65. Полиспасты. Назначение. Схемы одинарных и сдвоенных полиспастов. Определение кратности полиспаста.

Полиспаст – система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом или цепью, и предназначены для выигрыша в силе (силовые) или в скорости (скоростные).

Кратность полиспастов:

одинарные: U_п=T, кратность равна передаточному числу

сдвоенные: U_п=m/2, т. е. равна половине числа ветвей, на которых подвешен груз или числу подвижных блоков крюковой подвески.

Схема сдвоенного полиспаста см. вопрос 64.

66. Классификация тормозов. Отметьте требования к тормозам кранов.

Тормоза. Классификация

Торможение механизмов осуществляется введением больших сил трения между вращающимися шкивом, дисками и неподвижными элементами (колодками, лентами, дисками). Кинетическая энергия движущихся масс крана или его элементов при тор­можении превращается в тепловую, нагревая тормоз.

Существует много типов тормозов, которые можно классифицировать по следующим признакам:

- по направлению действия усилий нажатия на тормозной элемент с радиальным и осевым замыканием;

- по конструкции рабочего элемента:

колодочные;

ленточные;

дисковые;

- по назначению на стопорные (для остановки), спускные (для ограничения скорости при опускании груза);

- по способу управления на автоматические и управляемые;

- по принципу действия приводного усилия:

• закрытого типа, которые постоянно замкнуты действием внешней силы (пружины или груза), а размыкаются на время работы механизма при помощи электромагнитного, электрогидравлического, электромеханического приводов;

• открытого типа, замыкаемые усилием оператора для остановки механизма, и комбинированные, которые в нормальных условиях работают как открытого типа, в аварийных - как закрытого.

Тормоза закрытого типа более безопасны в работе. Тормоза открытого типа применяют в механизмах, где требуется плавная и точная остановка (механизмы передвижения, поворота). Автоматические тормоза по принципу действия могут быть только закрытого типа, а управляемые - открытого или комбинированные. Ком­бинированные тормоза применяют сравнительно редко, например в механизмах поворота и передвижения кранов.

Для увеличения тормозного момента и снижения габаритных размеров, массы и мощности привода тормозов применяют фрикционные материалы с повышенным коэффициентом трения.

К фрикционным материалам тормозов предъявляют следующие требования: высокий и стабильный коэффициент трения, достаточная прочность и износостойкость, термостойкость, небольшая стоимость.

Применение асбофрикционных материалов в настоящее время запрещено

Фрикционную ленту крепят к колодкам или стальной ленте латунными или медными заклепками во избежание повреждений шкива, а в последних конструкциях тормозов приклеивают термостойким клеем.

Износ ленты считают ориентировочно в среднем 1 мкм за каждое включение тормоза.

В тяжелонагруженных тормозах применяют фрикционные металлокерамические материалы, которые имеют высокие коэффициент трения, стабильность и износостойкость, допускают высокие давления (до 2.. 5 МПа). Они обеспечивают работу тормозов при высоких температурах (до 500...1000° С) и изготавливаются на медной и железной основах.

Тормозные шкивы выполняют литыми из чугуна, стали 45J1 или штампованными из стали 45 с упрочнением рабочей поверх­ности до твердости не менее НВ 350. Для улучшения охлаждения тормоза следует предусматривать на внутренней поверхности шкива ребра, усиливающие движение воздуха и теплоотдачу.

Конструкции колодочных тормозов с электромагнитными и электрогидравлическими приводами

Колодочные тормоза делятся на одноколодочные и двухколодочные. В качестве привода применяют тормозные электромагниты и электрогидравлические толкатели.

Одноколодочные тормоза(рис4.5) применяют редко-только в механизмах с ручным приводом по причине малого тормозного момента, а также неуравновешанности системы. Сила Р, приложенная на рычаге, создает усилие нажатия N колодки на тормозной шкив. Сила трения, возникающая на тормозном шкиве: F=fN. Тормозной момент, создаваемый одноколодочным тормозом: Усилие на рычаге определяем из условия равновесия, составив уравнения моментов относительно оси вращени рычага.

Сила нажатия на колодки воспринимается валом тормозного шкива и подшипниками, что увеличивает их размеры и массу механизма.

Двухколодочные тормоза с электромагнитом (рис. 4.6) являются основными в грузоподъемных машинах и представляют собой уравновешенную систему, где практически отсутствуют усилия, изгибающие вал.

Тормоз состоит из шкива 1, тормозных рычагов 2, в которых шарнирно закреплены колодки 3 с фрикционными накладками, рабочей замыкающей пружины 6, находящейся в скобе 5 и закрепленной на штоке 7, вспомогательной пружины 4 (для быстрого отвода левой колодки), клапана с якорем 8, катушки электромагнита 9 и регулировочного винта 10 (для регулировки зазора между шкивом и колодками)

Тормозной момент, создаваемый двухколодочным тормозом, определяется суммой тормозных моментов, развиваемых каждой колодкой.

