Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР
липецкий политехнический институт
Кафедра прикладной механики
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе № 1 по подъемно-транспортным машинам, манипуляторам и роботам « Изучение колодочного тормоза»
Составитель
Липецк — 1987 г.
621,86 {07} Ж 345
Методические указания утверждены на заседании кафедры прикладной механики 18 апреля 1986 г., протокол № 7,
Рецензент -
©
Липецкий политехнический институт, 1987
Цель работы — изучить конструкцию, принцип работы и регулировки тормоза типа ТКТ; выполнить проверочный расчет тормоза, отрегулировать тормоз на заданный тормозной момент.
Оборудование и приборы: тормоз ТКТ, линейка металлическая, штангенциркуль, ключи гаечные. Продолжительность работы-4 часа. В первые два часа изучаются конструкция и работа тормоза, технические требования при изготовлении и эксплуатации тормозов. Измеряются основные размеры тормозов. Во вторые два выполняются проверочные расчеты тормоза, проводятся его регулировки и оформляется отчет.
Конструкций, работа и регулировка тормоза.1.1.Общие сведения.
Тормоза типа ТКТ - двухколодочные автоматические тормоза нормально замкнутого типа с замыканием рабочей пружиной и размыканием с помощью электромагнита, включающегося одновременно с электродвигателем механизма. Они предназначена для торможения и остановки, вращающихся и поступательно движущихся масс механизма я удержания их в неподвижном состоянии. Устанавливаются тормоза только в вертикальном положении.
Достоинства тормозов типа ТКТ: небольшие габаритные размеры и массы, полный и равномерный отход колодок от тормозного шкива, возможность замены тормозных колодок, электромагнита и тормозного шкива без нарушения регулировок тормоза; отсутствие усилий, изгибающих при торможении тормозной вал; небольшая жесткость замыкающих пружин и минимальные упругие деформации тормозных рычагов; малое время срабатывания тормоза.
Недостатком тормоза является значительная динамическая неуравновешенность, вызванная различием масс тормозных рычагов вследствие крепления электромагнита на одном из них.
Обозначение тормоза состоит из трех букв и одного или двух чисел. Два числа пишутся через дробную черту. Первые две буквы обозначают механическую часть тормоза: ТК - тормоз колодочный. Третья буква обозначает род тока (Т - переменный ток, П - постоянный). Число обозначает диаметр тормозного шкива в мм. Число после дробной черты соответствует размеру электромагнита, если он меньшей величины. Например, тормоз ТКТ 200/100 - это тормоз колодочный со шкивом диаметром. 200 мм и электромагнитом МО-100Б.
Параметры тормозов типа ТКТ приведены в табл.1
Таблица I
Параметры тормозов типа ТКТ
Тормоз | Тормозной момент Н*м, при ПВ, % | Ширина тормозных колонн, мм | Диаметр тормозного шкива, мм | Тип электромагнита | Масса тормоза с приводом, кг | |
20 и 40 | 100 | |||||
ТКТ-100 | 20 | 11 | 70 | 100 | МО-100Б | 11,2 |
TKT - 200/100 | 40 | 22 | 90 | 200 | M0-I00 Б | 25,4 |
ТКТ-200 | 160 | 80 | 90 | 200 | 1Ю-200 Б | 37,5 |
ТКТ-300/200 | 240 | 120 | 140 | 300 | МО-200 Б | 75 |
ТКТ-300 | 500 | 170 | 140 | 300 | МО-3ООБ | 99 |
1.2. Конструкция тормоза (рис.1)
На сварной раме I при помощи пальцев 2 (сечение А-А) шарнирно установлены два рычага - левый 3 и правый 4. На рычагах, в средней их части, при помощи пальцев 5 (сечение Б-Б) шарнирно укреплены тормозные колодки 6 и 7 с приклепанными на них фрикционными накладками 8 и 9, охватывающие тормозной шкив 
.
