Действительно, поскольку кинетическая энергия пропорцио­ нальна скорости движения ленты конвейера, то доля утилизиро­ ванной энергии от общей, запасенной конвейером, составит (в долях единицы): АК = 1 - К к / К 0 = 1 - (i>K/ и0)2 = 1 - (пк / п0)2, где К к9 К 0 — значения кинетической энергии конвейера в конце и начале генераторного затормаживания конвейера; ук, v0 — со­ ответственно значения скорости движения ленты; лк, п0 — то же, частоты вращения ротора приводного электродвигателя (генера­ тора).

Для двухскоростного электродвигателя (р = 1; 2) при п0 = пг = = 3000 об/мин пк = п2 = 1500 об/мин, АК = 0,75. Для трехскоро­ стного электродвигателя (р = 1; 2; 3) при п0 = пг = 3000 об/мин

пк = пз = Ю00 об/мин, АК = 0,9.

Оставшаяся энергия (25-10 % ) поглощается механическим тормозом. Проектирование и выбор такого тормоза уже не пред­ ставляют затруднений, поскольку его размеры могут быть суще­ ственно уменьшены. Если допустить пропорциональную зависи­ мость между количеством поглощаемой (и выделяемой в виде теплоты) энергии и поверхностью колодочного тормоза, то диа­ метр тормозного шкива при снижении количества поглощаемой

тормозом энергии на 75-90 % снижается примерно в /пк раз, т. е. в 2 -3 раза.

Благодаря снижению в 4 -9 раз выделяемой тормозом тепло­ ты упрощается система торможения конвейера, повышаются на­ дежность и долговечность тормоза за счет уменьшения термичес­ ких и механических нагрузок на его элементы.

Снижение расчетного тормозного момента М т для конвейеров, транспортирующих груз вниз и нормально работающих в реку­ перативном режиме, тем более существенно, что такие конвейе­ ры не могут быть оснащены остановами, а только тормозами. Более того, тормоз должен быть установлен только на тихоходном валу, где тормозной момент имеет максимальное значение.

Глава 3

ТОРМОЗА

3.1. ПАРАМЕТРЫ, ОСНОВЫ РАСЧЕТА И ВЫБОРА ДВУХКОЛОДОЧНЫХ ТОРМОЗОВ

На ленточных конвейерах из-за специфики их работы — воз­ можности самопроизвольного движения ленты загруженного на­ клонного конвейера после выключения двигателя привода — для затормаживания используются как наиболее надежные и отно­ сительно простые по конструкции двухколодочные тормоза. Прав­

да, на слабонаклонных (Р й Рт) и горизонтальных (Р = 0) конвейе­ рах можно было бы, вообще говоря, применить и другие типы тормозов, но в целях унификации технических решений и сокра­ щения номенклатуры используемого оборудования принято на всех конвейерах устанавливать лишь колодочные (за рубежом также и дисково-колодочные) тормоза.

Применяемые в настоящее время на ленточных конвейерах нормально замкнутые двухколодочные тормоза состоят из следу­ ющих основных блоков: тормозного шкива (не входит в поставку завода-изготовителя, а является элементом втулочно-пальцевой или зубчатой муфт); двух колодок, закрепленных на поворотных стой­ ках (тормозных рычагах); рычажной системы; привода замыка­ ния механического типа (пружина или груз) и привода размыка­ ния с короткоходовым или длинноходовым электромагнитом, элек­ тромеханическим или электрогидравлическим толкателями.

Остановка движущихся элементов конвейера с помощью тор­ моза осуществляется путем сообщения одному из валов привода конвейера тормозного момента, который реализуется посредством пары сил трения, приложенных к тормозному шкиву. Силы тре­ ния, будучи реактивными, всегда создают момент, направленный в сторону, противоположную направлению вращения приводного вала, поэтому направление его вращения не влияет на работу тормоза.

Потребное значение тормозного момента М т зависит от вели­ чины и знака суммарных сопротивлений движению конвейерной ленты, а также заданного времени затормаживания конвейера. Тормозной момент (Н-м), создаваемый двухколодочным тормо­ зом с прямыми и непрямыми рычагами (рис. 3.1), М т= N fD , где N — нормальное усилие прижатия колодки к тормозному шкиву, Н; f — коэффициент трения колодки о тормозной шкив; D — диа­ метр тормозного шкива, м.

Нормальные усилия прижатия колодок к тормозному шкиву обеспечиваются за счет привода механизма замыкания, выполня­ емого для нормально замкнутых тормозов в виде пружин или противовесов. Пружины более предпочтительны, так как облада­ ют меньшей инерционностью, а значит, и большим быстродей­ ствием, хотя конструкция тормоза при этом несколько услож­ няется. Если рабочее усилие замыкания Р, то усилие нажатия колодки на тормозной шкив N = PiTг|т, где /т — передаточное отношение рычажной системы тормоза (всегда iT > 1); rjT — КПД рычажной системы тормоза, учитывающий потери на трение в шарнирах и упругие деформации в рычагах. Поэтому тормозной момент, создаваемый тормозом,

м т = P /V V

Увеличение тормозного момента при уменьшении габаритных размеров тормоза достигается подбором специальных материа­ лов для изготовления колодок, обладающих повышенным коэф­ фициентом трения f при взаимодействии колодок с тормозным шки­ вом. К таким материалам относятся вальцованная лента (f = 0,42),

17 12 1b 15 19

Puc. 3.1. Тормоз с пружинным замыканием и приводом размыкания от короткоходового электромагнита переменного тока

тормозная асбестовая лента (/ = 0,35), горячеформованный фрик­ ционный материал на основе каучука (/ = 0,32). Из этих матери­ алов изготавливаются сменные фрикционные накладки к тор­ мозной колодке, закрепляемые на ней с помощью заклепочного или быстроразъемного беззаклепочного соединения.

