2.8. Тормозные устройства

После отключения двигателя движение различных частей станка продолжается по инерции в течение некоторого времени. Это время называют временем выбега. При частом включении и выключении станка оно может составлять значительную долю общего времени работы станка. Чтобы уменьшить такие потери, станки оснащают устройствами для быстрого торможения. Торможение можно осуществлять механическими, электрическими, гидравлическими и пневматическими устройствами или в комбинации одно с другим (ниже рассматриваются только механические тормоза). Основными видами механических тормозов являются колодочные, ленточные и многодисковые тормоза, которые часто блокируют с пусковыми муфтами таким образом, чтобы при выключении муфты включался тормоз. Устанавливают тормоза в основном на быстроходных валах коробок скоростей.

К фрикционным элементам тормозных устройств предъявляют следующие требования: они должны обладать способностью выдерживать высокие температуры; быть износостойкими в пределах рабочих температур, давлений и скоростей скольжения; обеспечивать постоянство коэффициента трения при повышении температуры до 200300 С при изменении рабочих давлений.

В тормозах станков чаще всего применяют такие сочетания материалов фрикционных элементов, как чугун – прессованный асбест, чугун – прессованные медно-асбестовые обкладки, фибра по чугуну или по стали и др.

Колодочные тормоза конструктивно несложны и недороги, но из-за малой тормозной поверхности позволяют создать тормозной момент меньший, чем у тормозов других типов при тех же габаритах.

У колодочного тормоза (см. рис. 2.22, а) колодки 1 и 6 соединены общей тягой 3, длину которой можно регулировать гайкой 2, устанавливая тем самым необходимый зазор между колодками и шкивом 7 для нерабочего положения. В процессе торможений колодки стягиваются тягой 4 от приводного механизма 5.

Ленточные тормоза, вследствие большого угла обхвата тормозного барабана лентой, позволяют легко создать большой тормозной момент. Другие достоинства их – простота и компактность конструкции и малая величина усилия включения.

Недостаток ленточного тормоза, как и всех одноколодочных тормозов, – одностороннее давление на тормозной вал, в результате чего в его материале возникают напряжения изгиба; повышается также износ опор этого вала.

Ленточный тормоз (см. рис. 2.2, б) работает по тому же принципу, что и колодочный. Приводным механизмом здесь является электромагнит или соленоид 1. В качестве тормоза можно использовать любую фрикционную муфту, лишив ее ведомую часть возможности вращаться. Поэтому по своей конструкции механические тормоза принципиально не отличаются от фрикционных муфт.

Многодисковый тормоз (см. рис. 2.22, в) работает следующим образом. На приводном валу расположены две многодисковые фрикционные муфты: муфта 1 привода и тормозная муфта 4. Скользящая между ними на шпонке фасонная втулка 3 в момент пуска перемещается влево и своей конической поверхностью поворачивает рычаги 2, которые перемещают нажимной диск муфты 1 влево и включают ее. При перемещении втулки 3 вправо включается тормозная муфта 4, приводная муфта выключается.

Для расчета основных размеров тормоза необходимо знание величины возникающего тормозного момента M_т. Пусть М_и и М_тр – моменты сил инерции затормаживаемых масс и сил трения, отнесенные к тормозному валу, тогда

. (2.27)

Первое слагаемое правой части уравнения может быть найдено из уравнения работ. Если исходить из линейного закона изменения скорости при торможении, то

, (2.28)

где  – приведенный к валу тормоза момент инерции затормаживаемых масс, кгм²;

 – угол поворота вала за время торможения, рад;

 – угловая скорость, относительно которой начинается торможение, рад/с;

3

Рис. 2.22. Механические тормоза

t – время торможения, с.

Если тормозной момент изменяется по какому-либо другому закону, то он может быть найден из уравнения динамического равновесия

. (2.29)

Расчеты тормозов приводятся в курсе «Детали машин» [12].