Марамай С.О., Л.М. Бондаренко к.т.н., О.П. Посмітюха

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна (ДІІТ)

О РАЦИОНАЛЬНОМ УГЛЕ ОБХВАТА КОЛОДКОЙ ТОРМОЗНОГО ШКИВА.

В справочной [1, 2] и учебной [3, 4] литературе угол обхвата колодкой тормозного шкива рекомендуется принимать в пределах . В современных тормозах грузоподъемных машин его величина равна . С каких причин принята именно эта величина установить тяжело.

Единственной формулой, содержащий угол обхвата колодкой шкива, является формула для определения величины среднего давления между накладкой и шкивом

, (1)

где – сила прижатия колодки; – ширина тормозной накладки; – радиус тормозного шкива; – угол обхвата накладкой шкива. Исходя из выбирается тип фрикционного материала. На наш взгляд было бы более рационально материал накладки выбирать исходя из максимального давления.

Поэтому, необходимо установить зависимость величины тормозного момента от угла обхвата накладкой шкива и на основе анализа этих величины порекомендовать давать рациональную величину угла обхвата колодкой шкива.

Сначала доведем неточность формулы для определения величины тормозного момента, развиваемого одной накладкой двухколодочного тормоза

, (2)

где – коэффициент трения между накладкой и шкивом.

Для этого напомним, что в законе трения скольжения имеется ввиду нормальное давление. Очевидно, что сила на рис. 1 будет нормальной к поверхности шкива только при угле .

Рис.1. Распределение сил прижатия колодки по углу обхвата

Нормальную силу на текущем углу найдем так. Распределенное давление от силы прижатия колодки на вертикальную составляющую длины элементарного сектора

, (3)

Поскольку вертикальная составляющая имеет длину

, (4)

то давление на нее составит

, (5)

а нормальная сила

. (6)

Интеграл этого выражения в пределах угла обхвата даст полную величину нормального давления на тормозной шкив

, (7)

и формула (2) в более точном виде имеет вид

. (8)

Величина максимального давления накладки на шкив может быть найден из формулы (6):

. (9)

Зависимости и от угла обхвата колодкой тормозного шкива при Нм, мм (тормоз ТКГ– 400) показаны на рис. 2.

Рис. 2. Зависимости максимальных и средних давлений колодки на тормозной шкив: 1, 2, 3 – при коэффициентах трения 0,35; 0,40; 0,45 соответственно (штриховые лини – среднее давление); 4 – расхождения в процентах между максимальным и средним давлениями при

На рис. 3 показаны значения максимальных и средних давлений в зависимости от коэффициента трения между накладкой и шкивом.

Естественно, что для сохранения постоянного тормозного момента при смене угла обхвата будет меняться и сила прижатия колодки.

Смена силы прижатия колодки вследствие смены угла обхвата показана на рис. 4. Здесь же показанное процентное расхождения величин прижатия и максимальных давлений в сравнении с углом обхвата (при коэффициентах трения 0,35; 0,40; 0,45).

Рис.3. Зависимости максимальных и средних давлений колодки на тормозной шкив от коэффициента трения: 1, 2, 3 – углы обхвата 70; 90; 110 градусов соответственно (штриховые линии – среднее давление)

Рис. 4. Смена силы прижатия колодки и тормозному шкиву: 1, 2, 3 – при коэффициентах трения 0,35; 0,40; 0,45 соответственно; 4, 5 – процентные расхождения величин прижатия и максимальных давлений в сравнении с углом обхвата

Анализ полученных формул и графиков на рис. 2 – 4 позволяет сделать такой вывод: если износ тормозных накладок считать прямо пропорциональным удельному давлению между ними и тормозным шкивом, то более рациональным будет увеличение угла до ; при этом силу прижатия накладок необходимо увеличить всего на % при снижении удельного давления на 23…35%.

Литература:

1. Тормозные устройства: справочник / Александров М.П.,
Лысяков А.Г., Федосеев В.Н. и др. – М: Машиностроение, 1985. – 312 с.

2. Справочник по кранам: В 2 т. Т. 2 / Александров М.П., Гохберг М.М., Ковин А.А. и др. – Л.: Машиностроение, 1988. – 559 с.

3. Вайнсон А.А. Подъемно – транспортные машины. – М.: Машиностроение, 1989. – 536 с.

4. Грузоподъемные машины / Александров М.П., Колобков Л.Н.,
Лобов М.А. и др. – М.: Машиностроение, 1986. – 400 с.