Колодочный тормоз нормально-замкнутого типа с автоматическим регулированием тормозного момента подъемно-транспортных машин Советский патент 1985 года по МПК F16D43/16 B66D5/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тормозам подъемно-транспортных машин, используемых преимуш,ественно в металлургическом производстве. Цель изобретения - повышение надежности в работе путем улучшения регулирования тормозного момента в процессе торможения. Повышение надежности достигается за счет исключения аварийного падения груза в подъемно-транспортных машинах, вызванного тем, что изменение коэффициента трения при торможении между колодками и тормозным диском, в известных устройствах или не учитывается совсем, или учитывается в зависимости от от времени и ступенчато. Продолжительность отработки первой ступени торможения строго фиксирована и зависит от регулировки механизма замыкания колодок, т.е. веса груза, длин рычагов, величин зазоров, Это делает автоматику регулирования тормозного момента малоэффективной. Кроме того, вторая ступень торможения осуществляется с помощью грузового замыкания, которому свой-ственны следующие недостатки, высокий коэффициент динамики замыкания тормоза, опасность отказа из-за упирания замыкаюшего груза в элементы металлоконструкции В данном устройстве изменяется начальная деформация замыкающей пружины под действием перемещения ролика в направляющих канавках диска к периферии последнего, т.е. с увеличением тормозного углового пути возрастает сила прижатия тормозных колодок к шкиву, что увеличивает тормозной момент при неизменном коэффициенте трения, .либо позволяет сохранить тормозной момент в нормативных пределах в случае уменьшения коэффициента трения между колодками и шкивом. Изменением тормозного момента с обеспечением надежности выполнения обеспечивает необходимое для подъемно-транспортных машин замедленкое и убыстренное перемещение груза, перемещение под собственной массой и т.д. В необходимых случаях поводок с роликом двуплечего рычага может быть вообще выведен штоком электромагнита из канавки и тормоз будет работать как все известные тормоза такого типа. На фиг. 1 схематично изображен колодочный тормоз нормально замкнутого вида с автоматическим регулированием тормозкого момента; на фиг. 2 - разрез А-А па фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - графики изменения тормозного момента. Предлагаемый колодочный тормоз содержит установленный на основании привод 1, размыкающий тормоз посредством рычажной системы 2. Последняя связана с тормозными колодками 3, смонтированными на качающихся вертикальных рычагах 4, шарнирно установленных на основании. Тормоз содержит также тормозной шкив 5 в виде диска с плоскими боковыми поверхностями, замыкаюшую пружину 6. Тормозные колодки 3 установлены в целях приработки на качаюшихся рычагах 4 и охватывают торец тормозного шкива 5. Вертикальные рычаги 4 расположены по обе стороны от шкива 5. Замыкающая пружина 6 установлена между приводом 1 и ближайшим к нему вертикальным рычагом 4. В результате обёспечивается работа по схеме нормально замкнутого тормоза. Рычажная система 2 представляет собой две параллельные пластины треугольной формы, жестко связанные посредством привариваемых между ними поперечин, выполненных в виде осей. Шток привода 1 шарнирно через оси связан с треугольными пластинами так же, как дальний от привода 1 вертикальный рычаг 4, т.е. рабочий орган привода кинематически связан с последними. Треугольные пластины служат опорами для четырех поперечных осей, предназначенных для шарнирного присоединения штока привода 1, штока замыкаюЩ й пружины 6, ближнего от привода 1 вертикального рычага 4 и наклонного рычага. входящего в рычажную систему 2 и связывающего дальний от привода рычаг 4 с приводом. К одному из вертикальных рычагов 4, например к ближнему от привода 1, шарнирно прикреплен механизм регулирования тормозного момента, выполненный в виде двуплечего рычага 7 и электромагнита 8 с подпружиненным штоком 9. Двуплечий рычаг 7 одним плечом опирается, с возможностью взаимодействия с последним, на замыкающую пружину б, а другим, выполненным в виде вилки с бочкообразными роликами на ее концах, взаимодействует с плоскими поверхностями тормозного шкива 5, охваченными с обенх сторон зубцами вилки. Вилка двуплечего рычага 7 выполнена в виде поперечного основания, расположенного над торцом тормозного диска и шарнирно связанных с ним двух зубьевповодков 10, причем оси шарниров поводков расположены в плоскости, параллельной боковым поверхностям диска. На концах поводков установлены ролики 1 бочкообразной формы. Шток 9 электромагнита 8, жестко закрепленного на двуплечем рычаге 7 расположенного между поводками 10, шарнирно соединен с поводками 10. Электромагнит 8 - двустороннего действия. На торцовых поверхностях тормозного шкива обращенных к поводкам 10, от периферии до центра выполнены спиральные или винтовые направляющие канавки 12, условно изображенные на фиг. 1 одном