Рис. 1.7. Схемы двухколодочных тормозов

Тормоз работает следующим образом. При включении приводного электродвигателя одновременно подается ток в катушку электромагнита 9, которая притягивает якорь и, толкая влево шток, сжимает рабочую пружину, колодки расходятся - тормоз разомкнут. При выключении двигателя или исчезновении электроэнергии в сети электромагнит теряет свои свойства, пружина разжимается и прижимает тормозные колодки к вращающемуся шкиву. Механизм под действием силы трения останавливается. Тормозные электромагниты бывают переменного (чаще всего) и постоянного тока, короткоходовые (ход 2-4 мм) и плунжерные (ход 20-80 мм). Короткоходовые электромагниты бывают переменного однофазного тока типа МО-Б (клапанные) и постоянного тока типа МП, ТКП; плунжерные электромагниты - переменного трехфазного тока типа КМТ и постоянного тока типа КМП.

Короткоходовые электромагниты устанавливают непосредственно на тормозные рычаги, и поэтому конструкция тормоза до­вольно компактна. Они могут работать в любом положении, а не только в вертикальном. Однако эти тормоза не лишены и существенных недостатков: резкие удары якоря о сердечник и шток могут вызвать поломку клапана в опасном сечении; небольшое число включений в час (до 300), невозможность регулирования скорости движения якоря и тормозного момента во время торможения; не­одинаковые моменты инерции тормозных рычагов вследствие закрепления клапанного электромагнита на одном из рычагов, что создает при резком замыкании динамическую неуравновешенность тормозной системы и удары колодок о шкив. Это является причиной возникновения больших динамических нагрузок в тормозных системах и в линии передач приводов. В современных конструкциях тормозов вместо электромагнитов широко распространены более надежные электрогидравлические приводы (рис. 4.6, б).

Тормоза с электрогидравлическим приводом (толкателем) (см. рис 4.6, б). Электрогидравлический толкатель - это автономный привод, состоящий из центробежного насоса, приводимого от специального электродвигателя и поршня, который соединен с тормозной системой. Тормоза с электрогидротолкателями имеют следующие преимущества перед тормозами с электромагнитами: плавность включения и выключения тормоза, что способствует уменьшению динамических нагрузок в механизмах и повышает их долговечность; возможность регулировки тормозного момента; возможность большого числа включений тормоза в час (до 2000); меньшие пусковые токи; выше износостойкость и надежность. Несмотря на указанные достоинства электрогидротолкатели не везде могут успешно работать: в условиях низких температур; при установке тормоза в наклонном положении (отклонение не более 15°).В зависимости от условий работы электрогидравлические толкатели изготавливают в следующих исполнениях: общепро­мышленном, тропическом; северном (t = - 60°С), морском и взрывобезопасном. Электрогидравлические толкатели выполняют одно- и двух- штоковыми: одноштоковые серии ТЭГ и ТГМ, усилием 160.. 800 Н, двухштоковые серии Т, усилием 1600 Н.

Дисково-колодочные тормоза

В последнее время все большее распространение получают дисково-колодочные тормоза , обладающие рядом пре­имуществ перед колодочными: улучшенная теплоотдача, большие тормозные моменты, равномерные давление на колодки и их из­нос, большой срок службы фрикционной пары, меньше момент инерции диска по сравнению со шкивом, что улучшает динамиче­скую характеристику привода. С целью лучшего охлаждения тормозные диски выполняют с радиально расположенными отверстия­ми.

На рис. 4.7 приведена конструкция дисково-колодочного тормоза (ФРГ) с автоматическим регулированием зазора между диском и колодками. Диск 11 зажимается колодками 12 с помощью рычагов 2 под действием тарельчатой пружины 8, установленной на тяге 6. Посередине тяги закреплен рычаг 13, соединенный со штоком электрогидротолкателя 5.

При включении толкателя рычаг 13 поворачивается и, воз­действуя клином 4 на ролики 1 и вспомогательную пружину 14, разводит рычаги 2 и колодки. Для автоматического регулирования зазора между диском и колодками предусмотрено устройство 10; в рычаги колодки ввернуты пустотелые втулки 9, куда входит цилин­дрический хвостовик колодок 12; на наружных концах втулок 9 пре­дусмотрен храповик, шарнирно соединенный тягами 7 с осью 3, и при каждом цикле торможения поводки совершают качательное движение, поворачивают втулки 9, уменьшая зазор, что обеспечи­вает стабильность торможения.

