Лекция 4 Остановы и тормоза специальных транспортных и погрузочно-разгрузочных средств

Вопрос №1. Понятия об остановах, их назначение и конструкции

Для обеспечения надежной и безопасной работы грузоподъемных машин требуются устройства для удержания поднятого груза на весу, а также для плавного опускания его с определенной скоростью. Для этого применяют остановы, которые служат исключительно для удержания груза на весу.

Для удержания груза на весу применяют остановы двух типов: храповые и фрикционные; последние разделяют на клиновые (кулачковые) и роликовые.

Храповые остановы:

Состоят из храпового колеса 1, имеющего зубья специального профиля, и собачки 2, прижимаемой пружиной

Собачка не препятствует вращению колеса (и следовательно, и вала, на который он посажен) в направлении, соответствующем подъему груза, и задерживает его, упираясь в зуб, при вращении в обратном направлении.

К недостаткам следует отнести наличие ударных нагрузок на элементы останова, которые возникают при вращении храпового колеса в сторону опускания груза. Для снижения ударных нагрузок необходимо уменьшать диаметр храпового колеса и шаг зацепления, что снижает скорость соударения зуба колеса и собачки при опускании груза. Уменьшить путь свободного опускания груза при данном шаге храпового колеса можно, если применить несколько собачек, смещенных друг относительно друга на дробную часть шага.

Храповые колеса изготавливают из стали Ст.5 и стального литья Ст. 45Л, собачки — из стали Ст.5. Размеры колес и собачек назначают в зависимости от величины модуля m, который считают по окружности вершин зубьев.

Зубья храпового колеса рассчитывают на изгиб и проверяют на смятие кромок. Расчет ведут на случай наибольшей нагрузки, когда собачка упирается в вершину зуба.

Кулачковые остановы

Кулачковые остановы исключают ударную нагрузку, присущую храповым механизмам, но создают большое давление на вал.

Шкив 1 с цилиндрическим или желобчатым ободом находится в контакте с кулачком 2, который при вращении шкива в сторону опускания груза поворачивается под действием сил трения и заклинивает шкив. Окружная сила F, необходимая для удержания груза, при цилиндрическом ободе будет F = fN (f — коэффициент трения между кулачком и шкивом, N — нормальная сила).

На кулачок действуют силы N и F = fN, равнодействующая которых отклонена от нормали на угол трения p = arctg f. Для создания заклинивания необходимо, чтобы равнодействующая затягивала кулачок при вращении тормозного шкива. Это будет обеспечено при условии φ < p, так как равнодействующая пройдет ниже оси кулачка. Для останова с желобчатым ободом f` = f/(cos α) > tgφ, сила трения увеличивается и давление на вал несколько уменьшится.

Работают кулачковые остановы бесшумно, но недостаточно надежны. Рассчитывают их на контактную прочность или упрощенно по линейным удельным давлениям, как фрикционные передачи.

Роликовые остановы

Роликовые остановы Исключают давление на вал и создают довольно плавное торможение. Корпус 1 останова неподвижен. При вращении втулки 3 в сторону спуска груза (по стрелке) ролики 2, закатываясь в более узкую часть зазора между корпусом и втулкой, заклиниваются и тем самым обеспечивают передачу момента с втулки на неподвижный корпус, что вызывает остановку механизма.

Рис. Схема сил, действующих в роликовом останове

Для заклинивания необходимо, чтобы равнодействующая нормальных сил N на ролик от обоймы и втулки, поверхности которых образуют клиновой зазор с углом α, была меньше силы трения, удерживающей ролик в зазоре.

Таким образом, сила, выталкивающая ролик, будет равна равнодействующей от нормальных сил, т.е. 2Nsin(α/2), а удерживающая сила 2Nfcos(α/2). Условие работы роликового останова будет: 2Nsin(α/2) < 2Nfcos(α/2) или α/2 < p или а где р — угол треняя; α≈4°

Корпус и втулку роликового останова изготавливают из стали марки 15Х или 20Х с цементацией и закалкой до твердости 58...60RC, а ролики — из стали 40Х.

Вопрос №2 Понятия о тормозах, их основное назначение и конструкции