спиральной линией. Длина канавки очерчена спиралью Архимеда. В поперечном сечеНИИ канавка представляет собой паз прямоугольного сечения. На каждом торце тормозного шкива имеется только одна спиральная канавка, причем направление закручивания спиралей противопапожно на противоположных боковых поверхностях тормозного шки ва 5. Между корпусом управляющего электромагнита 8 и поводками 10 расположены пружины 13, которых установлены штоки 9 электромагнита 8. Колодочный тормоз с автоматическим регулированием тормозного момента работает следующим образом. При торможении привод 1 отключается, в результате чего замыкающая пружина 6 посредством рычажной системы 2 и вертикальных рычагов 4 воздействует на тормозные колодки 3, которые прижимаются к тормозному шкиву 5. Одновременно с отключением привода I включается двухсторонний электромагнит 8. Включение электромагнита в ту или иную сторону осуществляется за счет системы управления электрическим способом в зависимости от направления вращения тормозного шкива 5. В результате подключения электромагнита 8 его щток 9 перемещается в осевом направлении, деформируя пружины 13, что вызывает поворот поводков 10 в плоскости, перпендикулярной вращению шкива в точке крепления к рычагу 7, до осуш.ествления взаимодействия одного из роликов 11 со спиральной канавкой 12(фиг. 3). Угол поворота поводков 10, необходимый для ввода одного из роликов 11 в спиральную направляющую канааку 12, мал (не превышает 0,1 рад), поэтому точки шарнирного крепления штока 9 к поводкам 10 движутся практически до прямой линии. Некоторая прямолинейность их движения компенсируется допускаемым зазором между штоком 9 и магнитопроводом внутри электромагнита 8. Следовательно, электромагнит может иметь жесткое крепление к двуплечему рычагу 7, например, болтовое соединение (фиг. 2). Ролики 11 выполнены бочкообразными для предотвращения кромочного контакта с канавкой и облегчения ввода в последнюю. Шарниры, посредством которых поводки 10 крепятся к рычагу 7, позволяют поводкам поворачиваться только в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения шкива. В плоскости же, параллельной плоскости вращения тормозного шкива, поводки 10 остаются неподвижными относительно рычага 7. Таким свойством, например, обладают обыкновенные цилиндрические шарниры (поводки 10 условно показаны на фиг. 2 линиями, хотя само собой разумеется, что форма и размеры их поперечного сечения должны обеспечивать жесткость, позволяющую пренебречь упругими деформациями в плоскости, параллельной плоскости вращения тормозного щкива). После входа одного из поводков в спиральную канавку, последний перемещается в плоскости, параллельной плоскости вращения тормозного шкива, от центра к периферии благодаря врашению постеднего. Так как ширина поперечного сечения спиральной канавки выполняется несколько боль шей максимального диаметра ролика, послед 1ий контактирует татько с той боковой стенкой канавки, которая находится ближе к центру вращения тормозного шкива 5. В результате ролик перекатывается без скольжения по данной боковой стенке канавки, так как она отодвигает ролик все дальше и дальше от центра вращения тормозного шкива 5. Перемещение поводка 10 параллельно плоскости вращения тормозного шкива вызывает поворот в той же плоскости рычага 7 относительно точки крепления к вертикальному рычагу 4. При этом увеличивается деформация замыкающей пружины 6, воздействующей посредством рычажной системы 2, вертикальных рычагов 4 и тормозных колодок 3 на тормозной шкив 5 с увеличивающимся усилием. В результате (при неизменном коэффициенте трения) тормозной момент увеличивается и тормозной шкив 5 окончательно останавливается. При растормаживании отключается электромагнит 8 и поводки 10 с роликами II возвращаются в исходное симметричное положение благодаря наличию пружин 13. Одновременно вк пючается привод 1, который через рычажную систему 2 и вертикальные рычаги 4, преодолевая усилие замыкающей пружины 6, отводит тормозные колодки от тормозного шкива 5Использование предлагаемого колодочного тормоза с автоматическим регулирование.м тормозного момента в механизмах грузоподъемных машин по сравнению с известным устройством позволяет повысить надежность торможения путем улучшения регулирования тормозного момента для компенсации возможного уменьшения коэффициента трения между колодками и тормозным шкивом. На фиг. 4 представлены графики изменения тормозного момента, развиваемого тормозом (сплошная линия) и статического момента от веса груза (пунктир) в зависимости от углового пути V(на графиках тормозного момента для упрощения не показан процесс замыкания тормоза). Кроме того, на фиг. 4 изображны графики известного тормоза с постоянным усилием прижатия колодок к шкиву при расчетном значении коэффициента трения (а), для такого же тормоза, но с уменьшившемся зна чением коэффициента трения между колодками и тормозным шкивом (б) и для предлатаемого тормоза при уменьшившемся значении коэффициента трения (в).

