И определение создаваемого им тормозного момента

Цель работы: изучить назначение, принцип действия, особенности конструкции двухколодочного тормоза ТКТ-100 и провести аналитическое и экспериментальное определение создаваемого им тормозного момента и давления на контактных поверхностях колодок.

Оборудование и инструменты: лабораторная установка для испытаний двухколодочного тормоза ТКТ-100, линейка, штангенциркуль, угломер.

Теоретические основы работы

Механизмы грузоподъёмных машин (ГПМ) должны иметь надёжные тормозные устройства, обеспечивающие остановку и удержание груза в подвешенном состоянии с заданным запасом торможения или торможение на установленной длине тормозного пути до полной остановки груза.

Исследуемый тормоз ТКТ-100 (рис. 4.1) относится к двухколодочным автоматическим стопорным нормально открытым тормозным устройствам с электромагнитным приводом.

Рис. 4.1. Схема двухколодочного тормоза ТКТ-100

Как правило тормозной шкив 1 устройства крепится на валу электродвигателя, вращающий момент на котором является наименьшим по сравнению с моментами на других валах привода того или иного механизма ГПМ. Основание тормоза крепится к опорной металлоконструкции механизма. Сам тормоз состоит из двух шарнирно закрепленных на основании рычагов 2 и 3, на которых, в свою очередь, шарнирно крепятся две тормозные колодки 4 и 5. Для создания требуемого тормозного усилия расположенную на штоке 6 гайку 7 заворачивают на определённую величину,

в результате чего деформируются (сжимаются) главная 8 и вспомогательная 9 пружины тормоза.Под действием нормальных усилий со стороны сжатых пружин левый 2 и правый 3 рычаги через колодки 4 и 5 давят на тормозной шкив 1 нормальными силами , создающими силы трения на их контактных поверхностях, и тормозят шкив.

При нормальной работе механизма ГПМ (без торможения) колодки не касаются поверхности тормозного шкива. Это достигается установкой в данном тормозе короткоходового электромагнита переменного тока типа МО-Б. При включении механизма в обмотки электродвигателя и в катушку 10 электромагнита тормоза подаётся ток. Под действием возникающей электромагнитной силы якоря 11 притягивается к катушке, а его рычаг 12 давит на шток 6 с гайкой 7, сжимая ещё больше пружину 8 и давая возможность пружине 9 разжать левый 2 и правый 3 рычаги и отвести колодки 4 и 5 от шкива 1.

При включении режима торможения прекращается подача тока в обмотки электродвигателя и в катушку электромагнита. Детали тормоза возвращаются в исходное положение. Колодки прижимаются к шкиву и тормозят его движение.

Основной характеристикой для выбора тормоза является требуемое значение создаваемого им тормозного момента , который определяют как

, (4.1)

где - диаметр тормозного шкива; - коэффициент трения скольжения между контактными поверхностями колодок и шкива

В исследуемом тормозе ТКТ-100 установлены колодки с обкладками из вальцованной ленты, а тормозной шкив изготовлен из чугуна. Для данной пары материалов согласно [1] коэффициент трения .

Величину силы определяют в зависимости от значения силы из условия равновесия одного из рычагов тормоза, например, левого, относительно его шарнирной опоры

, (4.2)

где , и - размеры рычага и колодки (рис. 4.1); - КПД рычажной системы тормоза, учитывающий потери на трение в её шарнирах [1].

Совместное решение (4.1) и (4.2) даёт выражение

. (4.3)

Дополнительно проверяют прочность материала колодок по условию

, (4.4)

или с учётом (4.1) , (4.5)

где и - действительное и допускаемое значения нормального давления на контактных поверхностях колодок (для контактирующих материалов колодок и шкива исследуемого тормоза согласно [1] принимают ); - площадь поверхности трения одной колодки, равная

, (4.6)

где - ширина тормозной колодки; - угол охвата колодкой тормозного шкива в градусах.

Порядок выполнения работы

1. Изучают конструкцию и принцип действия тормоза ТКТ-100.

2. Выполнят замеры геометрических параметров , , , , и конструкции тормоза, записывая их значения в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Результаты опытных замеров геометрических параметров тормоза

, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, град

3. По шкале 13 (рис. 4.1) устанавливают величину сжатия пружины 8 на 10 делений, что соответствует значению силы .

4. По формулам (4.3), (4.5) и (4.6) рассчитывают теоретические значения тормозного момента и нормального давления при заданной величине силы .

5. Выполняют эксперименты по определению времени свободного выбега и времени торможения вращающихся массивных дисков на лабораторной установке ДМ-38М для исследования тормоза ТКТ-100, схема которой представлена на рис. 4.2.

Рис. 4.2 Схема лабораторной установки ДМ-38М с тормозом ТКТ-100

В состав установки входят: электродвигатель 1, соединенный упругой втулочно-пальцевой муфтой 2 с валом 5, который свободно вращается на подшипниковых опорах качения. На конце вала закреплены массивные инерционные диски 6. Одна из полумуфт выполнена в виде тормозного шкива 3, расположенного между колодками тормоза ТКТ-100. Для определения времени с момента выключения электродвигателя до остановки вала при выключенном или включённом тормозе служит электронный секундомер.

6. Используя результаты испытаний, определяют экспериментальное значение тормозного момента по зависимости

, (4.7)

где - динамический момент сил инерции вращающихся деталей установки; - момент сопротивления вращению вала, зависящий от трения в подшипниковых опорах и аэродинамических потерь; - суммарный динамический момент инерции всех вращающихся деталей установки; - число инерционных дисков; - динамический момент инерции одного диска; - суммарный динамический момент инерции ротора электродвигателя, муфты, тормозного шкива и вала; и - угловые ускорения при равнозамедленном движении вала, соответственно, в режимах торможения и свободного выбега; - круговая частота вращения вала с дисками, равная номинальной частоте вращения вала электродвигателя.

7. При известном значении , используя формулу (4.5), проверяют прочность материала тормозных колодок.

Выводы

В выводах указывают основные результаты работы, сравнивают аналитически и экспериментально полученные значения тормозного момента и нормального давления на контактных поверхностях колодок тормоза, дают оценку корректности проведённых исследований.

4. Контрольные вопросы

1. Какое назначение имеют тормозные устройства?

2. В каком месте привода механизма грузоподъёмной машины, как привило устанавливают тормозное устройство?

3. К какому виду тормозных устройств относят тормоз ТКТ-100?

4. Какие элементы и устройства включает конструкция тормоза ТКТ-100?

5. Как работает тормоз ТКТ-100?

6. Каким образом теоретически рассчитывают тормозной момент?

7. Как определяют тормозной момент экспериментальным путём?

8. По какому условию проверяется прочность материала тормозных колодок?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5