К верхней части рычага 4 при помощи пальца II (сечение В-В) шарнирно прикреплена скоба 12. В пальце II, поперечной стенке скобы 12 и в верхнем конце рычага 3 (сечение Д-Д) имеются отверстия, через которые свободно проходит шток 10. Правый конец штока упирается в шарнирно закрепленный, на рычаге 4 в точке А якорь 13 электромагнита. На левом конце штока 10 установлена гайка 24, удерживаемая от поворота стопорной шайбой 25, поджимаемой пружиной 26. В отверстии стопорной шайбы имеется шип, который взаимодействует со стенками продольного паза штока 10 и удерживает стопорную шайбу от поворота. Левый конец штока 10 упирается гайкой 24 в рычаг 3 вследствие действия продольной силы, создаваемой вспомогательной пружиной 18.
В правой части штока 10 закреплена упорная шайба 14, положение которой фиксируется регулировочной гайкой 15 и контргайкой 16. На штоке 10 между поперечной стенкой скобы 12 и шайбой 14 установлена в постоянно сжатом положении главная (рабочая) пружина I7, обеспечивающая прижатие колодок к тормозному шкиву. Для размыкания тормоза без включения электромагнита предусмотрена, отжимная
гайка 19, при отводе которой по резьбе штока до упора в рычаг 4 происходит перемещение штока влево, дополнительное сжатие главной пружины 17 и отход колодок от шкива. Для обеспечения полного и равномерного отхода колодок от шкива, который исключал бы местное трение колодок о шкив при разомкнутом тормозе, и для уменьшения необходимого установочного, зазора между шкивом и накладкой колодки в конструкции тормоза предусмотрены пружинные фиксаторы 20 (сечение Г-Г), помещенные в сквозных отверстиях рычагов. Два упора фиксатора, соединенные между собой - для удобства монтажа стержнем 21, прижимаются усилием сжатой пружины 22 к внутренним боковым стенкам колодки, Возникающая при этом сила трека» удерживает колодку от поворота при отводе ее от шкива. Равномерный отход тормозных колодок от шкива достигается с помощью регулировочного упорного винта 23.
1.3. Работа тормоза
При включенном электродвигателе тормозной шкив, а следовательно, и все остальные вращавшиеся массы механизма удерживаются в неподвижном состоянии за счет сил трения, возникавших между тормозным шкивом и прижатыми к нему тормозными колодками 6 к 7. Прижатие колодок к тормозному шкиву создается рабочей дружиной 17 через рычажную систему.
В заторможенном положении электромагнит не работает, якорь, 13 штоком 10 повернут относительно шарнира А вправо.
При включении электродвигателя, например, для подъема груза, передвижения крана, тележки а т. п., автоматически подается ток в обмотку Б электромагнита. Якорь электромагнита втягивается в обмотку, прижимается к сердечнику и одновременно нажимает на конец штока 10, перемещая его влево. Вместе со штоком под действием вспомогательной пружины 18 перемещается влево рычаг 3 я колодка 6 отходит от шкива. Правый рычаг 4 вместе с колодкой 7 поворачивается вправо под действием момента, создаваемого весом электромагнита, Поворот правого рычага будет продолжаться до тех пор, пока, регулировочный винт 23 не коснется упора на раме 1. При отходе колодок от шкива шкив растормаживается и происходит работа механизма. Главная пружина при этом дополнительно сжимается, и ее усилие в этом положении воспринимает уже не тормозной шкив, а якорь электромагнита.
1.4. Технические требования при проектировании, изготовлении и эксплуатации тормозов.
При проектировании, изготовлении и эксплуатации тормозов должны быть выдержаны следующие технические требования.
1.4.1, Тормозные рычаги должны изготовляться из стали; применение чугунных рычагов недопустимо из-за опасности разрушения их
при транспортировке и при ударах в процессе замыкания тормоза.
