5.2.1. Ленточные тормоза

Ленточные тормоза получили в приводах судовых грузоподъемных механизмов большое распространение благодаря созданию больших тормозных моментов при малых габаритных размерах. Кроме того широкое распространение ленточных тормозов связано с удобством компоновки приводов, оборудованных радиально-поршневыми гидромоторами, в которых роль тормозного шкива выполняет корпус гидромотора (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Ленточный тормоз грузовой лебедки судового крана:

1 – тормозная лента ленточного тормоза; 2 – ; тормозной цилиндр ленточного тормоза; 3 – радиально-поршневой гидромотор

Стальная лента с фрикционными накладками охватывает шкив и в результате прижатия ее к вращающемуся шкиву происходит торможение.

Тормоз управляется электромагнитом, гидротолкателями или ножными педалями. Замыкание тормоза может быть пружинным или грузовым.

Ленточные тормоза имеют существенные недостатки:

1. большие усилия, изгибающие вал с тормозным шкивом;

2. неравномерный износ ленты;

3. меньшая, чем у колодочных и дисковых, надежность из-за возможности обрыва ленты.

Определим величину силы трения между лентой и тормозным шкивом в зависимости от тормозного момента

, (5.1)

где – тормозной момент, создаваемый тормозом,

– диаметр тормозного шкива.

Соотношения между натяжениями в набегающей и сбегающей ветвях ленты определяется по формуле Эйлера (рис. 5.9 а)

, (5.2)

где f – коэффициент трения ленты о шкив;

 – угол обхвата лентой шкива, рад;

e – основание натурального логарифма.

Зависимость Эйлера также устанавливает связь между силой трения и силами натяжения в набегающей и сбегающей ветвях

, (5.3)

. (5.4)

В зависимости от закрепления концов ленты различают следующие типы ленточных тормозов (рис. 5.4): простые, дифференциальные, суммирующие.

Простой ленточный тормоз (рис 5.4 б) является тормозом одностороннего действия – тормозной момент зависит от направления вращения тормозного шкива. Он пригоден для торможения механизмов, у которых вращающий момент направлен в одну сторону. Рассмотрим равновесие рычажной системы (рис 5.4 б)

,

,

где – усилия торможения на тормозном рычаге от пружины тормозного цилиндра (или от нажатия педали). С учетом уравнения (5.4) можно записать

Рис. 5.4. Схемы ленточных тормозов:

а) усилия в ветвях; б) простой тормоз; в) дифференциальный тормоз; г) суммирующий тормоз

,

откуда получим выражение для тормозного момента

.

Дифференциальный ленточный тормоз (рис. 5.4 в) является также тормозом одностороннего действия, в котором тормозной момент создается как разность моментов сил натяжения набегающей и сбегающей ветвей. В этом тормозе крепления ленты размещаются по разные стороны от оси вращения рычага т.О. Уравнение равновесия рычага запишется в виде

,

с учетом формул (5.3) и (5.4) получим

,

,

. (5.5)

Здесь следует отметить, что при тормозной момент стремится к бесконечности , что фактически будет означать мгновенную остановку привода, это сопряжено с возникновением больших ускорений и, следовательно, сил инерции. Подобная ситуация может привести к возникновению аварий – развитию трещин в элементах конструкции их поломка. На практике ситуация может возникнуть при непостоянстве коэффициента трения.

Для нормальной работы дифференциального тормоза для исключения самозатягивания ленты должно быть соблюдено неравенство . Обычно принимают .

Недостатком этих тормозов является большой износ тормозной ленты и склонность к самозатягиванию.

Суммирующий ленточный тормоз (рис. 5.4 г) является тормозом двойного действия, у которого величина тормозного момента не зависит от направления вращения вала привода. В этом тормозе крепления ленты размещаются по одну сторону от оси вращения рычага т.О. Под действие приложенных сил тормоз будет находится в равновесии

,

с учетом формул (5.3) и (5.4) получим

,

,

. (5.6)

На судовых кранах используются суммирующие ленточные тормоза.