Чем больше передаточное отношение тормоза iT, тем меньше, при том же значении тормозного момента, требуется усилие за­ мыкания Р. С увеличением параметра iTснижается КПД тормо­ за, изменяющийся в пределах г|т = 0,9 * 0,95.

Рабочее усилие размыкания тормоза может быть найдено из условия равенства работ, совершаемых приводом размыкания и тормозными колодками

p PhPkr\ = #в,

где Рр — усилие размыкания; Лр — ход подвижного элемента привода размыкания; k — коэффициент, учитывающий исполь­ зование хода подвижного элемента привода (учитывает из­ нос фрикционных накладок и шарниров рычажной системы, их

упругую деформацию); е — перемещение колодки (максимально допустимый установочный зазор между колодкой и шкивом). В зависимости от типа привода механизма размыкания величина Рр измеряется в ньютонах (сила) или ньютонах на метр (момент), величина Лр в метрах (линейное перемещение) или в радианах (угловое перемещение). Коэффициент k = 0,6 -s- 0,85. Меньшие зна­ чения принимаются для тормозов со значительным числом шар­ ниров рычажной системы.

Установочный зазор между колодкой и тормозным шкивом принимается в зависимости от диаметра шкива D. При измене­ нии параметра D от 100 до 800 мм е= 0,6 -ь 1,75 мм. Вообще же, установочный зазор связан с ходом подвижного элемента при­ вода размыкания Ар:

где Иг — передаточное отношение тормоза между колодками

иприводом размыкания; в зависимости от конструкции тормоза,

^> iT, i'T < iT и ij = iT.

Параметры привода замыкания тормоза должны быть выбра­ ны такими, чтобы среднее давление между шкивом и колодкой не превышало допустимого в зависимости от выбранной пары трения:

где Ъ— ширина колодки, м; Р — угол обхвата шкива одной ко­ лодкой, ...°, обычно величина Ъпринимается меньше на 5-10 мм ширины тормозного шкива В, а (3 = 60 *$*100°; [р] — допускаемое давление, Па; для тормозной асбестовой и вальцованной лент [р] = 0,6 МПа, для формованных материалов — 0,8 МПа.

Особенностью работы колодочных тормозов является незави­ симость создаваемого ими тормозного момента от направления вращения приводного вала с тормозным шкивом. Единственное, что меняется, так это направление неуравновешенного радиаль­ ного усилия на приводной вал при несоосном расположении шарниров опорных стоек и тормозных колодок, т. е. при непря­ мых опорных стойках.

3.2. ТОРМОЗ С ПРУЖИННЫМ ЗАМЫКАНИЕМ И ПРИВОДОМ РАЗМЫКАНИЯ

ОТ КОРОТКОХОДОВОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТА

Тормоз (рис. 3.1) состоит из шарнирно (2) закрепленных на раме 1 двух вертикальных тормозных рычагов — стоек 3 и 24, на. которых с помощью пальцев 5 шарнирно установлены колодки 6 с возможностью их взаимодействия с тормозным шкивом 7. Ко­ лодки снабжены подпружиненными фрикционными стопорны­

ми приспособлениями 4, предотвращающими разворот колодок вокруг пальцев, и сменными фрикционными накладками 16, за­ крепленными с помощью заклепок (латунных или медных), тер­ мостойкого клея или специальных планок, фиксирующих оба кон­ ца фрикционной накладки на колодке.

Толщина накладок из вальцованной ленты 5-10 мм; ширина — 30-160 мм; при беззаклепочном соединении с колодками допуска­ ется износ до 80 % от их первоначальной толщины. Верхние кон­ цы стоек кинематически связаны между собой с помощью штока 19 и П-образной скобы 17, которая шарнирно (18) закреплена на стойке 24. На ней же закреплен корпус короткоходового электро­ магнита 20уякорь 21 которого может взаимодействовать со свобод­ ным концом штока своим упором (у электромагнитов перемен­ ного тока) или штырем (у электромагнитов постоянного тока).

На штоке установлена упорная шайба 13, удерживаемая дву­ мя гайками 14 и отжимной гайкой 15 с возможностью их пе­ ремещения по винтовой нарезке штока. Между поперечиной П-образной скобы и упорной шайбой размещена охватывающая шток замыкающая пружина 12. С другой стороны между попе­ речиной П-образной скобы и шарнирным узлом 10 стойки 3 размещена вспомогательная пружина 11. При этом шток сво­ бодно размещен в отверстии бобышки шарнирного узла 10. Сво­ бодный конец штока со стороны стойки 3 выполнен с хвостови­ ком квадратного сечения 8 и регулировочными гайками 9 для изменения зазоров между колодками и тормозным шкивом. Гайки 9 могут быть подпружинены к стойке 3. В нижней части стойки 24 (на которой установлен размыкающий электромаг­ нит) закреплен кронштейн с регулировочным винтом 22, голов­ ка которого может взаимодействовать с упором 23 рамы тормо­ за. При разомкнутом тормозе головка регулировочного винта упирается в упор. Для тормозов данного типа характерны соот­ ношения: iT =VT - I/1\\ Р - Р0 - Рв; Ар = 2 + 4 мм (ход якоря электромагнита), где Р0, Рв — усилия сжатия основной и вспомо­ гательной пружин; I, 1г — расстояния между нижним шарниром стойки и осями штока и тормозной колодки.

Нормально замкнутый тормоз с пружинным замыканием и приводом размыкания от короткоходового электромагнита дей­ ствует следующим образом. При отключении двигателя привода конвейера происходит отключение параллельно соединенной с ним обмотки электромагнита, в результате чего его якорь перестает воздействовать на шток тормоза. Освобожденная замыкающая пружина воздействует с одной стороны на П-образную скобу и соединенную с ней одну поворотную стойку, а с другой — на упор­ ную шайбу штока, кинематически связанного со второй поворот­ ной стойкой. Благодаря этому обе стойки поворачиваются на­ встречу друг другу и прижимают свои колодки к тормозному шкиву, обеспечивая затормаживание приводного вала барабана конвейера.