1.4.2. Допуск на радиальное биение, допуск круглости и цилиндричности рабочей поверхности тормозного шкива должны соответствовать табл.2,
Таблица 2
Диаметр шкива, мм | Радиальное биение относительно оси 5 шкива., мм | Допуск цилиндричности и крутлости, мкм |
100 | 100 | 230 |
200 | 120 | 300 |
300 | 160 | 340 |
1.4.3. Рабочая поверхность тормозного шкива должна иметь твердость НВ не менее 280 и параметр шероховатости Ra= 1,25 мкм.
1.4.4. Тормозные шкивы, имеющие неровные рабочие поверхности или зазоры глубиной 0,5 мм, должны быть переточены или заменены новыми; толщина обода тормозного шкива после переточки или износа должна быть не менее половины исходной толщины.
1.4.5. Центр тормозного шкива должен лежать на половине расстояния, соединяющего оси колодок (допускаемое отклонение не должно превышать 0,3 мм).
1.4.6. Зазор, образующийся при непараллельности осей тормозного шкива и колодки, не должен превышать 0,1 мм на 100 мм ширины накладки.
1.4.7. Следы масла, грязи или краски на поверхности шкива недопустимы, так как ведут к понижению надежности тормозной установки или к повышению износа.
1.4.8. Смена тормозных накладок должна производиться в том случае, если их толщина в средней части уменьшается до половины, а в крайней части до 1/3 их первоначальной толщины.
1.4.9. Шарниры тормозов необходимо раз в неделю смазывать жидким маслом.
1.4.10. Во время осмотра тормоза надо следить, чтобы электромагнит не перегревался и работал бесшумно. Перегрев магнита можно объяснить его перегрузкой, увеличенным ходом, повышенной относительной продолжительностью включения и большим числом включений; шум при работе магнита может быть объяснен либо плохим контактом соприкасающихся поверхностей, либо обрывом короткозамкнутого витка. Площадь соприкосновения якоря и сердечника должна быть не менее 75 % возможной площади контакта.
1.4.11. Периодически проверять и при необходимости проводить регулирование тормоза.
1.5. Регулирование тормоза
1.5.1. Установка нормального хода якоря электромагнита (рис.1). Установка нормального хода якоря электромагнита производится осевым перемещением штока 10. Для этого стопорную шайбу 25 перемещают влево по штоку, сжимая пружину 26 и освобождая гайку 24 до тех 2, пока шип шайбы не выйдет из канавки на штоке. Затем шайбу поворачивают на 90°, так что она во время регулирования не может подойти к гайке 24. Удерживая ключом гайку 24 в неподвижном состоянии вращают шток 10 тормоза за квадратную заточку на его конце до тех пор, пока отход якоря будет находиться в пределах, указанных в табл. З. Ход якоря X замеряется штангенциркулем по осям заклепок, как показано на рис. 1.
где C2 и С1 - расстояние между заклепками в двух крайних положениях.
Таблица 3
Показатели | Тормоз | ||||
ТКТ-100 | ТКТ-200/100 | ТКТ-200 | ТКТ-300/200 | ТКТ-300 | |
Ход якоря, мм | 5.5\8.0 | 5.5\8.0 | 7\10 | 7\10 | 9\13.0 |
Ход штока, мм | 2.0\3.0 | 2.0\3.0 | 2.5\3.8 | 2.5\3.8 | 3.0\4.4 |
Отход колодки, мм | 0.4\0.6 | 0.4\0.6 | 0.5\0.8 | 0.5\0.8 | 0.7\1.0 |
Примечание. В числителе - нормальная величина хода, в знаменателе - максимальная величина.
По окончании регулирования шайбу 25 повернуть таким образом, чтобы ее шип вошел в канавку, простроганную на штоке 10. Под действием пружины 26 стопорная шайба переместится вдоль штока и захватит гайку 24, устраняя возможность ее отвертывания.
Регулирование хода якоря электромагнита обеспечивает необходимый ход штока и отход колодок от тормозного шкива. Вместе с тем величина хода якоря оказывает существенное влияние на тяговое усилие электромагнита. С увеличением хода тяговое усилие резко снижается, и поэтому чрезмерное увеличение хода якоря электромагнита из-за большого износа накладок тормозных колодок или неправильного регулирования может явиться одной из причин перегрева электромагнита и даже неразмыкания тормоза при включении тока.