Очевидно, что в известных тормозах с неизменным усилием прижатия тормозных колодок к шкиву при падении значения коэффициента трения тормозной момент может уменьшиться до величины, меньшей чем статический момент от веса груза. При этом груз будет падать. В предлагаемом тормозе усилие прижатия тормозных колодок с шкиву постоянно увеличивается что позволит достичь необходимого значения тормозного момента в процессе торможения даже при уменьшившемся коэффициенте трения. Это позволит с гарантией удержать груз на весу. Возможно использование предлагаемого тормоза как на механизмах подъема, так и на всех других механизмах крана.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения четырех предлагаемых тормозов с автоматическим регулированием тормозного момента в механизме главного подъема одного литейного крана, обслуживаюшего установку непрерывной разливки стали, составит 94,7 тыс. руб.

КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТОГО ТИПА С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ТОРМОЗНОГО МОМЕНТА ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН, содержащий тормозной диск с параллельными боковыми поверхностями, шарнирно установленные на качаюш,ихся рычагах по обе стороны от тормозного диска тормозные колодки, рычажную систему, кинематически связывающую тормозные колодки с рабочим органом приводного узла, и механизм регулирования тормозного момента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе путем улучшения регулирования тормозного момента, на каждой боковой поверхности тормозного диска от периферии до центра с разным направлением закручивания выполнено по одной направляющей канавке в виде спирали Архимеда с прямоугольным поперечным сечением, а механизм регулирования тормозного момента выполнен в виде электромагнита двустороннего действия и шарнирно закрепленного на одном из качающихся рычагов двуплечего рычага, одно плечо которого установлено с возможностью взаимодействия с подвижным концом замыкающей пружины, а другое, обращенное к тормозному диску, выполнено в виде вилки с подвижными в плоскости, перпендикулярной плоскости враi щения тормозного диска, зубьями-поводками с бочкообразными роликами, установ(Л ленными на концах поводков, причем последнее из плеч двуплечего рычага установлено с возможностью взаимодействия при помощи упомянутых роликов с направляющими канавками тормозного диска, электромагнит установлен между подвижными зубьями-поводками вилки, штоки электромагнитов подпружинены относительно поводков упомянутой вилки и шарнирно с ними связаны, а концевые ролики вилки двупле чего рычага установлены в канавках тормозного диска с возможностью взаимодейО5 ствия со стенками последних.

т

Д-Л повернут

1

f/

//

Б-Б

о

cj

го 5

О