Рис. 1.8. Дисковый тормоз

Ленточные тормоза

Применяются чаще всего в механизмах, где требуются большие тормозные моменты при малых габаритных размерах, а также в групповых приводах. Стальная лента с фрикционными накладками охватывает шкив и в результате прижатия ее к вращающемуся шкиву происходит торможение. Для равномерного отхода ленты от шкива предусмотрены регулировочные болты. Тормоза управляются электромагнитом, гидро- или пневмотолкателями или ножными педалями. Замыкание тормоза может быть пружинным или грузовым. В случае необходимости создания больших тормозных моментов применяют двухобхватные ленточные тормоза с углом обхвата шкива 330°.

Простой ленточный тормоз.

В зависимости от закрепления концов ленты [18] различают следующие типы ленточных тормозов: простые, дифференциальные и суммирующие (рис. 1.10).

Простой ленточный тормоз (рис. 1.10, а) одностороннего действия применяется для нереверсивных механизмов.

Дифференциальный тормоз (рис. 1.10, б) также одностороннего действия, основанный на разности моментов натяжения ветвей ленты.

Суммирующий ленточный тормоз (рис. 1.10, в) является тормозом двойного действия, у которого величина тормозного момента не зависит от направления вращения привода.

Требования к тормозам грузоподъемных машин.

К тормозам и остановам предъявляются следующие требования :

1. Механизмы подъема груза и изменения вылета грузо­подъемных машин с машинным приводом, за исключением случа­ев, отмеченных далее в п. 2, должны быть снабжены тормозами нормально закрытого типа, автоматически размыкающимися при включении привода.

Механизм подъема с ручным приводом должен быть снаб­жен автоматически действующим грузоупорным тормозом. У механизмов подъема груза, изменения вылета и телескопирования стрелы с гидроцилиндром должно быть предусмотрено устройство (обратный клапан), исключающее возможность опуска­ния груза или стрелы при падении давления в гидросистеме. Гид­равлическая схема механизма подъема крана, в приводе ко­торого использованы гидрозамки, представлена на рис. 4 4.

В ряде ГПМ и манипулято­ров применяются механизмы с разомкнутой кинематической це­пью: стреловые краны различно­го назначения, телескопические стрелы и т.п. При этом изменяется грузовой момент. Для того чтобы заданная скорость потре­бителя под действием нагрузки не увеличивалась, применяются тормозные клапаны 8 и 9, изо­браженные на рисунке. Два нерегулируемых насоса 1 и 2 осуществляют подачу рабочей жид­кости через обратные клапаны 5 и 6 в распределитель 7. С помо­щью предохранительных клапанов с предварительным управлением 3 и 4, посредством уста­новленных на них сверху распределителей для разгрузки давления, насосы могут пере­ключаться на безнапорную циркуляцию. При выдвижении цилиндра 12 подача жидкости осуществляется через тормозной клапан 8. Тормозной клапан 9 включается со стороны подачи жидко­сти. Если после изменения нагрузки скорость движения цилиндра выше заданной, давление управления понижается, т е. тормозной клапан закрывается. Таким образом, скорость движения цилиндра регулируется независимо от нагрузки. Предохранительные клапаны 10 и 11 защищают систему сливных трубопроводов.

2. У механизмов подъема груза и изменения вылета с управ­ляемыми муфтами включения механизмов должны применяться управляемые тормоза нормально закрытого типа, сблокированные с муфтой включения с целью предотвращения произвольного опускания груза или стрелы.

3. У грейферных двухбарабанных лебедок с раздельным электрическим приводом тормоз должен быть установлен в каждом приводе

На приводе поддерживающего барабана допускается устройство педали (кнопки) для растормаживания механизма при неработающем двигателе; при этом растормаживание должно быть возможным только при непрерывном нажатии на педаль (кнопку).

При срабатывании электрической защиты или выключении тока в сети тормоз должен автоматически замыкаться даже в том случае, когда педаль (кнопка) нажата.

4. Механизмы подъема груза и изменения вылета должны быть снабжены тормозами, имеющими неразмыкаемую кинематическую связь с барабанами.

В кинематических цепях механизмов подъема цепных и канатных электроталей допускается установка муфт предельного момента.

5. Тормоз механизма подъема груза и стрелы кранов, за исключением случаев, указанных в п. 8, должен обеспечивать тормозной момент с учетом коэффициента запаса торможения, принимаемого по нормативной документации, но не менее 1,5.

Для снижения динамических нагрузок на механизме подъема стрелы допускается установка двух тормозов с коэффициентом запаса торможения у одного из них не менее 1,1, у второго - не менее 1,25. При этом наложение тормозов должно производиться автоматически.

Механизмы подъема груза и изменения вылета грузо­подъемных машин, транспортирующих расплавленный металл и шлак, ядовитые или взрывчатые вещества, должны быть оборудо­ваны двумя тормозами, действующими независимо друг от друга.

