ЛЕНТОЧНО-КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ Российский патент 2007 года по МПК F16D49/08 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок.

Известен ленточно-колодочный тормоз буровой лебедки, содержащий тормозной шкив с рабочей поверхностью, которая при торможении обхватывается тормозной лентой с фрикционными накладками. При этом величина натяжения набегающей (S_H) и сбегающей (S_C) ветви характеризуется их соотношением, изменяющимся от 2,0 до 10,0 (Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмашзавода. - М.: Недра, 1981. - С.132, рис.68, аналог).

Тормоз имеет недостаток в том, что при больших значениях соотношения S_H/S_C в его фрикционные узлы преднамеренно заложена неравномерность нагруженности. Известно, что в ленточно-колодочном тормозе на рабочую поверхность фрикционной накладки действуют неравномерно распределенные удельные нагрузки. Это обстоятельство вызывает неравномерность износа накладки по ширине, особенно со стороны ее набегающих участков, и может достигнуть 15-20% от толщины накладки. Кроме того, наличие на дуге обхвата ленты распорных планок между фрикционными накладками повышает ее жесткость, снижая общую гибкость ленты, ухудшает условия приработки рабочих поверхностей накладок к поверхности шкива. Особенно это заметно на накладках, расположенных от границы разделения набегающей и сбегающей ветви вправо и влево через две-три накладки (Александров М.П., Лысяков А.Г., Федосеев В.Н., Новожилов Н.В. Тормозные устройства: Справочник. - М.: Машиностроение, 1985. - С.126, прототип).

По сравнению с аналогом и прототипом предложенный ленточно-колодочный тормоз имеет следующие отличительные признаки:

- повышается общая гибкость ленты, что способствует лучшему охвату наружных поверхностей фрикционных накладок, расположенных от границы разделения набегающей и сбегающей ветви вправо и влево через две-три накладки;

- устраняется в некоторой степени несимметричность сил, которые действуют на каждую фрикционную накладку со стороны набегающих участков тормозной ленты, и силы трения в паре фрикционная накладка - тормозной шкив;

- снижается неравномерность износа накладки по ширине со стороны ее набегающих участков.

Целью настоящего изобретения является повышение общей податливости тормозной ленты за счет отсутствия на ней распорных планок в определенных зонах набегающей и сбегающей ее ветвей, а также выполнением фасок на нерабочей поверхности накладок, расположенных на набегающих участках их поверхности для уменьшения неравномерности износа накладок по их ширине.

Поставленная цель достигается тем, что на тормозной ленте отсутствуют распорные планки между накладками, расположенными от границы разделения набегающей и сбегающей ее ветвей вправо и влево на углы обхвата, отвечающие двум-трем накладкам, а со стороны преимущественного вращения тормозного шкива, т.е. со стороны набегающих участков ленты и накладок на последних выполнены фаски, ширина которых определяется по зависимости вида

а угол γ по высоте фрикционной накладки должен быть не меньше угла, определенного по зависимости вида

f - средняя величина коэффициента трения скольжения в паре рабочая поверхность накладки - шкив.

* Примечание: Остальные условные обозначения для зависимостей 1 и 2 приведены ниже.

На фиг.1 представлен фрагмент общего вида ленточно-колодочного тормоза; на фиг.2 - поперечный разрез по А-А фрикционного узла тормоза; на фиг.3 показана схема сил, действующая со стороны тормозной ленты и тормозного шкива на накладку, а также конструктивных параметров деталей фрикционного узла. На фиг.3 использованы следующие условные обозначения: S_H, S_C - силы натяжения набегающего и сбегающего участка тормозной ленты, находящегося под фрикционной накладкой; P_H, P_C - нормальные силы, действующие со стороны тормозной ленты в крайних точках соприкосновения нерабочей поверхности фрикционной накладки с внутренней поверхностью тормозной ленты; N, F - нормальная и касательная силы, действующие в середине рабочей поверхности фрикционной накладки со стороны рабочей поверхности тормозного шкива; в, в_ф - ширина накладки и фаски на ней со стороны нерабочей поверхности; Н, h - толщина накладки и ленты; R, R_C - радиус рабочей поверхности тормозного шкива и серединной линии тормозной ленты; α_ф, γ - угол фаски по ширине и высоте фрикционной накладки со стороны ее нерабочей поверхности; ϕ_H, ϕ_C - углы наклона набегающих и сбегающих участков тормозной ленты.

Ленточно-колодочный тормоз содержит тормозной шкив 1, который посажен на подъемный вал 2. На тормозную ленту 3 по дуге ее обхвата с помощью крепежных усиков 4 прикреплены фрикционные накладки 5, имеющие набегающие 6 и сбегающие 7 поверхности. Со стороны нерабочих поверхностей накладок 5, т.е. их набегающих поверхностей 6 выполнены фаски 8. Тормозная лента 3 имеет набегающую (а) и сбегающую (б) ветви. При этом на тормозной ленте 3 отсутствуют распорные планки 9 между накладками 5, расположенными от границы разделения (прямая г) набегающей (а) и сбегающей (б) ветви вправо и влево на углы обхвата, отвечающие двум-трем накладкам 5 (на фиг.1 трем накладкам, ограниченным распорными планками 9). Концы тормозной ленты 3 с одной стороны связаны с опорой, а с другой стороны - с рычагом управления (на чертеже не показаны).