При включении двигателя привода конвейера напряжение одновременно подается на обмотку размыкающего электромаг­ нита, благодаря чему его якорь через штырь (при электромагните постоянного тока) или упор (при электромагните переменного тока) воздействует на шток тормоза, упираясь в его торец. Пере­ мещающийся от воздействия электромагнита шток упорной шай­ бой воздействует на замыкающую пружину, которая сжимается между этой шайбой и поперечиной П-образной скобы. Вместе со штоком за счет усилия сжатой вспомогательной пружины пово­ рачиваются, отходя от тормозного шкива, противоположная стой­ ка, а также стойка, на которой закреплен корпус электромагнита. Ее отход от тормозного шкива обеспечивается как за счет усилия разжимающейся вспомогательной пружины, так и за счет неурав­ новешенного крутящего момента, создаваемого весом электромаг­ нита относительно нижнего шарнира стойки, поскольку усилие сжатой замыкающей пружины, передаваемое на П-образную ско­ бу и стойку, а также реактивное усилие, действующее на корпус электромагнита и передаваемое на стойку, уравновешивают друг друга, будучи приложены к опорной стойке и действуя в проти­ воположных направлениях.

Поворачивающиеся в разные стороны стойки отводят колодки от тормозного шкива, растормаживая приводной вал. При этом отход колодок от тормозного шкива определяется зазором меж­ ду головкой регулировочного винта и упором на раме тормоза. Самопроизвольный разворот шарнирно закрепленных на стой­ ках тормозных колодок и их взаимодействие со шкивом при ра­ зомкнутом тормозе (т. е. при работающем конвейере) предот­ вращаются за счет подпружиненных стопорных приспособлений.

Равномерный отход тормозных колодок от шкива регулирует­ ся следующим образом. Отжимную гайку переводят по штоку в сторону электромагнита до упора в стойку. Затем, удерживая ее ключом, вращают шток за хвостовик до тех пор, пока якорь элек­ тромагнита не коснется сердечника, а стойки не будут разведены на нормальный ход якоря. Далее регулировочным винтом уста­ навливают одинаковые нормативные просветы между тормозны­ ми колодками и шкивом, винт контрится, а отжимную гайку сно­ ва переводят по штоку в исходное положение, прижимая к гай­ кам, которые вместе с упорной шайбой удерживают в сжатом состоянии замыкающую пружину.

При эксплуатации тормоза с короткоходовым электромагни­ том механизма размыкания могут быть следующие неисправнос­ ти: тормоз не размыкается или, наоборот, не развивает расчетный тормозной момент. Причины, вызывающие неразмыкание тормо­ за: 1) обесточена катушка электромагнита; 2) ход якоря чрезмер­ но увеличен; 3) заедают шарниры рычажной системы; 4) замыка­ ющая пружина чрезмерно сжата; 5) уменьшено напряжение тока в системе питания электромагнита. Причины, вызывающие сни­ жение тормозного момента: 1) отжимная гайка отходит по штоку

зо

Таблица 3.1

Характеристика колодочных тормозов с приводом механизма размыкания от электромагнитов постоянного (МП) и переменного (МО-Б) тока

и взаимодействует со стойкой при повороте стойки в сторону тор­ мозного шкива; 2) заедают шарниры рычажной системы; 3) вспо­ могательная пружина сжата до соприкосновения витков из-за боль­ шого износа фрикционных накладок; 4) расконтрились сжимаю­ щие замыкающую пружину гайки, которые отошли по штоку в сторону электромагнита; 5) на тормозной шкив попало масло.

Достоинства тормозов с короткоходовыми электромагнитами механизма размыкания: компактность конструкции; малый мерт­ вый ход; незначительное время замыкания и размыкания (мень­ ше 0,01 с). Недостаток — ограничение диаметра тормозного шкива (не более 300 мм) и тормозного момента из-за увеличения веса электромагнита и значения пускового тока, динамической неурав­ новешенности тормоза и увеличения ударной нагрузки при смы­ кании якоря и сердечника. Основные технические характеристи­ ки тормозов с приводом механизма размыкания от короткоходо­ вых электромагнитов постоянного (ТКП) и переменного (ТКТ) тока приведены в табл. 3.1.

3.3.ТОРМОЗ С ПРУЖИННЫМ ЗАМЫКАНИЕМ

ИПРИВОДОМ РАЗМЫКАНИЯ

ОТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ТОЛКАТЕЛЯ

Тормоз (рис. 3.2) состоит из двух шарнирно закрепленных на раме стоек с тормозными колодками. Между верхними свобод­ ными концами стоек горизонтально размещены соединенные фланцами двигатель 10 и корпус 9 толкателя со штоком 3. Дви­ гатель и шток шарнирно (7, Л ) соединены со стойками, при этом вал двигателя и размещенная в подшипниках штока полуось кинематически связаны между собой чашками со свободно раз­ мещенными в направляющих грузами с возможностью их ради­ ального смещения, при котором чашки раздвигаются или сдви­ гаются.

С внешней стороны стойки шток снабжен диском 5, в кото­ рый упирается замыкающая пружина 2. Второй конец пружины упирается в траверсу 6. Осадка замыкающей пружины (и тор­ мозное усилие) регулируется гайками 3 на тягах 4, закреплен-

Рис. 3.2. Тормоз с пружинным замыканием и приводом размы­ кания от электромеханического толкателя

ных в корпусе 9 толкателя. Гайки 12 на тягах 23, также закреп­ ленных в корпусе 2, позволяют регулировать зазор между колод­ ками и тормозным шкивом. Обе стойки снабжены регулировоч­ ными винтами 1 и 14у ограничивающими отход колодок от тор­ мозного шкива при растормаживании механизма. Для тормо­ за с электромеханическим толкателем механизма размыка­ ния fT = VT = IЦ\\ Р = Р0 , где Р0 — рабочее усилие замыкающей пружины.

