Егоров О.С., Подураев Ю.В. - Мехатронные модули. Расчет и конструирование (1053456), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Для растормаживания необходимо приложить усилие Г > Ь В фрикционных тормозных устройствах нестабильность силы трения и се зависимость от качества и состояния поверхностей скольжения (шероховатости, наличия масла) и скорости перемещения подвижных элементов, а также всякое изменение условий работы по сравнению с номинальнь1ми (изменение скорости движения, величины движущихся масс) приводят к отклонению реального закона торможения от заданного, на который рассчитывалось тормозное устройство. Расхождение может оказаться значительным, если условия и режим работы меняются непрерывно. Поэтому устройства этого типа целесообразно использовать для торможения механизмов с достаточно стабильными режимами работы.
Для создания тормозных устройств с программируемыми точками останова н регулирования скорости движения выходного звена (поршня или цилиндра) (позиционеров) используют встроенные 215 в двигатель фрикционные устройства. Они могут быть встроены в. поршень или цилиндр и взаимодействовать с цилиндром, штоком или другими движущимися вместе с ними деталями. Для осуществления программного останова выходного звена позиционера применяют управляемые фрикционные устройства, снабженные собственным приво- ':'' дом, который по команде системы управления замыкает или размыкает тормоз.
В пневмопозицнонере (рис. 7.4) фрикционный тормоз является::!' нормально замкнутым. В процессе позиционирования обе полости':",',.; пневмоцилинцра соединены с атмосферой и пружины 1 прижимают плунжеры 2 с фрикционными накладками 3 к.';.':'', внутренней поверхности цилиндра. При подаче сжатого воздуха,:,':.":;:~, например, в правую полость цилиндра шариковый клапан 5, предотвращая перетечку воздуха в левую полость, открывает ему':,'":;;,,„ доступ в кольцевой канал 4, соединяющий полости плунжеров 2...-4:':,::~.;, которые сжимают пружины и растормаживают поршень. Под действием давления воздуха в правой полости поршень,:::.,:„,';:.'~~ перемешается влево. Для его остановки обе полости пневмоцилин-;,:.::;:,:.",'".„".~ лра соединяют с атмосферой. При этом давление в полости плун;,.'::,-',-':,'::.:;.' жеров и в обеих полостях пневмоцилиндра падает, фрикционные' накладки прижимаются к поверхности цилиндра пружинами, тор-,' мозят и останавливают поршень.
7.2. Электромагнитные тормозные устройства Для торможения подвижных звеньев используют управляемые !гй электромагнитные тормозные устройства, в когорых источником' создания тормозящего момента или усилия является электромагнитное поле, воздействующее прямо на движущиеся элементы (электромагнитные, индукционные и гистерезисные тормоза) или ' косвенно через порошкообразный сухой или жидкий наполнитель (электромагнитные порошковые тормоза и тормоза с ферромагнитными жидкостями).
По принципу действия и устройству электромагнитные тор- мозные устройства индукционного и гисгерезисного типов анало- гичны электрическим двигателям, в которых ротор или статор неподвижен. Взаимодействие между подвижной и неподвижной частями тормоза осуществляется через электромагнитное поле, создаваемое катушкой управления (возбуждения). По принципу действия электромагнитные тормозные устройства с порошковым и жилким наполнителями аналогичны соответстценно фрикционным тормозам и гидравлическим тормозным устройствам дроссельного регулирования.
Действие электромагнитного порошкового тормоза фрикционного типа основано на свойстве сухого или взвешенного в масле ферромагнитного порошка увеличивать в магнитном поле свою вязкость и прочно прилипать к поверхности магнитной системы. При относительном сдвиге рабочих поверхностей тормоза возникает сопротивление сдвигу от трения намагниченных частиц порошка между собой. Наибольший сдвиг испытывают частицы, находящиеся в середине слоя, Сдвиг частиц относительно поверхностей, к которым они прилипают, отсутствует и, следовательно, рабочие поверхности не изнашиваются.