Ленточно-колодочный тормоз работает следующим образом.

При нажатии на рычаг управления тормозная лента 3 садится на тормозной шкив 1 своей средней частью с накладками 5 с распорными планками 9 между ними, препятствующими срыву крепежных усиков 4 с накладок 5. После чего фронт взаимодействия распространяется на набегающую (а) и сбегающую (б) ветви тормозной ленты 3. За счет фасок 8 на накладках 5 и отсутствия распорных планок 9 в указанных выше зонах набегающей (а) и сбегающей (б) ветви ленты 3 и достигается повышение ее общей гибкости, что способствует лучшему охвату нерабочих поверхностей накладок 5 ветвями ленты 3. Это обстоятельство и улучшает условия взаимодействия рабочих поверхностей накладок 5 с поверхностью шкива 1. Дальнейшая затяжка тормозной ленты 3 приводит к тому, что происходит остановка тормозного шкива 1.

Записав уравнение равновесия одной накладки 5, находящейся под действием сил со стороны тормозной ленты 3 и тормозного шкива 1, рассмотрев сумму моментов сил, которые действуют на накладку 5 относительно точки В (место приложения силы натяжения набегающего участка ленты 3 к крепежным усикам 4 накладки 5), и выполнив соответствующие преобразования, получили выражение для определения ширины фаски накладки со стороны ее нерабочей поверхности

,

где f - средняя величина коэффициента трения скольжения в паре рабочая поверхность накладки - шкив.

При этом угол фаски у по высоте фрикционной накладки со стороны ее нерабочей поверхности должен быть не меньше угла β

.

Таким образом, за счет выполнения фасок заданных геометрических параметров на нерабочей поверхности фрикционных накладок со стороны набегающих их участков устраняется в некоторой степени несимметричность сил, действующих на каждую фрикционную накладку со стороны набегающих участков тормозной ленты, и силы трения в паре рабочая поверхность накладки - тормозной шкив. Это позволяет существенно уменьшить неравномерность износа накладок по ширине.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок. Ленточно-колодочный тормоз содержит тормозной шкив, привод, тормозную ленту с установленными на дуге ее обхвата с равномерным шагом фрикционными накладками, разделенными между собой распорными планками. Накладки крепятся к ленте с помощью усиков. На тормозной ленте отсутствуют распорные планки между накладками, расположенными от границы разделения набегающей и сбегающей ветвей вправо и влево на углы обхвата, отвечающие двум-трем накладкам. Со стороны преимущественного вращения тормозного шкива, т.е. со стороны набегающих участков тормозной ленты и фрикционных накладок, последние имеют фаску на нерабочей поверхности. Техническим результатом является повышение общей податливости тормозной ленты за счет отсутствия на ней распорных планок в определенных зонах набегающей и сбегающей ее ветвей, а также выполнение фасок на нерабочей поверхности накладок, расположенных на набегающих участках их поверхности, для уменьшения неравномерности износа накладок по их ширине. 3 ил.

Ленточно-колодочный тормоз, содержащий тормозной шкив, тормозную ленту с установленными на дуге ее обхвата с равномерным шагом фрикционными накладками, разделенными между собой распорными планками, при этом накладки крепятся к ленте с помощью усиков, и привод, отличающийся тем, что на тормозной ленте отсутствуют распорные планки между накладками, расположенными от границы разделения набегающей и сбегающей ветвей вправо и влево на углы обхвата, отвечающие двум-трем накладкам, а со стороны преимущественного вращения тормозного шкива, т.е. со стороны набегающих участков тормозной ленты и фрикционных накладок, последние имеют фаску на нерабочей поверхности, ширина которой определяется по зависимости вида

где в, в_ф - ширина накладки и фаски на ней со стороны нерабочей поверхности; H, h - толщина накладки и ленты; R, R_C - радиус рабочей поверхности тормозного шкива и серединной линии тормозной ленты; f - средняя величина коэффициента трения скольжения в паре «рабочая поверхность накладки - шкив»; ϕ_H, ϕ_C - углы наклона набегающих и сбегающих участков тормозной ленты; α_ф, γ - угол фаски по ширине и высоте фрикционной накладки со стороны ее нерабочей поверхности;

а угол фаски γ по высоте фрикционной накладки должен быть не меньше угла, определяемого по зависимости вида

,

где β - половина угла от точки приложения усилия, возникающего на набегающем участке ленты и накладки (где заканчивается фаска) до боковой поверхности соседней накладки, расположенной в направлении, обратном вращению тормозного шкива; ϕ - половина угла между осью симметрии двух соседних фрикционных накладок.