При отключении двигателя привода конвейера выключается параллельно соединенный с ним двигатель толкателя, поэтому ранее радиально разошедшиеся под действием центробежных сил грузы сближаются и перестают раздвигать корпус 9 толкателя с

Рис. 3.3. Тормоз с пружинным замыканием и приводом размыкания от одноштокового электрогидравлического толкателя

Принцип действия тормоза заключается в следующем. При отключении двигателя привода конвейера одновременно с ним выключается двигатель гидротолкателя. При остановившемся ко­ лесе центробежного насоса избыточное давление рабочей жидко­ сти под поршнем исчезает и вместе с ним прекращается воздей­ ствие штока 5 на конец рычага 6. Под действием замыкающих пружин 4 рычаг 6 поворачивается вокруг шарнира 7 против ча­ совой стрелки, а за счет эксцентричного закрепления конца тяги 10 на рычаге 6 тяга 10 вместе со стойкой 12 смещается влево, а стойка 9, за счет реактивного усилия в шарнире 7 — вправо. Благодаря этому колодки приближаются к тормозному шкиву, обеспечивая заданное значение тормозного момента, определяе­ мое рабочим усилием замыкающих пружин 4 .

Растормаживание механизма происходит при включении дви­ гателя гидротолкателя. При этом колесо центробежного насоса, которое можно вращать в любом направлении, засасывает рабо­ чую жидкость из надпоршневого пространства и нагнетает ее под поршень, создавая под ним избыточное давление, которое за­

ставляет поршень со штоком перемещается вверх. При переме­ щении штока A (hl — максимально возможный ход штока гидро­ толкателя) рычаг 6 поворачивается вокруг шарнира 7 по часовой стрелке, преодолевая усилие замыкающих пружин 4. При этом тяга 10 со стойкой 12 перемещается вправо, а стойка 9, за счет реакции в шарнире 7 — влево, что приводит к отходу колодок от тормозного шкива. Используемые в качестве привода размыка­ ния гидротолкатели могут быть одно- и двухштоковыми.

Вдвухштоковом толкателе в отличие от одноштокового, коле­ со центробежного насоса размещено в нижней части толкателя, а двигатель насоса — в верхней. Поршень кинематически связан двумя штоками, объединенными с верхней частью траверсы, кото­ рая соединена с помощью шарнирного узла с рычагом тормоза.

Вгидротолкателях в качестве рабочей жидкости используют­ ся масло АМГ-10 или трансформаторное масло, а при работе в условиях низких отрицательных температур (до минус 60° С) —

жидкость ПМС-20 или ПГ-271 при рабочем давлении до 0,1 МПа (может быть 0,7-1,5 МПа).

Электрогидротолкатели, как и электромеханические толкате­ ли, нечувствительны к механическим перегрузкам, их отличает плавная работа при большом числе включений. Благодаря ра­ диально расположенным лопастям насосного колеса действие толкателя и создаваемый насосом напор не зависят от направ­ ления вращения ротора двигателя толкателя. Толкатели харак­ теризуются малым износом элементов привода, небольшими пус­ ковыми токами, простотой эксплуатации. К недостаткам следу­ ет отнести необходимость надежного уплотнения элементов гид­ росистемы и неудобства при эксплуатации в условиях низких температур, а дополнительным недостатком двухштоковых тол­ кателей является необходимость изготовления деталей с повы­ шенной точностью, чтобы исключить заклинивание поршня и што­ ков.

Основные технические характеристики тормозов с приводом механизма размыкания от электрогидротолкателей одноштоко­ вых (ТКГ) и двухштоковых (ТКГТ) приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Характеристика тормозов с приводом механизма размыкания от электрогидравлических толкателей

3.5.ТОРМОЗ С ГРУЗОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ

И ПРИВОДОМ РАЗМЫКАНИЯ ОТ ДЛИННОХОДОВОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТА

Тормоз (рис. 3.4) состоит из двух шарнирно закрепленных на раме 1 стоек 2 и 13 с колодками. Стойка 13 через угловой рычаг 6 и тягу 12 кинематически связана с грузовым замыкающим рычагом 10 с противовесом 9 на свободном конце. Стойка 2 с угловым рычагом 6 кинематически связана винтовой стяжкой 4, которая позволяет также регулировать зазоры между колодка­ ми и тормозным шкивом. Отход колодок от тормозного шкива ограничивается регулировочными винтами 3 и 5. Над грузовым рычагом на стойках рамы 1 закреплен корпус длинноходового электромагнита размыкания 7, шток 8 которого шарнирно через серьгу 11 связан с грузовым рычагом 10.

В качестве привода размыкания используются длинноходо­ вые электромагниты постоянного тока типа КМП и ВМ и пере­ менного тока типа КМТ. Последний состоит из корпуса с разме­ щенными в нем катушками и Ill-образным якорем со штоком, соединяемым с грузовым рычагом тормоза. Для смягчения уда­ ров при включении и выключении электромагнита предусмотрен пневматический демпфер.

Тормоза с длинноходовым электромагнитом в качестве при­ вода механизма размыкания отличаются максимальным значе­ нием передаточного отношения тормоза. Для этих тормозов

где Gr, GH, GT, Gp — вес соответственно замыкающего груза, якоря электромагнита, тяги с приведенным весом углового рычага и грузового рычага; а, I — плечи углового рычага; Zr, 1Э— удаление замыкающего груза и размыкающего электромагнита от шарни­ ра грузового рычага.

При включении электродвигателя привода конвейера напря­ жение одновременно подается на обмотки размыкающего элект­ ромагнита, катушка которого втягивает якорь со штоком 8, кото­ рый поворачивает грузовой рычаг 10 против часовой стрелки, пре­ одолевая вес противовеса 9. Рычаг 10 сдвигает вверх тягу 12, ко­ торая поворачивает угловой рычаг 6 против часовой стрелки. Угловой рычаг воздействует на стойку 13 и винтовую стяжку 4, благодаря чему стойки 2 и 13 с колодками отходят от тормозного шкива, растормаживая механизм. В течение всего времени рабо­ ты конвейера катушки электромагнита находятся под напряже­ нием, преодолевая момент на грузовом рычаге, создаваемый ве­ сом противовеса механизма замыкания.

