Замыкающая сила в современных конструкциях колодочных тормозов создается в большинстве с помощью сжатой пружины. Применение специального замыкающего груза вследствие его значительной инерции, приводящей к увеличению времени замыкания и размыкания тормоза, ограничено. Такие устройства встречаются лишь в некоторых малонагруженных тормозах.
Тормозные электромагниты
В качестве размыкающего устройства (привода рычажной системы тормоза) используются специальные тормозные электромагниты, электрогидравлические и электромеханические толкатели, включаемые параллельно двигателю механизма. Размыкание тормоза происходит одновременно с включением приводного двигателя. При выключении питания двигатель выключается, а тормоз под действием замыкающей силы останавливает механизм.
Типы тормозных электромагнитов
В отечественном подъемно-транспортном машиностроении применяют специально разработанные тормозные крановые электромагниты постоянного тока типа КМП и МП и переменного тока типа КМТ и МО-Б. В тормозах электроталей и некоторых других типов грузоподъемных машин находят применение однофазные электромагниты переменного тока серий МИС-Е и МТ, изготовляемые для нужд станкостроительной промышленности.
Тормозной электромагнит переменного тока типа КМТ
Рис. 1
Для примера на рисунке 1 изображен электромагнит переменного тока типа КМТ, состоящий из стального или чугунного корпуса 1, внутри которого помещаются катушки 2 и Ш-образный якорь 6. Для присоединения якоря магнита к рычажной системе тормоза на конце штока 5, соединенного с якорем, предусмотрено отверстие 4. Питание катушки магнита производится через разъемы клеммовой доски 7. У магнитов больших размеров (КМТ-6 и КМТ-7) в нижней части корпуса расположен воздушный демпфер 8, смягчающий удары при включении и выключении магнита.
Колодочный тормоз ТКТ с приводом от электромагнита МО-Б
Рис. 2
Эти магниты, ранее широко использовавшиеся для привода тормозов подъемно-транспортных машин, в новых конструкциях колодочных тормозов не применяются из-за их недостаточной надежности, но встречаются в конструциях ленточных тормозов.
Для колодочных тормозов применяются главным образом электромагниты типа МП и МО-Б, отличающиеся малым ходом якоря. Они предназначены для установки непосредственно на тормозном рычаге, например, тормозов ТКТ и ТКП (рис. 2). Замыкание тормоза осуществляется основной замыкающей пружиной 5, предварительное сжатие которой для получения необходимой силы замыкания производится гайкой 11 и контргайкой 10. размыкается тормоз электромагнитом 7, укрепленном на тормозном рычаге 6. Якорь электромагнита надавливает на шток 1 тормоза и разводит оба рычага, освобождая тормозной шкив. Между скобой основной пружины и рычагом 3 установлена вспомогательная пружина 4. Эта пружина служит для разведения рычагов тормоза при его размыкании. Для размыкания тормоза при обесточенном электромагните, например с целью замены изношенных фрикционных накладок на колодках используется гайка 9, отводимая по штоку 1 до упора в рычаг 6. Фиксация колодок относительно тормозного рычага, исключающая трение колодок о шкив при разомкнутом тормозе осуществляется штыревыми пружинными фиксаторами 12, заложенными в тело рычагов 3 и 6. Равномерность отхода обеих колодок от шкива достигается установкой винта 8. Восстановление нормального зазора между шкивом и колодкой по мере износа фрикционного материала производится гайкой 2. Конструкции отдельных узлов тормоза показаны на разрезах и сечениях рисунка 2.
Параметры колодочных тормозов при ПВ = 40% с приводом от этих магнитов приведены в таблицах 1 и 2.
Тормоза ТКП с приводом от электромагнита МП
Табл. 1
Электромагнит постоянного тока типа МП (рис. 3, а) состоит из стального корпуса 1, внутри которого на сердечнике 3, составляющем одно целое с корпусом, помещена катушка 4.