1.5.2. Регулирование длины рабочей пружины
Необходимое усилие прижатия тормозных колодок к шкиву и, следовательно, тормозной момент, развиваемый тормозом, обеспечивается сжатием рабочей пружины 17 до нужной длины. Для регулирования длины пружины нужно:
- удерживая ключом отжимную гайку 19 и вращая шток тормоза за квадратную заточку на его конце при законтренной гайке 24, переместить гайку 19 вправо;
- таким же образом освободить контргайку 16;
- удерживая ключом гайку 15 и вращая шток тормоза за квадратную заточку на его конце при законтренной гайке 24, переместить гайку 15 вдоль штока до получения нужной длины рабочей пружины;
- удерживая ключом гайку 15, завернуть ключом контргайку 16;
- удерживая ключом отжимную гайку 19 и вращая шток тормоза за квадратную заточку на его конце при законтренной гайке 24, переместить гайку 19 до касания с контргайкой 16.
1.5.3. Регулирование равномерного отхода тормозных колодок от шкива
Отжимную гайку 19 плотно прижимают к контргайке 16 при нормальной работе тормоза, переводят по штоку до упора в тормозной рычаг 4. Затем, удерживая ее ключом, вращают шток тормоза за квадратную заточку на его конце при законтренной гайке 24 до тех пор, пока якорь электромагнита не коснется сердечника, а рычаги тормоза не
будут разведены на величину нормального хода якоря. После этого регулировочным упорным винтом 23 устанавливают одинаковые отходы обеих колодок от шкива. После окончания регулирования регулировочный винт 23 контрится, а отжимная гайка 19 возвращается в исходное положение.
2. Проверочный расчет тормоза
Основной характеристикой тормоза является величина развиваемого тормозного момента Мт, значения которого для различных тормозов приведены в табл 1. Величина тормозного момента определяется величиной результирующей силы главной (рабочей) и вспомогательной пружин. При заданном тормозной моменте Мт. сила N прижатия колодки к тормозному шкиву, определяется из выражения
(1)
где 
= 0,35...0,40 - коэффициент трения между тормозной наклад-кой и шкивом;
- диаметр тормозного шкива, м.
Результирующая сила главной и вспомогательной пружин Rпр (рис.2), действующая одинаково на оба рычага, определяется из условия равновесия рычага (без учета усилия на шток от веса якоря):
Откуда 
(2)
где l1 и l - размера тормоза но рис. 2;
= 0,90...0,95 - кпд рычажной системы тормоза. Усилие главной пружины
(3)
где 
= (20...60) Н - усилие вспомогательной пружины, в среднем равное 40 Н.
Усилие главной пружины
(4)
где 
=(Н0 - Н ) - осадка пружины под действием силы
:
Н0- начальная длина пружины, мм;
Н - конечная длина пружины, мм;
С - жесткость пружины, Н/мм.
(5)
где (
= 8,3 
- модуль сдвига,
d - диаметр проволоки, мм;
D - средний диаметр пружины, мм;
i - число рабочих витков пружины.
где 
- полное число витков. Из уравнения ( 4 ) находим
(6)
Среднее удельное давление q между колодкой и шкивом определяется из соотношения
(7)
где 
- длина дуги колодки, мм;
В - ширина колодки, мм.
Длина дуги колодки определяется по формуле
(8)
Угол обхвата 
находится из соотношения
(9)
где a - длина хорды, стягивающей дугу L0 (рис.3).-Условие износостойкости тормозных накладок
где допускаемое удельное давление [q] для тормозных накладок из формованных, вальцованных или прессованных материалов в среднем равно 0,6 МПа.
Проверка колодок на нагрев по удельной мощности трения Р производится но формуле
где [P] - допустимая удельная мощность трения, принимаемая в пределах [P]= 1,5...2 
Bт/мм
;
- окружная скорость на ободе тормозного шкива определяемая по формуле
(11)
3. Порядок выполнения работы
3.1. Изучить конструкцию, работу и регулировки тормоза типа ТКТ.
