ПТМ Семинар упр-N2 (2020) Дисковый тормоз (Семинары)

Пример расчета тормоза с осевым замыканием груза.На рис. 1 показана конструкция дискового тормоза, который обычноустанавливают на быстроходный вал, соединенный с валом электродвигателя. Нарисунке1 на вал 11 установлен диск 8, на который вращение передается от вала 11через шлицы. В осевом направлении диск зафиксирован с одной стороныпружиной 15, а с другой шайбой 12 и винтом 13. На диске закреплены накладки 7для повышения коэффициента трения.К корпусу 2 механизма (например, тали) прикреплена крышка 1, котораяявляется сердечником электромагнита. На крышку намотана катушка 9. В крышкеразмещены штифты 18 (3 штуки), по которым перемещается якорь 17. Междуякорем 17 и крышкой 1 размещены в отверстиях три пружины сжатия 3, которыеприжимают якорь 17 к диску 8, если электропитание отсутствует (вал 11заторможен).При подаче тока на катушку 9 под действием магнитного поля якорь 17,преодолевая действие пружин 3, притягивается к сердечнику 1, отходит оттормозного диска 8 и вал11 вместе с диском 8 свободно вращается.Для регулировки тормозного момента регулируют пружины 3 с помощьюнажимных элементов 4, регулировочным винтом 5 и фиксируют контргайкой 6.Шайба 10 защищает катушку от внешнего воздействия, а разрезная шайба 16фиксирует ее в осевом направлении.1Кожух 14 закрывает тормоз от внешней среды, а в нем размещенывентиляционные отверстия.

Для обеспечения вентиляции воздуха внутри кожухана тормозном диске размещены лопасти.Назначение пружин 15. По мере износа тормозных накладок7 необходимосмещать тормозной диск 8 для того, чтобы зазор ε не превышал допустимого(здесь εmax=0,64мм), тогда перемещают диск 8 установочным винтом 13 черезшайбу12.Исходные данные:Тт=9 Нм - требуемый тормозной момент;f = 0,42 – коэффициент трения на тормозных накладках;i = 1 – число пар поверхностей трения.Режим работы 4М.Dн=280мм.1.Наружный диаметр фрикционного диска Dн определяют конструктивно подиаметру двигателя, барабана, корпуса тали или другой части машины, в которуювстроен тормоз.

Внутренний диаметр диска Dв=(0,4…0,8) Dн (из опытаконструирования). Разность радиусов должна быть равной или менее 60мм(R н – Rв ) ≤ 60мм. Здесь 140-115=25мм.1. Определение размеров диска. Принимаем Dн=280 мм.Dв = (0,4…0,8) Dн ; если Dв = 0,8×280=224мм, принимаем Dв = 230мм.2. Расчет требуемой осевой силы, создаваемой пружинами сжатия, необходимойдля торможения вала 11.=Тт ∗ 2ср=9∗2∗1030,42∗255∗1= 168.

ср =280+2302= 255 мм.i - число пар поверхностей трения.3. Расчет силы, создаваемой одной пружиной (z=3).1681 = == 56 34. Давление на фрикционных накладках∗4=22 ≤ [];( −в )168=(2802 −2302 )= 0,0021 МПа ≤ [] = 0,2МПа, (табл.1).5. Начальный осевой зазор между трущимися поверхностями:εнач=0,3 мм+ i×0,1мм=0,3 мм+ 1×0,1мм= 0,4мм.Наибольший зазорεmax= 1,6× знач.= 0,64 мм.При достижении наибольшего зазора осуществляют регулировку зазора доначального значения.6. Расчет пружины.Пружину выполняют с целым числом рабочих витков. Опорные витки с каждойстороны осаживают на ¾ шага или до соприкосновения с последним рабочим2витком.

Торцы шлифуют перпендикулярно оси пружины так, чтобы на концахоставалось не менее половины диаметра проволоки.7.1 Расчет диаметра проволоки выполняют, задавая [τ].8 Расчетное напряжение = 1 3 .Введя индекс пружины с = , с= 6…8( для дисковых тормозов, Tн>50 Нм, с=6,1,51,5Tн ≤10 Нм, с=8), рассчитывают коэффициент кривизны = 1 + = 1 + =.8Расчетное напряжение с учетом рекомендуемых коэффициентов8×1 ××=≤ [].× 2Пружины изготавливают холодной навивкой из углеродистой стали маркиУ9А…У12А ГОСТ 9389 без закалки (d ≤ 4мм) или горячей навивкой из кремнистойстали марки 60С2А с закалкой до твердости HRC40…45(d ≥ 5мм).Допускаемое напряжение в обоих случаях [τ]=750 МПа.Преобразовав формулу для расчета напряжений для допускаемогонапряжения[τ]=750 МПа, получим упрощенную формулу для расчета диаметрапроволоки минимально допустимого.

С учетом коэффициента запасарассчитывают диаметр проволоки. = 0,15√1 = 0,15√56=1,2 мм.Выбираем диаметр проволоки по табл. на рис.2 с шагом 0,5 мм.Можно диаметр проволоки рассчитать по формуле381 8 ∙ 56 ∙ 8 ∙ 1,1875≥√= √= 1,34( = 8) ∙ 750[]С увеличением параметра “с” увеличивается диаметр проволоки.

Пружинастановится более жесткой и более устойчивой. Для повышения жесткостипружины увеличим диаметр проволоки до 2,5 мм.7.2. Расчет длины пружины.Рассчитывают осадку одного витка под действием силы 1 . Принимаем с=8,G=8×104 МПа (модуль сдвига или модуль упругости второго рода).∆1 =81 3 4=81 3=8∙56∙838∙104 ∙2,5= 1,15мм.7.3. Расчет шага витков пружиныt= ∆1 + (1,1…1,2)d, мм.∆1 - зазор между витками пружины в свободном состоянии. Эта величина равнаосадке одного витка под нагрузкой. Чтобы витки не садились друг на друга,вводят коэффициент 1,1…1,2.t = 1,15 + (1,1…1,2) 2,5=3,9…4,15ммШаг пружины округляют до размера кратного 0,25 мм, чтобы длина пружиныукладывалась в нормальный ряд чисел, t = 4,0 мм.7.4.

Диаметр пружины Dпр= сd=8* 2,5=20мм.7.5. Свободная длина пружины Lсв= (1…3) D = 20…60 мм. −(20…60) −2,57.6. Число рабочих витков = св==4,4…14,4.4Для повышения устойчивости пружины следует выбирать ее не слишкомдлинной, поэтому число рабочих витков следует округлять в меньшую сторону.С учетом не учтенных зазоров в опорных витках здесь целесообразно округлитьчисло рабочих витков до 7. Тогда свободная длина пружины будет равнаLсв=zt+d=7*4+2,5= 30,5мм.Рабочая длина сжатой пружины для обеспечения требуемого тормозного моментаLраб= Lсв-∆1 = 30,5 − 1,15 ∙ 7 = 22,45мм.45.