Тормоза ТКТ с приводом от электромагнита МО-Б
Табл. 2
В центре сердечника имеется отверстие, в которое вставлена направляющая втулка 9 для штыря 8, соединенного с якорем 6, имеющим форму плоского диска.
Тормозные электромагниты
Рис. 3: а — постоянного тока типа МП; б — переменного тока типа МО-Б
Якорь закрыт снаружи защитной крышкой 5. Между якорем и крышкой расположена амортизационная пружина 7, предохраняющая якорь от выпадания и исключающая удары якоря о крышку магнита. При включении электромагнита якорь 6 притягивается к корпусу и штырь 8, нажимая на шток тормоза 2, производит разведение тормозных рычагов, размыкая тормоз. Ход таких магнитов равен 2-4 мм.
Электромагнит переменного тока типа МО-Б (рис. 3, б) представляет собой клапанный электромагнит, якорь 1 которого, поворачиваясь на оси 3, укрепленной в неподвижных щеках 4, на угол от 5˚30΄ до 7˚30΄, упором 2 надавливает на шток 5 тормоза, производя его размыкание. Катушка электромагнита укреплена на неподвижной части корпуса.
Основными характеристиками тормозных электромагнитов являются тяговая сила и длина хода (для магнитов типа КМП, КМТ и МП) или вращающий момент и угол поворота якоря (для клапанных магнитов типа МО-Б). Ход якоря или угол поворота, указываемые в паспортных данных являются максимально допустимыми величинами, при которых гарантируются указанные тяговая сила или момент. Значения хода якоря или угла поворота даны для определенной продолжительности включения ПВ. В случае большей продолжительности необходимо предусмотреть снижение тяговой силы. В паспорте на электромагниты типа КМП и КМТ тяговая сила магнита указывается без учета веса якоря.
Расчет тормозного электромагнита
Подбор тормозного электромагнита производится на основе равенства величин работы, совершаемой тяговой силой Рм (моментом Мм) магнита на размере его хода hм (угла поворота φ) и работы рабочей силы тормоза S (например, силы нажатия колодки на шкив в колодочном тормозе) на размере хода ε рабочего элемента. При размыкании тормоза якорь электромагнита перемещаясь на размер своего хода, преодолевает силу, замыкающую тормоз. При этом тормозная колодка перемещается на длину ε. Для электромагнитов с поступательным движением якоря при одноколодочном тормозе это равенство имеет вид:
где η — кпд рычажной системы тормоза (для обычных конструкций колодочных тормозов η = 0,9 ÷ 0,95), k — коэффициент использования хода якоря электромагнита, учитывающий необходимость компенсации износа фрикционного материала и шарниров рычажной системы, а также упругую деформацию рычагов для тормозов с жесткими рычагами и малым количеством шарниров k1 = 0,8 ÷ 0,85, для тормозов с большим количеством шарниров и при малой жесткости рычагов k1 = 0,6 ÷ 0,7. Таким образом, 15 ÷ 40% хода электромагнита резервируется для компенсации износа тормозной накладки и деформации рычажной системы.
Для двухколодочных тормозов N — сила нажатия колодки на шкив, ε — установочный зазор между колодкой и шкивом при разомкнутом тормозе. В этом случае уравнение принимает вид:
Для двухколодочных тормозов с электромагнитом клапанного типа уравнение имеет вид:
где φ — максимально допустимый угол поворота якоря. При использовании клапанных электромагнитов учитывают момент собственного веса якоря магнита (приведенный в паспорте), для преодоления которого увеличивают силу пружины, замыкающей тормоз.
К недостаткам тормозных электромагнитов следует отнести сравнительно низкую долговечность. Так, электромагниты МО-100Б и МО-200Б выдерживают около 1,5 включений. Кроме того, у них ограничена частота включений, составляющая для магнитов типа МО-Б 300 1/ч. Включение магнита сопровождается ударом якоря о сердечник, невозможно также регулировать скорость движения якоря, вследствие чего нельзя осуществить плавное изменение тормозного момента в процессе торможения.