество дисков, z=4;

• сила упругости тормозной пружины, 700 Н;

• коэффициент трения ленты о шкив, f=0,41.

Рис. 2. Дисковый тормоз: 1 – замыкающая пружина; 2 – регулировочный болт; 3 – электромагнит; 4 – кожух; 5 – неподвижные тормозные диски ; 6 – вращающиеся тормозные диски

РЕШЕНИЕ

Дисковый тормоз согласно кинематической схемы привода установлен на быстроходном валу редуктора, поскольку на этом валу действует наименьший вращающий момент от веса груза . Тормоз должен создать тормозной момент больший, чем момент от от веса груза на быстроходном валу. Для того чтобы определить сможет ли данный тормоз надежно удерживать груз массой m_Q=16 т не обходимо проверить выполнение условия: коэффициент запаса торможения k_T должен быть не меньше 1,5 (для механизма подъема)

,

где –максимальный тормозной момент, который создает дисковый отрмоз тормоз, Н∙м;

–расчетный тормозной момент от веса груза на быстроходном валу, который должен удержать тормоз, Н∙м.

1. Тормозной момент дискового тормоза

Н∙м,

где – сила упругости тормозной пружины, сжимающей тормозные диски, Н;

z – количество тормозных дисков, z=4;

–средний диаметр тормозных дисков, Н∙м;

f – коэффициент трения между тормозными дисками с фрикционными накладками, f =0,40.

2. Рассчитываем вращающий момент от веса груза , который приводится к быстроходному валу редуктора, на котором установлен дисковый тормоз. Для этого сначала вычисляем момент от веса груза на тросовом барабане , соединенным с тихоходным валом редуктора

кН∙м,

где – сила натяжения шкентеля (в лопаре);

–диаметр тросового барабана, =0,5 м.

Сила натяжения определяется исходя из схемы запасовки шкентеля

кН,

где – вес груза, кН;

u_г – кратность грузового полиспаста

,

–количество ветвей шкентеля, на который висит груз, ,

–количество лопарей, ;

–к.п.д. грузового полиспаста

,

–к.п.д., учитывающий потери мощности в блоке, ;

n_бл – количество блоков уравнительного полиспаста, n_бл=3.

В формуле по определению к.п.д. полиспаста записан в числителе, при опускании груза силы трения полиспаста препятствуют опусканию груза т.е. содействуют процессу торможения.

Момент от веса груза T_гр.Т приведенный к быстроходному валу редуктора

Н∙м,

где – передаточное отношение редуктора, ;

–к.п.д., учитывающий потери мощности в редукторе, .

Коэффициент запаса торможения

.

Таким образом, не обеспечивает удержание груза массой 16 т.

Для того, чтобы обеспечить надежное торможение увеличиваем силу упругости пружины Н путем увеличения ее деформации (сжатия), тогда

Н∙м,

Условие обеспечения надежного торможения при подъеме груза m_Q=16 т

выполняется.