3.2 Расчет колодочно - ленточного тормоза

Расчёт ведётся по методике, предложенной в литературе [1]

В буровых лебедках применяют ленточно - колодочные тормоза, в которых вследствие деформации ленты при довольно большой толщине колодок происходят их неравномерные прилегания к поверхности шкива. В ленточно - колодочном тормозе лента нажимает на тормозной шкив через систему отдельных колодок из фрикционного материала. Такие тормоза рассчитывают, подобно ленточным, по формулам трения гибких тел. Однако сила трения в колодочно - ленточном тормозе изменяется не непрерывно, а скачкообразно, поэтому расчетные формулы при ограниченном числе колодок отличаются от формулы Эйлера.

При неограниченном возрастании числа колодок выражение для определения силы торможения будет приближаться к уравнению Эйлера.

Расчетная схема ленточно - колодочного тормоза приведена на рисунке 8, удельная нагрузка по длине колодки распределяется неравномерно, как показано на рисунке 9, и тормозной момент, создаваемый отдельной колодкой М_{Н ,} Н·м

, (4)

где R_Б - радиус шкива тормоза, м,

R_Б = D_Т / 2, (5)

R_Б = 1,18/2=0,59 м,

ц - угол охвата одной тормозной колодки, рад;

с - угол трения, рад;

n - число колодок

Полный тормозной момент М_Т, Н•м, создаваемый тормозом на одном шкиве, можно выразить так

, (6)

а - простой ленточный; б - ленточно - колодчный; 1 - колодка; 2 - шкив; 3 - лента; 4 - рычаг; l - длина рычага; б - угол охвата; r - радиус кривошипа; ш - угол поворота тормозного рычага; ц - угол охвата одной колодки; в_С и в_Н - угол между сбегающей и набегающей концами ленты и тангенциальной линией; г_С и г_Н - угол приложения тангенциальной силы на сбегающей и набегающей колодках; R_Б, R_О, R_Н, R_C - радиусы наружных поверхностях барабана, колодок и лент набегающей и сбегающей

Рисунок 8 - Расчетная схема тормоза

а - расчетная схема набегающего конца ленты; б расчетная схема сбегающего конца ленты

Рисунок 9 - Расчетная схема колодки тормоза

Тангенциальная сила торможения F_Т, Н

, (7)

В связи с тем, что уточненный расчет ленточно - колодочного тормоза довольно трудоемок, в КБ заводов его рассчитывают на ЭВМ. Для этого исходная информация для расчета заноситься в бланк исходных данных для ЭВМ.

Программа для расчета на машине строиться так, чтобы она выдавала все необходимые величины для сбегающего и набегающего концов ленты. Для анализа действующих нагрузок расчеты ведут для минимальных и максимальных значений коэффициента трения.

При минимальном коэффициенте трения усилия на органах управления тормозом будут максимальные, и они принимаются для расчета элементов на прочность.

Важными параметрами ленточных тормозов являются скорость трения колодки о шкив, удельная нагрузка, от которых зависит ширина тормоза и износ колодок и тормозной поверхности шкива.

Скорость трения на тормозном шкиве U_Ш, м/

, (8)

где u_т - кратность полиспаста талевой системы

Наибольшее давление между лентой и тормозным шкивом возникает на поверхности контакта набегающего конца ленты со шкивом, и, постепенно уменьшаясь, оно достигает минимального значения на контакте сбегающего конца ленты со шкивом.

Удельная наибольшая нагрузка между колодкой и шкивом с_max , МПа

, (9)

где В - ширина ленты тормоза, м,

Удельная наименьшая нагрузка между колодкой и шкивом с_min , МПа

, (10)

Длина соприкосновения колодок со шкивом L, м

, (11)

Площадь поверхности трения П_ТР, м²

, (13)

Средняя удельная нагрузка с_ср , МПа

, (14)

Допускаемое максимальное значение с_ср зависит от свойства выбранных материалов шкивов и колодок тормозных лент. Для наиболее широко используемых в настоящее время материалов 0,1 ? с_ср ? 0,7 МПа. Более высокие удельные нагрузки ускоряют износ тормозных колодок и снижают долговечность тормоза.

Мощность торможения N_T, кВт

, (15)

где µ - коэффициент трения тормозных колодок и шкива;

х_ш - скорость на ободе шкива при торможении, м/с

, (16)

n_i - частота вращения барабана лебедки при торможении, об/мин

Секундная удельная мощность трения при торможении N_УД, кВт/м²

, (17)