Рис. 3.4. Тормоз с грузовым замыканием и приводом размыка­ ния от длинноходового электромагнита переменного тока

При отключении двигателя привода конвейера катушки элек­ тромагнита обесточиваются, и рычажная система тормоза под действием веса противовеса, штока электромагнита и веса дру­ гих элементов рычажной системы обеспечивает прижатие коло­ док к тормозному шкиву и затормаживание механизма.

Характеристики некоторых типов тормозов с длинноходовы­ ми электромагнитами механизма размыкания и грузовым меха­ низмом замыкания приведены в табл. 3.3. В качестве привода механизма замыкания в тормозах данного типа вместо противо­ веса может быть использована пружина. При этом рабочее уси­ лие пружины должно быть рассчитано с учетом достаточно боль­ шой ее деформации при замыкании тормоза.

Таблица 3.3

Характеристика колодочных тормозов с приводом механизма резмыкания от длинноходовых

электромагнитов

В зависимости от места установки и передаваемого крутящего момента тормозной шкив может быть в составе втулочно-пальце­ вой муфты (рис. 3.5, а) или зубчатой муфты (рис.3.5, б). Во вту­ лочно-пальцевой муфте полумуфты между собой соединены паль­ цами с надетыми на них упругими втулками (часто набранными из прорезиненных колец), а в зубчатой муфте полумуфты жестко соединены (стянуты) между собой болтами. Характеристика не­ которых тормозных шкивов приведена в табл. 3.4.

3.7. ДИСКОВО-КОЛОДОЧНЫЕ ТОРМОЗА

Отличия дисково-колодочного тормоза от рассмотренных ранее типов заключаются в том, что тормозные колодки прижимаются не

врадиальном направлении, а в осевом, и не к тормозному шкиву, а

кдиску. Стандартный тормоз может быть снабжен одной парой колодок, сжимающих диск с двух сторон на удалении от оси при­

водного вала, или двумя парами колодок, которые диаметрально рас­ положены относительно оси приводного вала. Эта схема более пред­ почтительна, т. к. позволяет увеличить передаваемый тормозной момент и снизить нагрузку на диск. Колодки, как и в обычном двухколодочном тормозе, замыкаются с помощью пружин, винто­ вых или тарельчатых, а размыкаются с помощью приводов — элек­ тромагнитных или электрогидравлических толкателей.

Тормоз может быть установлен между электродвигателем при­ вода конвейера и редуктором (со стороны редуктора) или на сво­ бодном конце быстроходного вала редуктора. Работу дисково­ колодочного тормоза отличает благоприятный тепловой режим из-за большой поверхности охлаждения (85-90 % поверхности тормозного диска открыто), тормоз прост в эксплуатации с точки зрения контроля и замены изношенных фрикционных накладок на тормозных колодках.

Дисково-колодочный тормоз (нормально замкнутый) с элект­ ромагнитным приводом механизма размыкания (рис. 3.6) со­ стоит из двух шарнирно установленных на раме 1 тормозных

Рис. 3.6. Дисково-колодочный тормоз с двумя парами тормозных колодок

рычагов 2 и 6 с тормозными колодками 4 и 18 с возможностью их прижатия к тормозному диску 6. Верхние концы рычагов 2 к 16 снабжены толкателями 11 и 13 с возможностью их взаимодей­ ствия с кулачком 12у закрепленным на поворотной оси, которая установлена на раме 1.

Рычаги 2 и 16 кинематически связаны между собой тягой 15у подпружиненной к ним замыкающими пружинами сжатия 9 и 14. Кулачок рычагом 10 кинематически связан тягой 8 со што­ ком 7 якоря электромагнита 3. Тормозные колодки 4 и 18 со сменными фрикционными накладками закреплены на цилинд­ рах с возможностью их осевого смещения в жестких направляю­ щих 5 и 17у закрепленных на раме 1 тормоза.

Тормозные колодки 4 и 18,тяга 8, толкатели 11 и 13,замыка­ ющие пружины 9 и 14 установлены с возможностью регулирова­ ния их параметров (длины и рабочего усилия) с помощью регу­ лировочных гаек.

Описанная конструкция дисково-колодочного тормоза имеет две пары тормозных колодок, расположенных по обе стороны от тормозного диска, каждая на своих тормозных рычагах с замыка­ ющими пружинами.

Тормоз действует следующим образом. При включении дви­ гателя привода конвейера электромагнит 3 втягивает свой якорь, при этом шток 7 перемещается вниз, а тяга 8 поворачивает ры­ чаг 10 против часовой стрелки. Поворачивающийся от рычага кулачок 12 раздвигает в разные стороны верхние концы тормоз­

ных рычагов 2 и 169преодолевая усилия замыкающих пружин 9 и 14. Поворачиваясь в разные стороны относительно нижних шарниров,тормозные рычаги отводят тормозные колодки 4 и 18 от диска 6, растормаживая привод конвейера. При отключении двигателя привода конвейера обмотки электромагнита 3 обесто­ чиваются. Под действием замыкающих пружин 9 и 14 тормоз­ ные рычаги 2 и 16 поворачиваются в сторону тормозного диска 6, прижимая к нему тормозные колодки 4 и 18, что обеспечивает затормаживание привода всего конвейера.

Для установки на валу приводного или неприводного (напри­ мер, выносного головного) барабана конвейера может быть уста­ новлен дисково-колодочный тормоз со сдвоенными сплошными кольцевыми тормозными колодками. Такой тормоз (рис. 3.7) со­ стоит из установленных на раме 2 двух неподвижных съемных опор-кронштейнов 3 и 11. Опора 3 с зазором охватывает свобод­ ный (не связанный с приводом конвейера) конец вала приводно­ го барабана 5. На опоре 3 коаксиально с валом приводного бара­ бана 5 закреплена сменная тормозная колодка 6.