6. Механизмы подъема специальных металлургических кранов (колодцевых, стрипперных, клещевых и т.п.), предназначенных для транспортировки раскаленного металла, также должны быть снаб­жены двумя тормозами

7. При установке двух тормозов они должны быть устроены так, чтобы в целях проверки надежности торможения одного из них можно было легко снять тормозное действие другого.

8. При наличии на приводе механизма подъема груза и стрелы двух и более тормозов коэффициент запаса торможения каждо­го из них должен быть не менее 1,25. У механизма подъема с двумя одновременно включаемыми приводами на каждом приводе должно быть установлено не менее одного тормоза с тем же запасом торможения. В случае применения двух тормозов на каждом приводе и при наличии у механизма двух и более приводов коэффициент запаса торможения каждого тормоза должен быть не менее 1,1.

9. У грузовых лебедок с двумя приводами последние должны иметь между собой жесткую кинематическую связь, исключающую самопроизвольный спуск груза при выходе из строя одного из при­водов.

10. У электрических талей в качестве второго тормоза может быть использован грузоупорный тормоз. В этом случае коэффициент запаса торможения электромагнитного тормоза должен быть не менее 1,25.

У механизмов подъема с группой классификации (режима) М1 один из тормозов может быть заменен самотормозящей передачей.

11. Тормоза на механизмах передвижения должны устанавливаться у грузоподъемных машин в тех случаях, если.

а) машина предназначена для работы на открытом воздухе;

б) машина, предназначенная для работы в помещении, пе­редвигается по пути, уложенному на полу;

в) машина (тележка), предназначенная для работы в поме­щении на надземном рельсовом пути, перемещается со скоростью более 32 м/мин (0,53 м/с).

Тормоза на механизмах поворота устанавливаются на всех кранах, работающих на открытом воздухе, а также на кранах, работающих в помещении, - группа классификации (режима) М2 и более.

12. Тормоза на механизмах поворота должны устанавливаться у грузоподъемных машин с группой классификации (режима) М2 и более.

13. Тормоза механизмов передвижения и поворота грузоподъемных машин (за исключением механизмов передвижения автомобильных, пневмоколесных кранов, кранов на специальном шасси и железнодорожных, а также механизмов поворота башен­ных и портальных кранов) должны быть нормально закрытого типа, автоматически размыкающимися при включении привода

На автомобильных и пневмоколесных кранах, а также на кранах, установленных на специальном шасси автомобильного типа, механизм передвижения которых оборудован управляемым тормозом нормально открытого типа, должен устанавливаться стояночный тормоз.

Тормоза на механизме передвижения железнодорожных кранов должны соответствовать нормам МПС России.

На механизмах поворота башенных, стреловых с башенностреловым оборудованием и портальных кранов допускается установка управляемых тормозов нормально открытого типа. В этом случае тормоз должен иметь устройство для фиксации его в за­крытом положении. Такое устройство может быть установлено на рычагах или педалях управления тормозом.

14. Тормоза механизмов передвижения и поворота при отключении электродвигателя аппаратами управления могут не замыкаться, если электросхемой предусматривается возможность торможения электродвигателем. В этом случае электросхемой должно быть пре­дусмотрено наложение (снятие) тормоза добавочным аппаратом (кнопкой) при нахождении контролера в нулевом положении.

У механизмов передвижения и поворота, оборудованных автоматическим тормозом, допускается установка дополнительного привода для плавного торможения. В этом случае при отключении электродвигателя аппаратами управления тормоз может не замы­каться автоматически.

15. Тормоза механизмов передвижения и поворота у машин, работающих на открытом воздухе, должны обеспечивать остановку и удержание машины и ее тележки при действии максимально допустимой скорости ветра, принимаемой по ГОСТ 1451 для рабочего состояния крана, с учетом допустимого уклона.

16. У механизмов грузоподъемных машин червячная пере­дача не может служить заменой тормоза.

17. Груз, замыкающий тормоз, должен быть укреплен на рычаге так, чтобы исключалась возможность его падения или произ­вольного смещения. В случае применения пружин замыкание тормоза должно производиться усилием сжатой пружины.

18. Тормоз должен быть защищен от прямого попадания влаги или масла на тормозной шкив.

19. Краны, передвигающиеся по рельсовым путям на открытом воздухе, должны быть оборудованы противоугонными устройствами.

Мостовые краны, работающие на открытом воздухе, противоугонными устройствами могут не снабжаться, если при действии на кран максимально допустимой скорости ветра, принимаемой по ГОСТ 1451 для нерабочего состояния крана, величина запаса торможения механизмов передвижения составляет не менее 1,2.

20. При использовании в качестве противоугонного устройства рельсовых захватов их конструкция должна позволять закре­пление крана на всем пути его перемещения.

21. Противоугонные устройства с машинным приводом должны быть оборудованы приспособлением для приведения их в действие вручную.