Какой должен быть коэффициент запаса торможения лебедки

Выбор тормоза

В электрореверсивных лебедках устанавливаются нормальнозамкнутые колодочные тормоза. Тормоз устанавливается соосно с валом электродвигателя на быстроходном валу, как передающем наименьший вращающий момент. В качестве шкива тормоза использует-ся упругая муфта, соединяющей вал электродвигателя с валом редуктора. При этом внеш-няя поверхность одной из ее частей (полумуфта) является тормозным шкивом (рис.5).

Тип тормоза и его основные параметры подбираются в зависимости от величины тормоз-ного момента. По этому же моменту подбирается тип муфты и ее размеры.

Тормозной момент определяем по формуле:

где М_дв т — момент подлежащий торможению (приведен к валу, на котором установлен тормоз), Н·м;

в — коэффициент запаса торможения, принимается равным для легкого, среднего и тяжелого режимов работы 1,15, 1,75, 2,0, соответственно.

Момент, подлежащий торможению М_дв т , определяется из следующего выражения:

Подставив численные значения, получим

По табл.9 [3] по величине тормозного момента М_т т = 310,9 Н·м подбираем двухко-лодочный тормоз типа ТКТГ-200 с электрогидравлическим толкателем типа Т-45, пара-метры которых приведены ниже, а общий вид на рис.5.

Параметры колодочного тормоз типа ТКТГ-200:

Тормозной момент М_Т Т = 273,7 Н·м,

Диаметр тормозного шкива D_T = 200 мм,

Габаритная длина тормоза А = 623 мм,

Габаритная высота тормоза Н = 359 мм,

Размеры плеч рычагов: Н₁ = 170 мм, Н₂ = 195 мм, G = 265 мм, q = 50 мм, F₁ = 295 мм.

Масса тормоза GТ = 41 кг,

Тип гидротолкателя Т-45 с номинальным толкающим усилием 450 Н.

В колодочному тормозе типа ТКТГ-200 с электрогидравлическим толкателем Т-45 (рис.5) замыкание колодок осуществляется усилиям двух сжатых пружин 12, расположенных вертикально между тягами 4 и 11. Штоки 3 толкателя 1 соединены с тормозной системой с помощью фигурного рычага 5.

При пуске лебедки электрический ток приводит в движение не только электродвигатель механизма подъема, но и параллельно включенный в цепь злектродвигатель 2 гидро-толкателя 1. Вал электродвигателя 2 приводит во вращение крыльчатку, которая, выпол-няя роль насосного колеса, создает избыточное давление масла под поршнем гидротолкателя, перемещая поршень вверх. Вместе с поршнем перемещаются вверх два штока 3, которые вращают рычаг 5. Вместе с рычагом 5 вверх перемещается тяга 11, сжимая замыкающие пружины 12. Верхняя часть рычага 5 отклоняется влево и тягой 7 отводит стойку 8 с колодкой от тормозного шкива. Когда регулировочный винт 9 упрется в подставку, перемещение стойки 8 прекратится, рычаг 5 начнет вращаться вокруг верхнего шарнира и отводит стойку 6 с колодкою от тормозного шкива. Первичная величина промежутка между колодкой и шкивом устанавливается в пределах 1-1,5 мм. Регулировка промежутка осуществляется изменением длины тяги 7.

Рис. 5 Схема двухколодочного тормоза с электрогидравлическим толкателем: 1- гид-ротолкатель; 2 — электродвигатель гидротолкателя; 3 — вертикальный шток; 4 — тяга, замы-кающая пружину 12 сверху; 5 — фигурный рычаг; 6 — стойка с тормозной колодкой;7-тяга; 8 — стойка с тормозной колодкой; 9 — регулировочный винт; 10 — шкив тормоза; 11 — тяга, замыкающая пружину 12 снизу; 12 — пружина

При выключении электродвигателя лебедки электродвигатель гидротолкателя вык-лючается, пружина 12 разжимается, вращая все рычаги в обратной последовательности, и колодки прижимаются к тормозному шкиву.

Расчет тормоза лебедки

Тормоз предназначен для замедления движения машины или механизма, полной остановки и надежной фиксации неподвижного состояния.

Тормоза лифтовых лебедок должны удовлетворять следующим требованиям:

— высокая надежность и безопасность работы;

— наличие механизма ручного выключения тормоза с самовозвратом в исходное состояние;

-низкая виброактивность и уровень шума;

— технологичность изготовления и малая трудоемкость технического обслуживания;

— обеспечение необходимой точности остановки кабины в лифтах с нерегулируемым приводом.