При отсутствии магнитного поля сопротивление сдвига порошка и взвеси падает и практически элементы тормоза не связанны друг с другом. Взвесь ферромагнитного порошка в кремнийорганическом или минеральном масле меняет свою вязкость в магнитном поле, благодаря чему при ее дросселировании достигается эффект переменного гидравлического сопротивления. Регулированием сопротивления дросселя при помощи электромагнитного поля обеспечивают требуемый закон изменения силы торможения. 6 В дисковом алек-,ь 411 тромагнитном тормозе (рис. 7.5) диски 1 соединены с помо- 1иьЮ ШЛИцевоГо сО- единения с полумуфтой 2, а тормозные диски 3 — с полу- муфтой 4.
Зазор между дисками 1 и 3 ре- Рос. 7,5 комендуют принимать 6=0,3...0,5 мм. Диски имеют осевую подвижность. Под дейст- 217 вием пружины 5 они смешаются и приходят в соприкосновение друг с другом„образуя фрикционные пары. Число фрикционных пар, необходимое для затормаживания подвижного звена, нагруженного вращающим моментом Т, находят из условия износостойкости (35); 2КТ « =,1)з,, 'И по формуле: 2КТ "Ф ~!ОГ где д — давление на трущихся поверхностях; К=1,25.
1,5 — коэф- фициент, учитывающий эксплуатационные условия; 1),р — средний диаметр кольца контакта дисков: л 1)н+Ох 136 . 2 1 — чр' Юн — наружный диаметр кольца контакта дисков: 1)и = 0ер(1+~р) =(3 "5)Ы И вЂ” диаметр вала подвижного звена; 0в — внутренний диаметр кольца контакта дисков: 1)в = (О 5. "О 6) 1)н у — коэффициент рабочей ширины дисков: .О -1)в Ь 1)ер (1ср Принимают Чг=0,33...0,11, что соответствует Вв/1)н=(0,5...0,В). Чаще всего и=0,25; Ь вЂ” рабочая ширина дисков: 1) -д б= — б — д- а-1) (д) — допускаемое давление на трущихся поверхностях (табл. 7.1); Т вЂ” коэффициент трения скольжения материалов дисков (табл. 7.1), Полученное число 2 округляют до целого числа. Число дисков в ведомой части тормоза: =у Увм = — +1, 2 в ведущей части: 218 г ~аш" .,'.
Необходиммая сила пружины при числе к пар тормозных поверхностей равнна: ЗКт )7й — И' где с — жесткое=ть пружины; к — деформация пружины. Растормажинвание осуществляют с помощью электромагнитов, суммарное усилшие которых должно быть больше силы пружины: лГ,>Г„а, где Г, — усилине одного электромагнита; к — число электромагнитов. Рассмотриьзл устройство и принцип дейс=твия электромаг- ° з а нитного поромшкового тормоза (рис.
7.6). Он с=остоит из корпуса 1, сердечника Ю и крышки 4, выполненных из стали. Тонкостенный малоинергционный стальной цилиндрически гй ротор 9 укреплен на выходнхом валу, установленном в подштипниках б. / На сердечгачике намотана обмотка возбуждцения 3. Полость, образованная к=орпусом и сердеч- а 6 ником, в кот-орой расположен а ротор, заполнена ферромагнит- Рис 7.б ным порошк=ом. Уплотнение подшипников сзт проникновения порошка состоит из пропитанного кремнийоргавническим маслом фетрового кольца 7 и постоянного кольцевого ь ~ягнята 8. Связь тормоза с подвижными элементами мехатронного ммодуля движения осуществляют при помощи шестерни 5, Под дейстюием электромагнитного поля, создаваемого катушкой управленияв, расположенный в зазорах порошок группируется и уплотняется. Пгри сдвиге поверхностей ротора относительно стенок корпуса возникает сопротивление, обусловленное трением намагниченных часткщ порошка.
Удельное усилие сдвига, определяющее тормозной момтент, зависит от магнитной индукции в рабочем зазоре, состава псорошка и ряда конструктивных параметров тормоза. 219 развиваемый тормозной момент практически прямо пропорционален току управления и почти не зависит от скорости скольжения. Тормоз с наружным лиаметром 1ОО мм способен развить тормозной момент до 20 Нм при предельных окружных скоростях порядка !0...15 м/с. Остаточный момент при отсутствии тока управления составляет не более 0,5% от номинального момента.