На этом же валу 5 с возможностью осевого смещения (на шли­ цах) размещен тормозной диск 7 с возможностью его взаимодей­ ствия с колодкой 6. При этом втулка тормозного диска 7 под­ пружинена (4) к заплечику вала приводного барабана 5.

В опоре 11 с помощью шлицевого соединения и соосно с валом приводного барабана 5 размещен шток 12 с закрепленной на нем муфтой 2, которая со стороны тормозного диска 7 снабжена ко­ аксиально размещенной относительно штока 12 сменной тормоз­ ной колодкой 8 с возможностью ее взаимодействия с тормозным диском 7.

Муфта 1 и опора 11 подпружинены друг к другу замыкающи­ ми пружинами сжатия 9, которые равномерно распределены по периметру муфты 2. Свободный конец штока 12 с помощью ко­ роткой серьги 13 кинематически связан с рычагом 14, короткое плечо которого шарнирно связано с опорой 22, а длинное — со штоком 15 силового привода-толкателя 10. В качестве приводатолкателя может быть использован электрогидравлический или электровинтовой привод, длинноходовой электромагнит, гидроили пневмопривод.

Корпус силового привода-толкателя 10 шарнирно связан с опо­ рой 22 или рамой 2, в зависимости от компоновки элементов тор­ моза в конкретных условиях его размещения в зоне приводного (или неприводного) барабана конвейера. В том числе рычаг 14 с толкателем 10 может быть развернут на 90° по отношению к положению, изображенному на рис. 3.7.

На приводном барабане конвейера, оборудованном одним при­ водным блоком, может быть установлен один тормоз, а на непри­ водном барабане может быть установлено два тормоза, с одной и другой стороны барабана, что позволяет увеличить передаваемый барабану тормозной момент.

Рис. 3.7. Дисково-колодочный тормоз со сдвоенными сплошными кольцевыми колодками

Дисково-колодочный тормоз со сдвоенными сплошными коль­ цевыми тормозными колодками действует следующим образом. При включении двигателя (или двигателей) привода конвейера включается привод-толкатель 10, который своим штоком 15 по­ ворачивает рычаг 14 по часовой стрелке. Рабочее усилие от рыча­ га 14 через серьгу 13 передается на шток 12, который смещается слева — направо относительно опоры 11. Своим заплечиком шток 12 смещает в этом же направлении муфту 1, преодолевая усилия замыкающих пружин 9, которые сжимаются между муфтой 1 и опорой 11.

При этом тормозная колодка 8 отходит от тормозного диска 7, который также несколько смещается в этом же направлении по шлицам вала 5 (слева — направо) под действием предварительно сжатой пружины 4 (при заторможенном конвейере). Благодаря этому тормозной диск 7 выходит из контакта с обеими тормозны­ ми колодками 6 и 8, а привод конвейера растормаживается.

При отключении привода ленточного конвейера автоматичес­ ки выключается привод-толкатель 15, поэтому освобожденные и пе­ ред этим сжатые замыкающие пружины 9 перемещают справа — налево относительно неподвижной опоры 11 муфту 1 с закреп­ ленной на ней тормозной колодкой 8.

Вступающая во взаимодействие с тормозным диском 7 колод­ ка 8 смещает диск 7 справа — налево до соприкосновения с не­ подвижной колодкой 6, в результате чего тормозной диск 7 за­ жимается между колодками 7 и 8, а кинематически связанный с тормозным диском 6 вал барабана 5 затормаживается, способ­ ствуя остановке всего конвейера.

Тормозной момент, развиваемый дисково-колодочным тормозом,

где т — число тормозных колодок.

Нормальное усилие нажатия колодки на тормозной диск

где F — площадь одной колодки, соприкасающаяся с диском, м2; [р] —допускаемое давление колодки на тормозной диск, Па.

Численные значения [р] приведены в табл. 3.5.

Для стандартных дисково-колодочных тормозов т = 2 (одна пара тормозных колодок) или т = 4 (две пары тормозных коло­ док).

Для дисково-колодочного тормоза со сдвоенными сплошными кольцевыми тормозными колодками (см. рис. 3.7) т = 2, a F = = где R — средний радиус установки колодки, м; Ь— шири­ на кольца, формирующего рабочую поверхность колодки, м.

Потребное суммарное рабочее усилие замыкающих пружин (Н)

Расчетное рабочее усилие на штоке привода-толкателя (Н)

где a, P — углы, определяющие компоновку рычажной системы механизма размыкания тормоза (см. рис. 3.7)

Достоинства дисково-колодочных тормозов делают их перспек­ тивными для использования на ленточных конвейерах. Положи­ тельный опыт применения модифицированных дисково-колодоч­ ных тормозов (так называемых тормозов с клещевыми захвата­ ми) с пневматическим приводом механизма размыкания имеет­ ся за рубежом (Германия). Однако при пневматическом приводе тормоза для обеспечения достаточной степени надежности рабо­ ты конвейера необходимо иметь в системе привода конвейера индивидуальный (или групповой) компрессор с ресивером, что несколько усложняет и удорожает конвейер. Но показатели ис­ пользования пневматического привода размыкания дисково-ко­ лодочного тормоза существенно могут быть улучшены в случае применения в качестве приводных вакуумных барабанов или вакуумно-ленточных промежуточных приводов, которые оснаща­ ются вакуумным насосом. Выхлоп вакуумного насоса, включае­ мого при пуске конвейера, может быть использован в качестве источника энергии привода механизма размыкания дисково-ко­ лодочного тормоза.

3.8. БАРАБАННО-ЛЕНТОЧНЫЙ ТОРМОЗ

Барабанно-ленточный тормоз по отношению к рассмотренным ранее колодочным и стандартным дисково-колодочным тормо­ зам стоит в особом ряду: если последние относятся к тормоз­ ным устройствам общего назначения, используемым В различ­ ных отраслях промышленности и являющимся комплектующи­ ми элементами приводных блоков в случае их применения на ленточных конвейерах, то барабанно-ленточный тормоз является органической частью самого конвейера, поскольку установлен непосредственно на приводном или концевом барабане ленточ­ ного конвейера.

