Обоснование использования современных тормозных устройств с исполнительным органом аксиального типа по сравнению к тормозным устройствам с
исполнительным органом радиального типа старого образца
Катенкарь В.И., Яценко А.Ф.
Донецкий национальный технический университет
Источник: Інформатика та комп'ютерні технології - 2007 /
Матеріали III науково-технічної конференції молодих учених та студентів.
- Донецьк, ДонНТУ - 2007, с. 77-78.
Тормозное устройство — одно из самых сложных и ответственных устройств подъемной машины, являющееся конечным звеном в цепи защитных средств. Сложность тормозного устройства определяется множеством требований к нему, значительная часть которых взаимно противоречащие, например обеспечения возможно более быстрого действия тормоза и безударного наложения колодок на тормозной обед. Степень совершенства тормозных устройств значительной мере определяет степень надежности работы всей подъемной установки.
Тормозное устройство предназначено для выполнения следующих основных операций:
- обеспечение заданного режима движения подъемных сосудов (рабочее торможение);
- остановка машины в случае нарушений, которые могут стать причиной аварии (предохранительное торможение);
- стопорения машины в заданном положении.
Основные элементы тормозного устройства — исполнительный орган тормоза, тормозной привод, аппараты управления и системы управления тормозом. Каждый элемент может быть разделен на составные части, имеющие различные формы и принципы действия.
Как источник тормозного усилия при рабочем и предохранительном торможении на современных тормозных приводах применяются:
- вес тормозного груза;
- комбинированная сила от веса тормозного груза и других источников тормозного усилия;
- сила пружин, имеющих предварительное зажатие.
Тормозные устройства подъемных машин в зависимости от источников силы торможения или растормаживания могут быть разделены на следующие четыре основные группы: грузовые, пневматические, пружинные и комбинированные.
Существуют тормозные устройства с исполнительным органом тормоза двух типов:
- радиального типа (рис. 1.1 а, 1.1 б), в котором две диаметрально расположенные жесткие тормозные колодки 3, оснащенные фрикционными накладками 2, прижимаются с двух сторон к цилиндрическому тормозному ободу барабана 1 с усилием F, направленным по радиусу барабана;
- аксиального типа (рис. 1.1 в), в котором две тормозные колодки 3, составляющие один так называемый тормозной модуль, прижимаются с двух сторон к соосному с барабаном 1 тормозному диску 2 (на одном диске может размешаться до восьми и более модулей) с усилием F, направленным вдоль оси барабана.
Рис.1.1 – Схематические изображения исполнительного органа тормоза радиального (а, б) и аксиального (в) типа
Наиболее рациональным в настоящее время предлагается использование тормозных устройств с исполнительным органом аксиального типа (дисковые тормозные устройства), так как вне зависимости от кинематической схемы дисковые тормозные устройства имеют следующие основные преимущества по сравнению с тормозами радиального типа:
- взаимное уравновешивание сил прижатия тормозных колодок к диску, вследствие чего барабан и лобовины не нагружаются радиальными усилиями;
- большая компактность и меньший вес при равных тормозных моментах;
- меньшая инерционность и значительно большее быстродействие подвижных деталей;
- большая точность вождения;
- меньше тепловая деформация плоской поверхности тормозной колодки и более благоприятные условия охлаждения тормозного поля (путем конвекции и излучения);
- отсутствие влияния теплового расширения диска на эффект торможения;
- простота изготовления плоского диска и ремонта рабочей поверхности с целью восстановления необходимого ее чистоты;
- малая инерция тормоза, вследствие чего снижаются динамические нагрузки на основные узлы подъемной установки и увеличивается точность управления подъемной машиной.
На многоэлементного дисковом тормозном устройстве исполнительный орган непосредственно связан с приводом, кроме при этом промежуточные устройства (рычаги, тяги и др.).
Выделим недостатки тормозных устройств с исполнительным органом радиального типа:
- низкое быстродействие;
- низкое КПД за счет многошарнирной системы;
- нестабильная характеристика;
- большой угол охвата и малая поверхность охлаждения в следствии чего перегрев тормозов, что может явится причиной аварии;
- низкая регулируемая характеристика;
- низкая ремонтопригодность;
- низкая надежность по сравнению с дисковыми тормозными устройствами;
- сложность конструкции;
- радиальный зазор регулируется тягой и пружинными устройствами, вызывает некоторое осложнение при регулировании;
- значительные габариты.
В тормозных устройствах с исполнительным органом радиального типа, как следует из рис. 1.1 (а, б) прижатие колодок к ободу с усилием F приводит к силам трения, следовательно, к тормозному моменту
где Dmо — диаметр тормозного обода, μT — коэффициент трения между тормозным ободом и фрикционными накладками тормозных колодок. А так как такой же величины момент создается и вторым тормозным устройством, то результирующий момент будет:
(1)
В тормозном устройстве с исполнительным органом аксиального типа при общем количестве модулей на одном диске равным nТ результирующий тормозной момент при двухдисковой системе (при условии, что все тормозные модули имеют одинаковые технические параметры) определяется выражением:
(2)
где Dmd – диаметр окружности на диске, являющийся геометрическим местом центров модулей. Из сравнения (1) и (2) следует, что при одной и той же величине тормозного момента и примерно равных Dmo и Dmd усилие прижатия f в nТ раз меньше F. Это является еще одним достоинством дисковых тормозов.
Рассмотрим конструкцию приводного элемента дискового тормозного устройства.
Приводной элемент дискового тормозного устройства с выпуском рабочей жидкости при рабочем и предохранительном торможении (рис. 1.2).
Рисунок 1.2 – Схема приводного элемента дисковых тормозных устройств.
В элементах, по схеме, тормозное усилие создается предварительно сжатыми тарельчатыми пружинами 4, через поршень 1 воздействуют непосредственно на тормозные колодки 2. Для растормаживания по трубопроводам 5 подается рабочая жидкость под давлением под поршень 1. Тормозные элементы комплектуются попарно для взаимного уравновешивания. Комплекты пружин каждого тормозного элемента должны развивать одинаковые усилия и иметь одинаковую жесткость, чтобы в процессе работы не возникало неуравновешенное усилие, нагружает диск 3.
Литература
- Шахтный подъем: научно-производственное издание\Бежок В.Р., Дворников В.И., Манец И.Г., Пристром В.А,; общ. Ред. Б.А. Грядущий, В.А. Корсун.-Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2007.-624 ил., 233 библтогр.
- Траубе Е.С., Найденко И.С. Тормозные устройства и безопасность шахтных подъемных машин. М., Недра, 1980, 256 с.
НАЗАД К БИБЛИОТЕКИ