В лифтовых лебедках используются колодочные тормоза нормально-замкнутого типа с электромагнитной растормаживающей системой. Тормоз замкнутого типа характеризуется тем, что затормаживает систему при выключенном приводе и растормаживает ее при включении привода.

Правила ПУБЭЛ исключают возможность применения ленточных тормозов в связи с их недостаточной надежностью.

Роль тормоза лифтовой лебедки зависит от типа привода. В лебедках с нерегулируемым приводом тормоз используется для обеспечения необходимой точности остановки и надежного удержания кабины на уровне этажной площадки, тогда как в лебедках с регулируемым приводом — только для фиксации неподвижного состояния кабины.

Для наиболее распространенных конструкций колодочных тормозов лифтовых лебедок характерно наличие независимых тормозных пружин каждой колодки, а в некоторых случаях, и независимых растормаживающих электромагнитов.

Тормозные накладки закрепляются на колодках посредством винтов, заклепок или приклеиванием термостойким клеем и обеспечивают угол обхвата шкива от 70° до 90°.

Материал накладок должен обеспечивать высокое и стабильное значение коэффициента трения в широком диапазоне температур, хорошую теплопроводность для исключения местного перегрева поверхности трения и высокую износостойкость.

Кинематические схемы колодочных тормозов весьма разнообразны. Они отличаются способом создания тормозного усилия и особенностями конструкции механизма растормаживания.

Лебедки с верхним горизонтальным расположением червяка оборудуются колодочными тормозами, изготовленными по схеме на рис. 3.10.

Тормозное усилие в этих тормозах создается цилиндрическими пружинами, тогда как выключение тормоза осуществляется электромагнитами постоянного или переменного тока, получающими электропитание в момент включения двигателя лебедки.

Рис. 3.10. Схема колодочного тормоза лифтовой лебедки с короткоходовым электромагнитом

Тормозные электромагниты различаются величиной хода подвижного сердечника (якоря) и подразделяются на короткоходовые и длинноходовые. В конструкциях колодочных тормозов зарубежного и отечественного производства чаще применяются короткоходовые электромагниты постоянного тока, так как они меньше шумят и имеют лучшие тяговые характеристики (рис. 3.11).

Недостатком электромагнитов постоянного тока является их электромагнитная инерция, связанная с большой индуктивностью катушки. Поэтому возникает возможность запуска двигателя под тормозом. Для исключения такой возможности необходимо обеспечить опережающее включение питания магнита.

Для расчета необходимого тормозного момента рассмотрим два режима: испытательный статический режим с перегрузкой и нормальный эксплуатационный режим.

Рис. 3.11. Тормоз с вертикальным расположением электромагнита постоянного тока

1 — шпилька; 2 — фасонная шайба; 3 — втулка опорная; 4 — рычаг; 5 — вилка;

6 — подставка; 7 — якорь; 8 — катушка магнита; 9 — шток; 10 — корпус магнита;

11 — пружина; 12 — двуплечий рычаг; 13 — винт регулировочный; 14 — рычаг;

15 — фиксатор колодки; 16 — колодка

Расчетный тормозной момент определяется по формуле

где — коэффициент запаса торможения;

W_ок — окружное усилие на шкиве при удержании испытательного груза, кг;

D — диаметр шкива, м;

i — передаточное отношение редуктора;

По табл. 3.5 [11] определяем =1,4.

Окружное усилие на шкиве при статическом испытании

где — коэффициент уравновешивания груза;

R_п — коэффициент перегрузки (по ПУБЭЛ R_п =1,5 для грузового малого лифта, барабанных лебедок и лебедок со звездочкой, в которых не допускается транспортировка людей, R_п=2,0 у всех остальных).

По величине тормозного момента выбираем колодочный тормоз ТКП-200 со следующими параметрами:

— расчетный тормозной момент 122 Н·м;

— диаметр тормозного шкива 200 мм;

— потребная мощность 160 Вт;

— ток 220/380 В 50 Гц;

— тип привода МП 201;

— масса, не более 35 кг.

Расчет работоспособности колодочного тормоза рассмотрим на примере конструкции, приведенной на рис. 3.11. (необходимые размеры и обозначения указаны на схеме).

М_т — расчетный тормозной момент, М_т=114 Н·м;

м — коэффициент трения между колодкой и шкивом, м=0,5;

l₁=0,125, l₂=0,228, l₃=0,291, l₄=0,035, l₅=0,070 — величины соответствующих плеч приложения усилий, м;

D_т — диаметр тормозного шкива, D_т = 0,2 мм.

