ГАЛЬМІВНІ МЕХАНІЗМИ

Загальні відомості і класифікація

Гальмівні механізми – це найважливі, з точки зору техніки безпеки, механізми підйомних машин, тому що саме вони забезпечують безпечну їх експлуатацію.

За призначенням гальмівні механізми діляться на дві основні групи: зупинники і гальма.

Зупинники призначені лише для зупинки і утримання вантажу в підвішеному стані. Вони не перешкоджають підйому вантажу,але виключають можливість його самовільного опускання під дією власної ваги. Як самостійні гальмівні пристрої вони застосовуються дуже рідко. В основному вони застосовуються як збірна одиниця складних гальмівних пристроїв.

По конструкції зупинники діляться на храпові і фрикційні.

Гальма застосовують для зупинки або регулювання швидкості руху механізмів в вантажопідіймальних машинах. В механізмі підйому вантажу вони забезпечують зупинку і утримання вантажу в підвішеному стані, в механізмах переміщення і повороту – зупинку на певній довжині гальмівного шляху.

Класифікація гальм здійснюється за такими ознаками:

Гальмівні механізми установлюють, як правило, на валі двигуна механізму, який передає найменший обертовий момент. В цьому випадку розміри і потужність гальмівних механізмів будуть найменшими.

5.2 Зупинники

Храповий зупинник, рис.5.1, складається з храпового колеса 1, закріпленого на валі 2, і защіпки 3, вісь 4 якої нерухома. При опусканні вантажу защіпка входить в зачеплення з храповим колесом спиняючи його рух. При підійманні вантажу вона ковзає по зубцях колеса і не перешкоджає руху колеса. Храповий механізм установлюють, як правило, на першому валі привода де діє найменший за величиною обертовий момент.

Рисунок 5.1 Схема храпового зупинника

Зачеплення защіпки з колесом відбувається з ударом, в результаті чого кромки зубців колеса і собачки зминаються. Умова міцності кромок

(5.1)

де Ft – колова сила,Н;

b – ширина кромки зубця;

qadm – допустимий лінійний тиск з врахуванням динамічного характеру навантаження, Н/м.

(5.2)

де T – обертовий момент на валі колеса;

D – зовнішний діаметр храпового колеса;

z – число зубців колеса;

m – модуль зачеплення храпового колеса.

Співвідношення між шириною зубця b і модулем m визначається коефіцієнтом

(5.3)

З формул (5.1)...(5.3) одержуємо для визначення модуля зачеплення з умови розрахунку кромок зубців на зминання

(5.4)

При m6мм розрахунок зупинника закінчується, при m6мм необхідна перевірка зубців на згин. Площина злому знаходиться на віддалі h=m від кінця зубця, рис.5.1,б. Висоту розрахункового перерізу зубця колеса приймають рівною a=1,5m. Величина згинаючого моменту

(5.5)

Представивши зубець колеса як консольну балку, защемлену одним кінцем, момент опору згину представимо в виді

(5.6)

Умова перевірки зубця на згин має вид

(5.7)

Із фрикційних зупинників найбільш часто застосовують роликові. Роликовий зупинник, рис.5.2, складається з корпуса 1, втулки 2, і закладених в клинові пази роликів 3. При обертанні втулки 2 проти годинникової стрілки, (при нерухомому корпусі 1) ролики, внаслідок сили тертя, переміщаються в більш широку частину клинового паза, забезпечуючи при цьому вільне обертання втулки 2 разом з валом механізму відносно корпуса 1. При зміні напряму обертання ролики переміщаються в вузьку частину клинового паза заклинюються в ньому зупиняючи при цьому втулку 2. Для швидкого розклинення роликів використовуються пружини 5 і штифти 4.

Рисунок 5.2 Схема фрикційного роликового зупинника

Найбільший обертовий момент, який виникає при заклинюванні роликів

(5.8)

де Т – обертовий момент на валі зупинника від максимальної ваги вантажу;

kД – коефіцієнт динамічності, який враховує тип двигуна і тип вантажопідіймальної машини.

Розрахункове значення обертового моменту

(5.9)

де k - коефіцієнт, який характеризує точність виготовлення і монтажу зупинника.

Нормальний тиск на ролик

(5.10)

де z – число роликів;

D – внутрішній діаметр корпуса;

- кут заклинювання.

Величина кута заклинювання повинна відповідати нерівності

(5.11)

де f – коефіцієнт тертя між роликом і іншими деталями зупинника.

Розрахунок деталей зупинника проводиться на контактне зминання згідно умови

(5.12)

де Е – приведений модуль пружності контактуючих елементів зупинника;

d – діаметр ролика;

l – довжина ролика.

5.3 КОЛОДКОВІ ГАЛЬМА

Гальмування механізму колодковим гальмом здійснюється за рахунок сил тертя, які виникають між гальмівним шківом і колодками гальма. За своєю конструкцією вони діляться на одно – та двоколодкові. Для керування гальмами використовують електромагніти або електрогідравлічні приводи. Гальмівні електромагніти бувають змінного і постійного струму, короткоходові і плунжерні. Короткоходові електромагніти бувають змінного струму типу МО-5 і постійного –типів МП і ТКП; плунжерні –змінного струму типу КМТ і постійного струму типу КМП.

Короткоходові магніти встановлюють беспосередньо на гальмівному важелі.

Принцип роботи колодкового гальма розглянемо на прикладі одноколодкового гальма, рис.5.3.

Рисунок 5.3 Розрахункова схема одноколодкового гальма

Гальмо складається з гальмівного шківа 1, який встановлюється на гальмівному валі 2, колодки 3, важеля 4, рис.5.3,а. Під дією замикаючої сили F, прикладеної до важеля, між колодкою і шківом виникає сила тертя FT, яка створює гальмівний момент ТГ. Ці величини визначаються за формулами

FT=Nf, (5.13)

(5.14)

де N – нормальна сила притиску колодки до шківа:

f – коефіцієнт тертя між колодкою і шківом:

DШ – діаметр гальмівного шківа.

Гальмівний момент ТГ - основний паспортний параметр по якому вибирають гальмо.

При обертанні вала 2 за годинниковою стрілкою, рисунок 5.1.а, з умови рівноваги системи сил, що діє на важіль гальма,запишемо

(5.15)

Розв’язавши рівняння (5.15) відносно замикаючої сили F одержимо

(5.16)

Використовуючи формули (5.13)...(5.16) встановимо залежність між гальмівним моментом ТГ і замикаючим зусиллям F.