3.2. Начертить расчетную схему тормоза (рис.2).
3,3: При помощи линейки и штангенциркуля измерить и записать в табл. 3 величины, необходимые для расчета
Таблица 4
№ | Наименование | Обознач. | Размерн. | Числ. Значен. | Примеч |
1 | Расстояние между заклепками | С1 | мм | ||
2 | Диаметр тормозного шкива |
| мм | ||
3 | Плечо действия |
| мм | ||
4 | Плечо действия усилия пружины |
| мм | ||
5 | Ширина колодки | В | мм | ||
6 | Длина хорды | а | мм | ||
7 | Диаметр проволоки главной (рабочей) пружины | d | мм | ||
8 | Средний диаметр | D | мм | ||
9 | Число рабочих витков | i | - |
Размеры 
,В сравнить с данными табл. 1 и определить тип тормоза.
По формулам 7...9 при ПВ = 25 % рассчитать давление между тормозной колодкой и шкивом и сравнить его с допустимым.
Используя зависимости 7,10,11 , определить предельную частоту вращения тормозного шкива.
3.7. По зависимостям 2...6 определить длину пружины Н в сжатом состоянии, обеспечивающую заданный тормозной момент (Тормозной
момент задается преподавателем в интервале от 10 до 20 Н
м ).
3.8. В соответствии с п.1.5 выполнить регулировки:
- хода якоря электромагнита;
- длины рабочей пружины, используя результаты расчета (пункт 3.7);
- равномерности отхода тормозных колодок от шкива.
4. Техника безопасности
Перед началом выполнения регулировок тормоза тщательно изучить его устройство
При выполнении регулировок тормоза пользоваться только исправным инструментом,
При отвинчивании или завинчивании гаек нельзя пользоваться удлинителями ключей,
5. Содержание отчета
Отчет о проделанной работе должен содержать наименование и цель работы, расчетную схему тормоза (рис.2), таблицу 3 измеренных величин, результаты расчетов по 3,5...3,8, выводы.
6. Контрольные вопросы
На каком принципе основана работа, тормозных устройств? По каким признакам классифицируются тормоза? Какими средствами обеспечивается замыкание тормозов? Назовите типы устройств для размыкания тормозов? Почему стопорные тормоза ГПМ должны быть нормально замкнутыми и автоматическими? В чем преимущество двухколодочных тормозов по сравнению с одноколодочными? Объяснить принцип работы тормоза ТКТ. Назовите материалы накладок тормозных колодок. Перечислите основные требования при проектировании и изготовлении тормозов. Перечислите основные требования при эксплуатации тормозов. Почему тормозной момент тормоза при ПВ=25 % выше, чем при ПВ=100 %? От чего зависит и чем ограничивается величина тормозного момента тормоза?Каким образом обеспечивается необходимый отход тормозных колодок от шкива? Объяснить регулировку хода якоря электромагнита. Объяснить регулировку длины рабочей пружины. Как обеспечить равномерность отхода тормозных колодок от шкива? В чем преимущества Использования короткоходовых электромагнитов? Назовите причины перегрева электромагнита.
Литература
I. Александров -транспортные машины. М.: Высшая школа, 1979, 1985.
2. ,, Лысаков проектирование грузоподъемных машин. M.: Машиностроение, 1971.
3, Тормозные устройства. Справочник. Ред, М.: Машиностроение, 1985.
Иван Трофимович Жариков
МЕТОДИЧЕСВКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе № 1
по подъемно-транспортным машинам, манипуляторам и роботам
"Изучение колодочного тормоза"
Редактор
Подписано к печати 24.04.87 Формат 60x84 1/16. Бесплатно Объем 1,0 п. л. Тираж 150 экз. Заказ № 000 . Бумага газетная Липецк, Липецкий политехнический институт, ул. Зегеля, I Типография ЛипПИ