Величина нормальной реакции тормозного шкива на давление колодки

Усилия сжатия тормозной пружины при включенном тормозе найдем из уравнения равновесия рычага 14 относительно центра шарнира О

Давление рычага 12 на регулировочный винт 13 определяем из условия равновесия рычага относительно точки О

Тяговое усилие электромагнита при выключенном тормозе определим из условия равновесия рычага 12 относительно точки О₁

Ход якоря (подвижного сердечника) электромагнита рассчитываем по заданному значению радиального зазора между колодкой и шкивом е

Контактное давление между колодкой и тормозным шкивом

где В — ширина накладки тормозной колодки, м;

в — угол дуги охвата шкива колодкой, рад;

[р] — допускаемая величина контактного давления, зависящая от материала накладки, Н/м 2 .

Условие выполняется, тормоз подобран правильно.

В нормальном рабочем режиме тормоз должен обеспечивать необходимую точность остановки кабины при заданных величинах замедления. Однако тормозной путь кабины с грузом и без него будет различным. Например, при спуске тормозной путь пустой кабины будет меньше, чем тормозной путь груженой кабины, при подъеме — наоборот.

Точностью остановки кабины называется полуразность тормозных путей груженой и пустой кабины, т.е.

где — для спуска; — для подъема.

Величина для спуска и подъема различна, поэтому для расчета точности остановки следует брать большую величину. Тормозной путь можно рассчитать, пользуясь зависимостью между работами тормозящих, статических и инерционных сил. Если привести все эти силы к окружности шкива, то можно написать уравнение:

где m_п — приведенная к кабине масса всех поступательно и вращательно движущихся частей лифта;

W₀ — статическое окружное усилие на шкиве в рабочем режиме;

W_т— тормозное усилие тормоза, приведенное к окружности шкива;

S — тормозной путь кабины.

Рис. 3.12. Схемы загрузки и направление движения кабины

Знак перед статическим окружным усилием зависит от направления движения и загрузки кабины. При торможении груженой кабины на спуске (рис. 3.12, а) направление сил инерции и окружного усилия совпадает (окружное усилие направлено в сторону ее загруженной ветви). При подъеме пустой кабины (спуск более тяжелого противовеса) направление сил инерции и окружного усилия также совпадает (рис. 3.12, б). Поэтому в формуле (3.30) следует поставить знак плюс. При спуске пустой кабины (рис. 3.12, в) и при подъеме груженой кабины (рис. 3.12, г) направление окружного усилия и сил инерции не совпадает и в этом случае следует принимать знак минус.

Приведенная к кабине масса всех поступательно и вращательно движущихся частей лифта может быть определена по формуле (при движении пустой кабины Q = 0)

где GD_л 2 — маховой момент вращающихся элементов лебедки, приведенной к валу двигателя, H·м 2 ;

i — передаточное отношение лебедки;

D — диаметр шкива.

Маховой момент вращающихся элементов лебедки, приведенный к валу двигателя, можно определить по формуле

где R_н = 1,1. 1,2 — коэффициент, учитывающий маховые моменты вращающихся деталей редуктора и шкива;

GD_я 2 — маховой момент якоря двигателя;

GD_T 2 — маховой момент тормозной муфты:

Тормозное усилие тормоза, приведенное к окружности канатоведущего шкива, определяется по формуле

где М_Т — тормозной момент на валу двигателя.

Из уравнения (3.30) можно определить величину тормозного пути для всех четырех случаев торможения:

Найденные значения тормозного пути подставляем в формулу (3.29) и определяем точность остановки кабины.

Полученное значение точности остановки кабины не превышает норм ПУБЭЛ (±50 мм). Тормоз подобран правильно.

Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов — Требования к крановым подъемникам, лебедкам и люлькам для подъема людей

