Описание устройства и работы тормоза типа ТКТ-100

Исследуемый двухколодочный тормоз с пружинным замыканием (рисунок 3.2) состоит из основания 1, на котором шарнирно установлены два вертикальных рычага 2 с шарнирно-закрепленными на них тормозными колодками 3, имеющими тормозные накладки 4.

Таблица 3.1 − Технические характеристики установки для исследования работы двухколодочного тормоза

Характеристика	Размерность	Величина
Электродвигатель типа АСП-2-31-6/4
Мощность	кВт	0,75/1,1
Частота вращения ротора	об/мин	955/1440
Маховый момент ротора	Н∙м2	0,4
Напряжение	В
Частота тока	Гц
Тормоз двухколодочный с пружинным замыканием общего назначения типа ТКТ-100
Диаметр тормозного шкива	мм
Тормозной момент − начальный	Н∙м
Тормозной момент − максимальный	Н∙м
Маховый момент шкива	Н∙м2	0,48
Напряжение	В
Частота тока	Гц
Электромагнит МО-100Б
Момент якоря без учета его веса	Н∙мм	5500 при ПВ = 40% 3000 при ПВ = 70%
Угол поворота якоря	град, (°)	7,5
Момент от веса якоря	Н∙мм
Плечо штока	мм
Максимальный ход штока	мм
Инерционные диски
Маховый момент одного диска	Н∙м2	2,7
Количество инерционных дисков	шт.
Приведенный маховый момент вращающихся масс установки	Н∙м2	1 (без дисков)

1 − основание; 2 − рычаг; 3 − колодка; 4 − накладка; 5 − гайка регулировки зазора;

6 − вспомогательная пружина; 7 − шток; 8 − скоба; 9 − основная пружина; 10 − шайба;

11 − гайка регулировки усилия с контргайкой; 12 −толкатель; 13 − клапанный электромагнит;

14 −винт регулировки равенства зазоров между шкивом и колодками; 15 −тормозной шкив

(не входит в конструкцию тормоза)

Рисунок 3.2 − Кинематическая схема двухколодочного тормоза ТКТ-100

Сверху через отверстия обоих тормозных рычагов проходит шток 7, на котором размещена соединенная с правым рычагом скоба 8 и основная рабочая пружина 9, упирающаяся левым концом в скобу 8, а правым − в шайбу 10 с гайками 11 на штоке 7. Между скобой 8 и левым рычагом на штоке размещена вспомогательная пружина 6, за рычагом − регулирующая суммарный зазор между шкивом и колодками гайка 5.

На правом рычаге сверху закреплен клапанный электромагнит 13, предназначенный для растормаживания тормоза, внизу − винт 14 для упора в основание, чем ограничивается поворот рычага с электромагнитом при растормаживании и достигается равное распределение создаваемого зазора между шкивом 15 и обеими колодками.

Исследуемый тормоз является нормально-замкнутым автоматического действия и работает следующим образом. При отсутствии напряжения на клеммах катушки, когда электродвигатель механизма и катушка тормоза обесточены, основная рабочая предварительно сжатая пружина 9, упираясь левым концом в скобу 8, правым − в шайбу 8, сжимает через рычаги 2 колодками 3 тормозной шкив 15, обеспечивая требуемый тормозной момент. При этом шток 7 поворачивает посредством толкателя 12 клапан электромагнита 13 катушка которого обесточена.

При включении тока одновременно в электродвигатель механизма и обмотку катушки электромагнит притягивает клапан 13, который нажимает при помощи толкателя 12 на шток 7. Шайба 10 с гайками 11 дополнительно сжимают основную рабочую пружину 9 в скобе 8. Шток 7, выйдя из скобы 8, позволяет вспомогательной пружине 6 развести рычаги 2 с колодками 3, освободить от сжатия тормозной шкив 15. Тормоз расторможен и находится в таком состоянии до момента отключения электричества.

При подготовке тормоза к его исследованию необходимо соблюдать следующие правила:

1) тормозной момент регулируется усилием основной рабочей пружины 9, сжатие которой регулируется гайками 11 на штоке 7;

2) суммарный зазор между шкивом 15 и колодками 3 устанавливается гайками 5;

3) распределение суммарного зазора между шкивом и колодками регулируется винтом 14; при регулировке необходимо следить, чтобы при торможении угол поворота клапана электромагнита 13 не превышал 7°, так как при большем отклонении воздушный зазор не позволит повернуть и притянуть клапан для растормаживания тормоза и катушка перегорит.

Вывод рабочих формул

При включении электродвигателя и электромагнита тормоза пусковой момент электродвигателя, преодолевая статические и инерционные моменты опытной установки, обеспечит выход электродвигателя на установившийся режим с номинальной частотой вращения ротора.

При выключении электродвигателя и электромагнита тормоза после окончания пускового периода и выхода на установившуюся частоту вращения кинетическая энергия вращающихся масс израсходуется на работу трения в тормозе и в подшипниках установки.

Принимая движение равнозамедленным, т. е. с постоянным угловым замедлением вращающихся масс установки, получаем сумму тормозного и статического моментов сопротивления вращению от трения в подшипниках установки, равной инерционному моменту:

, (3.1)

где − тормозной момент, Н∙м; − момент трения в подшипниках, Н∙м; − маховый момент вращающихся масс установки без инерционных дисков, Н∙м²; − маховый момент диска, Н∙м²; z − количество дисков, шт; n − частота вращения электродвигателя, об/мин; t_т − время торможения, с.

При выключении только одного электродвигателя без отключения электромагнита тормоза будет происходить замедление вращения, но время выбега до полной установки увеличится.

Момент трения в подшипниках установки будет равным инерционному моменту:

, (3.2)

где t_в − время выбега, время с момента выключения до полной остановки вращающихся масс установки, с.

Вычитая из равенства (3.1) равенство (3.2), получим рабочую формулу для определения тормозного момента:

, (3.3)

Результирующее усилие по оси штока

, (3.4)

где − усилие в основной рабочей пружине, Н; − усилие вспомогательной пружины, (10...20) Н; − усилие на штоке, создаваемое моментом веса якоря, Н:

, (3.5)

где − момент веса якоря, Н∙мм; с − плечо штока, мм.

Максимальное усилие по оси штока

, (3.6)

где − усилие на штоке, создаваемое моментом от включенного электромагнита, Н:

, (3.7)

где − момент включенного электромагнита, Н∙мм.

Усилие нажатия колодок на шкив

, (3.8)

где l − длина большого рычага, мм; l₁ − длина меньшего плеча рычага, мм; η − КПД рычажной системы, η = 0,95.

Коэффициент трения между фрикционной накладкой тормозной колодки и шкивом

, (3.9)

где D − диаметр тормозного шкива, м.

Площадь прижатия тормозной накладки к тормозному шкиву, мм²:

, (3.10)

где B − ширина тормозного шкива, м; β − угол обхвата колодкой тормозного шкива, β = 70⁰.

Среднее удельное давление между тормозной колодкой и шкивом

, (3.11)

где − допустимое давление между тормозной колодкой из материала 6КВ-10 и шкивом, = 0,6 МПа.

Окружная скорость на ободе шкива, м/с:

. (3.12)

Удельная работа трения

, (3.13)

где − допустимая работа трения, ограничивающая нагрев тормоза, = 5 Н∙м/мм²∙с.

Зазор или отход колодки от шкива

, (3.14)

где h − ход штока, мм; − максимально допустимый зазор (для тормоза ТКТ-100 составляет = 0,6 мм).