Барабанно-ленточный тормоз (рис. 3.8, а) состоит из закреп­ ленного на внутренней стороне обечайки барабана 13 с его торца тормозного шкива 14, фиксированного на обечайке винтами 20. Тормозной шкив 14 огибается гибкой стальной тормозной лен­ той 15, свободные концы которой через приклепанные (16) к ним пластины 17 шарнирно (18) закреплены на двуплечем Г-образ- ном рычаге 2. Рычаг 2 установлен с возможностью поворота вок­ руг шарнира 11 на раме 1 конвейера, на которой также с помо­ щью подшипников 21 закреплен огибаемый конвейерной лентой 6 барабан 13. Барабан может быть как приводным, так и непри­ водным. В качестве тормозной ленты может быть использована также круглозвенная цепь с закрепленными на ней тормозными бобышками (колодками).

Большое плечо рычага 2 с рамой 1 конвейера кинематически через шарнир 19 связано пружиной сжатия 10 (через кронш­ тейн 9) и силовым приводом 4 — толкателем (электрогидравлическим, электровинтовым или каким-либо другим), корпус ко­ торого шарнирно (3) связан с рычагом 2, а шток 5 шарнирно (7) закреплен на кронштейне 8 рамы 1. Меньшее плечо рычага 2 пружинно-винтовой стяжкой 12 кинематически связано с верх­ ней ветвью тормозной ленты 15. Тормозная лента в виде сталь­ ной полосы перед монтажем предварительно выгибается по ра­ диусу, соответствующему диаметру тормозного шкива.

На тормозном шкиве могут быть размещены две тормозные ленты, выполненные из круглозвенных цепей, с ориентировани­ ем тормозных рычагов по обе стороны от оси барабана.

Вариант барабанно-ленточного тормоза с тормозной лентой в виде стальной круглозвенной калиброванной цепи (рис. 3.8, б) от­ личается от тормоза со стальной лентой тем, что стальная лента 15 является лишь элементом, фиксирующим цепную ленту с посто­ янным зазором над тормозным шкивом 14 при неработающем тормозе, что исключает возможность взаимодействия тормозного шкива с цепной лентой при нормальной работе конвейера.

Цепная лента состоит из круглозвенной калиброванной цепи 22, на вертикально ориентированных звеньях которой с постоян­ ным шагом по длине ленты в пределах угла обхвата ею тормоз­ ного шкива 14 закреплены тормозные колодки. Они состоят из двух симметрично ориентированных относительно плоскости звена калиброванной цепи 22 бобышек 25 и 27 П-образного профиля с внутренними пазами, в которых с помощью стяжного болта 26 и гайки 30 зажато звено 22 цепной ленты. К верхнему фланцу 23 бобышек 25 и 27 с помощью винтов 28 и 29 по оси 24 прикреплена стальная фиксирующая лента 15, а нижним фланцем 21 бобышки опираются при работающем тормозе на тормозной шкив 14.

Барабанно-ленточный тормоз работает следующим образом. При включении двигателя привода конвейера одновременно вклю­ чается и сблокированный с ним толкатель 4. В случае примене­ ния, например, электрогидравлического толкателя его насосное колесо создает избыточное давление жидкости под поршнем, в

результате чего шток 5 стремится переместиться вверх. Но бла­ годаря фиксации шарнира 7 относительно рамы 1 (через кронш­ тейн S) вынужден перемещаться вниз сам корпус толкателя, ко­ торый через шарнир 3 воздействует на конец большего плеча рычага 2.

Под действием крутящего момента, создаваемого толкате­ лем 4у двуплечий рычаг 2, преодолевая противодействие пружи­ ны сжатия 10уповорачивается вокруг шарнира 11 против часовой стрелки. В результате этого узел крепления концов тормозной ленты 15 к рычагу 2 (шарнир 18) смещается слева — направо, поэтому тормозная лента 15 отходит от тормозного шкива 14. При этом пружинно-винтовая стяжка 12 исключает возмож­ ность контакта тормозного шкива 14 с тормозной лентой 15утак как последняя удерживается на весу пружинно-винтовой стяж­ кой 12у которая не дает тормозной ленте 15 прогнуться вниз и войти в контакт с тормозным шкивом 14 в течение всего перио­ да работы конвейера с включенным двигателем привода.

При плановом или аварийном отключении двигателя привода конвейера при любом направлении движения ленты 6 и направ­ лении вращения барабана 13 автоматически отключается от сети сблокированный с двигателем привода конвейера толкатель 4 с прекращением его воздействия на рычаг 2. Благодаря нескомпенсированному усилию пружина сжатия 10 через шарнир 19 воздей­ ствует на рычаг 2, поворачивая его вокруг шарнира 11 по часовой стрелке. При этом узел крепления концов тормозной ленты 15 смещается справа — налево, благодаря чему выбирается зазор между тормозной лентой 15 и тормозным шкивом 14. Прижатая к нему тормозная лента 15 за счет возникающих между ними сил трения затормаживает тормозной шкив 14 и жестко связанный с ним барабан 13уа следовательно, и конвейерную ленту 6.

Принцип действия барабанно-ленточного тормоза с цепной лентой такой же, как и со стальной лентой, но тормозное усилие обеспечивается за счет трения прижатых к тормозному шкиву 14 тормозных колодок 21. Так как при растормаживании барабана 13 конвейера смежные звенья 22 цепной ленты незначительно отходят от тормозного шкива 14 и не поворачиваются друг отно­ сительно друга, никаких специальных компенсационных приспо­ соблений в парах узла крепления звеньев 22 цепи и стальной ленты 15 не требуется. Можно лишь кривизну наружной повер­ хности верхнего фланца 23 принять меньше, чем кривизна сталь­ ной ленты 15.