9.1. K крановым подъемникам, лебедкам и люлькам для подъема людей применяются требования, изложенные в разделах 1, 3-6 и 10-13 настоящих Правил, c изменениями и дополнениями, предусмотренными в настоящем разделе.
9.2. Крановые подъемники и методы их испытания должны соответствовать требованиям ГОСТ 13556.
9.3. Ha внутренней поверхности кабины кранового подъемника и возле шахтной двери должны быть установлены таблички c правилами эксплуатации подъемника.
9.4. Лебедки c ручным приводом должны быть снабжены безопасными рукоятками, конструкция которых допускает подъем или опускание только путем непрерывного воздействия на рукоятку, при этом скорость опускания не должна превышать 0,33 м/с.
9.5. Лебедки с электрическим приводом должны быть снабжены тормозом нормально закрытого типа, автоматически замыкающимся при выключении привода. Коэффициент запаса торможения должен быть не менее 2.
9.6. Связь вала электродвигателя c валом барабана должна осуществляться c помощью зубчатой или червячной передачи.
Использовать для этой цели ременные и фрикционные передачи, фрикционные и кулачковые муфты не допускается.
9.7. Лебедки должны быть укреплены на фундаменте или снабжены балластом для обеспечения их устойчивости при двойной рабочей нагрузке.
9.8. Способ подвешивания люльки для подъема людей должен исключать возможность ее опрокидывания. Люльки должны быть снабжены ограждением высотой не менее 1,2 м и оборудованы скобами для крепления карабинов предохранительных поясов работников и фалов для инструмента. Устройство дверок в ограждении не разрешается. При подвешивании люлек к крюку последний оборудуется предохранительным замком для предотвращения падения люльки.
9.9. B тех случаях, когда возможно задевание люльки за выступающие части здания или сооружения, а также когда скорость движения люльки превышает 0,33 м/с, должны быть установлены жесткие или гибкие направляющие и приняты меры для защиты поднимающихся людей от возможного их задевания за выступающие части здания, сооружения.
9.10. У лебедок c электрическим приводом со скоростью подъема и опускания более 0.ЗЗ м/с должна быть обеспечена плавная остановка люльки.
9.11. Стационарно установленные лебедки c электрическим приводом должны быть оборудованы концевым выключателем, отключающим электродвигатель при подходе люльки к верхнему рабочему положению.
9.12. Управление электрической лебедкой, установленной стационарно, должно производиться из люльки путем непрерывного нажатия на кнопку аппарата управления. При прекращении нажатия на кнопку лебедка должна останавливаться.
9.13. Расчет канатов и блоков должен производиться по условиям группы классификации M8.
9.14. Лебедки после установки, перед вводом в эксплуатацию, а также периодически через каждые 12 месяцев должны подвергаться полному техничеркому освидетельствованию.
9.15. Статические испытания лебедок проводятся нагрузкой, превышающей их тяговое усилие при подъеме на 50 %, а динамические — на 10 %.
9.16. При техническом освидетельствовании кранового подъемника необходимо проводить:
— визуальный контроль;
— испытания на холостом ходу;
— испытания при перемещении подъемника вручную (если это предусмотрено конструкцией подъемника) ;
— статические испытания;
— динамические испытания;
— испытания на срабатывание ловителей.
9.17. Статические испытания крановых подъемников проводятся нагрузкой, превышающей их номинальную грузоподъемность на 100 %, а динамические — на 10 %.

18 Расчет и выбор тормоза колодочного, гидравлического

18.1 В электрореверсивных лебедках устанавливаются нормально-замкнутые колодочные, гидравлические тормоза (ТКГ), (рис.18.1). Колодки тормоза замыкаются пружиной, а размыкаются электромагнитом или гидротолкателем. Типоразмер тормоза и его основные технические характеристики выбираются в зависимости от величины тормозного момента.

18.2 Коэффициент запаса торможения К_з.т. определяется в зависимости от режима работы лебедки по таблице 18.1.

Таблица 18.1 — Коэффициент запаса торможения

Режим работы лебедки

Коэффициент запаса торможения, К_з.т.

18.3 Расчетный (необходимый по нормам Госгортехнадзора) тормозной момент на быстроходном вале редуктора, рассчитанный по необходимому моменту статического сопротивления М н _т.в на тихоходном вале редуктора с учетом коэффициент запаса торможения К_з.т. и КПД редуктора, Нм

где М н _т.в. — необходимый момент статического сопротивления, Нм.

М р _т = 2 × 6037.56 × 0.96 / 50 = 232

18.4 Выбираем по каталогу или таблице 18.2 типоразмер колодочного тормоза с тормозным моментом ближайшим большим по сравнению с расчетным.

Типоразмер колодочного тормоза — TKГ-200

18.5 Для выбранного типоразмера колодочного тормоза выписываем из табл. 18.2 величину тормозного момента М п _т развиваемого колодочным тормозом согласно паспорту, Нм

18.6 Для выбранного типоразмера колодочного тормоза выписываем из табл. 18.2 численные значения диаметра D_т.ш., мм

Рисунок 18.1 — Принципиальная схема колодочного тормоза типоразмера ТКГ 1-пружина; 2-гидродвигатель, 3-тормозная колодка; 4-фрикционная накладка; 5-тормозной шкив; 6-рама

Таблица 18.2 — Размеры кожуха (мм) и технические характеристики тормозов типа ТКГ