Тормозной момент электромагнитного порошкового тормоза опрелсляют по формуле, Н м 135): хК, . Ква. Рз Р тг ~ 2 где Кр — коэффициент режима работы, равный 1,0 при жесткой фиксации подвижных элементов н 0,7...0,9 — при их проскальзывании; Ю вЂ” средний диаметр тормоза по рабочим зазорам, мм; Ь К = — — коэффициент относительной ширины рабочего зазора; в= гл — число рабочих зазоров (число слоев порошка); Р— удельная сила сцепления в рабочем зазоре, МПа: Р=Км'К 'К 'Кп'Вп Км — коэффициент, зависящий от материала наполнителя. Для карбонильного железа и масла, если железо в смеси по объему составляет 0,3...0,45, Км=1; для карбонильного чистого железа с содержанием его в смеси по объему 0,65 — Км 1,4; для карбонильного железа и окиси цинка при содержании железа в смеси по объему 0,5...0,65 — Кьз:1,1*, лля карбонильного железа и двуокиси кремния с тем же содержанием железа — Км=(; Кт — коэффициент, учитывающий линейную скорость движения частиц в зазоре и зависящий также от величины зазора (рис.
7.7); К, — коэффициент, учитывающий влияние числа рабочих зазоров на плотность наполнителя; при числе зазоров 1, 2, 4, 6, 8 коэффициент К, соответственно равен 1; 0,95; 0,9; 0,8; 0,7; Кп и П вЂ” величины, зависящие от плотности наполнителя и размера зазора (рис. 7.8); 8 — рабочий зазор равный 0,5...3,0 мм. Намагничивающую силу Хм (ампер-витки), необходимую для создания индукции В„определяют по формуле: В,(еб+ а) рз где р, — магнитная проницаемость зазора (рис.
7.9). Штриховая кривая соответствует сухому наполнителю; сг — коэффициент, зависящий от индукции В, и величины коэффициента Кв (рис. 7.10). гэв кп 1,2 1,0 0,8 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 б,мм Рос. 7,8 В проектировочных расчетах можно принимать Р=0,03...0,17 МПа (большие значения Р соответствуют меньшим значениям 5). ) '1УУй ы, Гс а 10з 1,8 Йв 024 1,6 12,8 1,2 9,6 0,18 0,8 6,4 ,К,=О,12 0,4 3,2 0,1 0,5 0,9 1 1,11,3 6.4 ' 'Вм% Рис.
7.9 2,25 1,5 0,75 0 а,з а,б 0,9 1,2 йз,йо Рис. 7.10 На рис. 7.11 изображены схемы четырех типов порошковых электромагнитных тормозов, а в табл. 7.3 основные их размеры 135]: Таблица 73 Основные размеры порошковых электромагнитных тормозов Электромагнитное тормозное устройство с ферромагнитной жидкостью дроссельного типа (рис. 7,! 2) состоит из гидроцилиндра 2, поршня 7 с катушкой возбуждения б и штока 1, возвратной пружины 9, плававшего поршня 4, поджатого пружиной 3. Рабочая 8 и компенсационная 5 полости заполнены ферромагнитной жидко- 1,1 1,0 0,9 0,8 О 2,5 5,0 7,5 Н,м!с Рос. 7.7 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0 0,5 При движении поршня жидкость перетекает из одной полости в другую через узкий кольцевой канал между внутренней цилинд- рической поверхностью гильзы 1 з 34 цилиндра и поршнем. При отсутствии тока управления гидравлическое сопротивление канала, зависяшее от его геоРос.
7.12 метрических размсров и от вязкости намагниченной жидкости, определяет величину тормозного усилия и скорость поршня. Управление тормозным устройством сводится к изменению вязкости, а следовательно и гидравлического сопротивления, путем создания в кольцевом канале радиального магнитного поля заданной напряженности. Последнее возникает под действием тока управления через обмотку возбуждения и концентрируется в зазоре магнитопровода, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