Благодаря большому диаметру тормозного шкива, соизмери­ мого с диаметром барабана, тормоз может развивать тормозной момент высоких значений. Большой диаметр тормозного шкива позволяет использовать в качестве тормозной стальную ленту значительной толщины или круглозвенные цепи с большим ди­ аметром прутка, необходимым для передачи соответствующего тормозного усилия.

Если необходимо обеспечить тормозной момент еще большего значения, по обе стороны барабана можно разместить два тормо­ за. Более того, барабанно-ленточные тормоза могут быть установ­ лены не на одном, а на нескольких барабанах конвейера, что еще больше увеличит суммарный тормозной момент.

Барабанно-ленточный тормоз, как и тормоза других типов, выполняет не только функции тормоза, но и останова. При этом благодаря выполнению тормоза по принципиальной схеме сум­ марного ленточного тормоза развиваемый им тормозной момент будет одинаков при любом направлении вращения барабана. Поэтому тормоз применим на мощных ленточных конвейерах, транспортирующих груз как вверх, так и вниз, а также на ревер­ сивных конвейерах, грузовых и грузолюдских.

Барабанно-ленточный тормоз позволяет производить ремонт­ ные и профилактические работы на приводе (приводах) при оста­ новке загруженного наклонного ленточного конвейера, т. е. воз­ можны демонтаж и монтаж редуктора, электродвигателя, муфт, что существенно повышает надежность и безопасность эксплуа­ тации ленточного конвейера, его ремонтопригодность. Тормоз может быть изготовлен на любом предприятии, имеющем ремон­ тную базу.

Описанная конструкция барабанно-ленточного тормоза пред­ назначена для установки на конвейере, работающем как на подъем, так и на спуск груза.

Для конвейеров, работающих только на подъем груза (напри­ мер, подъемных шахтных конвейеров), может быть использован тормоз, тормозная лента у которого на тормозном рычаге закреп­ лена не по схеме суммарного ленточного тормоза (как показано на рис. 3.8 и рис. 3.9, а), а по схеме дифференциального тормоза (рис. 3.9, tf), что позволит при прочих равных условиях обеспе­ чить большее значение тормозного момента или уменьшить раз­ меры тормозного рычага и рабочее усилие на штоке приводатолкателя.

Параметры барабанно-ленточного тормоза, выполненного по лю­ бой схеме, определяются следующим образом (рис. 3.9). Расчет­ ное значение тормозного момента М т\ обеспечивающего заторма­ живание конвейера, определяется неравенством (2.13), а расчет­ ный момент одного барабанно-ленточного тормоза М" = М ’т/ пт, где п7 — число тормозов на конвейере. В зависимости от пара­ метров конвейера (длины, ширины ленты, угла наклона, произво­ дительности и др.) может быть принят к установке один тормоз (лт = 1) или два (лт = 2). В отдельных случаях может быть принято большее число тормозов. Их количество определяется, в частности, типом используемого электрогидравлического толкателя, прочно­ стными характеристиками тормозной ленты и т. д.

При заданном (принятом) расчетном значении тормозного мо­ мента М потребный момент на тормозном шкиве М'т= M TD6 / DT, где Пб, DT — диаметры соответственно барабана (приводного или

Рис. 3.9. Расчетная схема барабанно-ленточного тормоза, выполненного по схеме суммарного (а)

и дифференциального (б) ленточных тормозов

неприводного) и тормозного шкива. При этом DT= D6 — 250, где 50 — толщина обечайки барабана, на котором установлен тормоз.

Для первого варианта тормоза рабочее усилие замыкающей пружины (или двух пружин) сжатия (Н) при одинаковом угле наклона направленных к рычагу ветвей тормозной ленты к гори­ зонту

где Т — максимальное натяжение тормозной ленты в точке на­ бегания на нее тормозного шкива, Н; а — угол обхвата тормозной лентой тормозного ШКива, рад; f — коэффициент трения в паре тормозная лента — тормозной шкив; Gp, GT — вес соответственно рычага и электрогидравлического толкателя (без штока с порш­ нем), Н; /ш, Zn, Zp, lT — удаление соответственно узла крепления к рычагу концов тормозной ленты, оси замыкающей пружины, цен­ тра массы рычага и оси толкателя от оси шарнира поворота ры­ чага, м; г|т — КПД тормоза.

2М те/а

(3.5)

Х»т(е/ а - 1) ’

поэтому потребное усилие замыкающей пружины может быть подсчитано по заданному значению тормозного момента по сле­ дующей формуле:

Потребное рабочее усилие на штоке электротолкателя, размы­ кающего тормоз (Н),

где Рп — рабочее усилие выбранной пружины замыкания. Тормозной момент (Н-м), развиваемый барабанно-ленточным

тормозом, выраженный через его параметры,

При заданных параметрах электрогидравлического толкателя (Рт) из уравнения (3.7) находится рабочее усилие замыкающей пружины Рп, а из уравнения (3.4) — максимально возможное значение тормозного момента М т” . Если M j ^ М^, достаточно установить один тормоз, если М'т/ ^ 2, следует установить два тормоза с обоих концов барабана.

При заданных значениях тормозного момента M j и усилии на штоке электрогидравлического толкателя соответствие этих параметров может быть обеспечено подбором необходимой вели­ чины ZT — удаления оси толкателя от шарнира поворота рычага. Искомый параметр ZT находится при совместном решении урав­ нений (3.6) и (3.7) с исключением параметра Рп. Тогда расчетная формула для численного определения ZT описывается линейным уравнением относительно ZT.

Прочные размеры тормозной ленты из стальной полосы выби­

где В, 5 — соответственно ширина и толщина тормозной ленты, м; Т — максимальное натяжение тормозной ленты, Н; k — коэффи­ циент запаса прочности (k ^ 2); стт — предел текучести для сталь­ ной ленты, Па; Л — конструктивный просвет между торцом ба-