Пружину выполняют с целым числом рабочих витков z (рис.3). По ¾ опорных витков с каждой стороны осаживают до соприкосновения с последним рабочим витком. Торцы шлифуют перпендикулярно оси пружины так, чтобы на концах опорных витков осталась половина диаметра проволоки.
Напряжение кручения при использовании проволоки круглого сечения
Где с=Dпр/d – индекс пружины; k=1+1,5/с – коэффициент кривизны.
Пружины изготовляют холодной навивкой из высокоуглеро-дистой стали марки У9А…У12А без закалки (d<=4мм) или горячей навивкой из кремнистой стали марки 60С2А с закалкой до твердости HRC=40..45 (d>=5мм). Допускаемое напряжение кручения в обоих случаях [t]=750МПа (Н/мм2).
Обычно принимают с=5, тогда
Осадка одного витка пружины (мм) под действием силы Fпр
Где G=8*104МПа (Н/мм2) – модуль сдвига.
Шаг витков пружины t=Dl1+(1,1..1,2)d.
По условию устойчивости свободная длина пружины Lсв<=6Dпр.
Число рабочих витков
Число рабочих витков округляют до целого числа в меньшую сторону.
Свободная длина пружины(см. рис. 3)
Lсв=zt+d
Если отрегулировать тормоз на полный номинальный момент TT, то рабочая длина Lраб сжатой пружины будет равна:
Lраб = Lсв - Dl1x
Если тормоз требуется отрегулировать на момент T`T<TT, то рабочая длина пружины
Дисковый тормоз (рис. 4.)
Момент тормоза
где Fa - осевая сила; R=0,5(Rн+Rв) – средний радиус поверхности трения; i – число пар поверхностей трения.
Коэффициент трения при работе в масляной ванне f=0,16; при работе всухую f=0,42.
Наружный диаметр фрикционного диска Rн определяют конструктивно по диаметру двигателя, барабана или другой части машины, в которую встроен тормоз. Внутренний радиус Rв=(0,4..0,8)Rн, чем больше Rн, тем больше Rв. Их разность должна удовлетворять: Rн-Rв<=60мм.
Давление на рабочих поверхностях фрикционных обкладок
Допускаемое давление [р] при работе в масле принимают по табл.5.
Таблица 5
Группа режима | 1М | 2М | 3М | 4М | 5М | 6М |
[p], МПа | 1,75 | 1,50 | 1,25 | 1,00 | 0,75 | 0,5 |
При работе всухую допускаемое давление выбирают по табл. 4.
Начальный суммарный осевой зазор между трущимися поверхностями
eнач=0,3+0,1×i
Наибольший зазор eмах =1,6*eнач. При достижении наибольшего зазора осуществляют регулировку зазора до начального значения.
Пружину конструируют по указанным п.1.6 со следующими особенностями:
Сила пружины Fпр=Fa=TT/(f×R×i);
Индекс пружины c=Dпр/d=6..8;
Свободная длина пружины Lсв=(1..3)Dпр
При установке трех электромагнитов на один тормоз работа каждого из них
WM=FM·.sM>=1/3·1,25Fα·εмах
Где Fм – тяговая сила магнита; sм – ход якоря.
При установке одного кольцевого электромагнита его работа
WM=FM·.sM>=1,25Fα·εмах
Если не удается подобрать готовый электромагнит, даже варьируя параметры R и i, то необходимо сконструировать специальный электромагнит, расчет которого приведен в приложении.
Для тормоза с автоматической регулировкой зазора Fα=Fпр=2TT/(F·R·i), и начальный зазор в таком тормозе сохраняется постоянным εмах=εнач.
Грузоупорный тормоз.
Грузоупорные тормоза (рис.5) используют в механизмах подъема и обычно встраивают в редуктор. При ручном приводе такой тормоз устанавливают на быстроходном валу, при машинном – на промежуточном.
На (рис. 5) показаны основные элементы грузоупорного тормоза.
Крутящий момент от веса поднимаемого груза приложен к коле-су 2. Момент от привода приложен к валу 1. При подъеме груза коле-со 2 прижимается к храповику, который свободно вращается.
При спуске груза храповое колесо останавливается собачкой. Вал 1, преодолевая трение о храповик, поворачивается относительно колеса 2. Колесо 2 перемещается вправо, трение между храповиком и колесом уменьшается за счет резьбы. Колесо 2 под действием момента от поднимаемого груза приходит в движение, обгоняет вал и вновь прижимается к храповику, перемещаясь влево, процесс повторяется непрерывно. Для плавности в работе при механическом приводе грузоупорный тормоз рекомендуется применять со смазкой.
Определение грузового момента Тгр представлено ниже в п.2.9.
Осевая сила
Fα=Tгр/(R·f+r·tg(λ+ρ))
Здесь R – средний радиус поверхностей трения;
R=0,5(Rн+Rв).
Наружный Rн и внутренний Rв радиусы выбирают конструктивно по условиям размещения тормоза в корпусе редуктора.
Средний радиус трапецеидальной резьбы r по условиям жескости и прочности вала предварительно принимают в пределах:
r=(0,15..0,25)αω
Где αω – межосевое расстояние зубчатой пары.
При конструировании грузоупорного тормоза обычно принимают:
Число заходов 2..4,
Угол подъема резьбы λ=15..20˚,
Угол трения в резьбе ρ=2..3°,
Коэффициент трения f в соответствии с п. 1.6.
Условие удержания груза на весу имеет вид
R/r>tg(λ+ρ)/f
Обычно R/r = 2,2..2,8.
Резьбу выполняют с трапециевидным профилем. Дополнительно проводят проверку резьбы по условию износа
Где ψн=Hr/d2=1..1,6 – отношение высоты гайки к среднему диаметру резьбы; [p]=10МПа – Допускаемое давление в резьбе; r в мм; Fα в Н.
Коэффициент запаса торможения
kторм=2Rf/(Rf+r·tg(λ+ρ))=1,1…1,15;
Для обеспечения заданного kторм варьируют в основном величины R, r и λ.
Давление на рабочие поверхности трения между колесом и храповиком
Допускаемое давление [р] определяют по табл.5.
Крутящий момент, необходимый для спуска груза,
Тсп=Тгр·(R∙f-r·tg(λ+ρ))/(R∙f+r·tg(λ+ρ))≈(0,15…0,2)Тгр
1.7. Передаточные отношения и передаточные числа
Эти характеристики редукторов и передач выбирают из ряда чисел: 1,1; 1,2; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0; 10 и т.д. c повышением цифр на порядок.
Значения чисел ряда Ra 10 являются предпочтительными, особенно для червячных передач (см. далее п. 1.10).