Оцінка силової навантаженості стрічково-колодкового гальма з фрикційними накладками, рухомо з’єднаними зі шківом

На рис.1 наведена схема стрічково-колодкового гальма, де фрикційні накладки (3) не з'єднані зі стрічкою (2), а рухомо разміщені на циліндричній поверхні шківа (1) і утримуються на ній за допомогою напрямних (4), які гвинтами (5) кріпляться до шківа. За певних умов фрикційні накладки під час роботи гальма стають періодично нерухомими відносно шківа або стрічки, тоді робочими фрикційними парами, які утворюють гальмівний момент, є відповідно стрічка-накладка або шків-накладка. Періодична зміна робочих фрикційних пар позитивно впливає на рівномірність розподілу теплонавантаженості між їхніми елементами та їхню зносостійкість.

Працездатність гальма значною мірою залежить від силової навантаженості, тому визначимо сили, що діють на окремі його елементи. На рис.2. наведена розрахункова схема і-ї накладки гальма.

На схемі позначено: ; - нормальні сили, що діють на накладку з боку поверхні шківа та стрічки; , - дотична та відцентрова сили інерції накладки;F_iT1 і F_iT2 - сили тертя, що діють на накладку з боку шківа та стрічки;, - радіуси внутрішньої та зовнішньої поверхонь накладки; - відстань від центра шківа до центра мас накладки;- центральний кут накладки; , - кутові швидкість та прискорення шківа.

На схемі також показано сили натягу збігaючої та набігaючої гілки стрічки ( та ) над i-ю накладкою.

Рисунок 1- Схема стрічково-колодкового гальма з фрикційними накладками, рухомо з'єднаними зі шківом.

Рисунок 2- Розрахункова схема і-ї фрикційної накладки

За методикою, викладеною в роботі [6],

, (1)

де - коефіцієнт тертя ковзання між накладкою та стрічкою;

e - основа натуральних логарифмів.

Сила тертя між накладкою та стрічкою, враховуючи (1):

(2)

Оскільки сили натягу збігaючої та набігaючої гілок стрічки гальма (, ) дорівнюють силам натягу збігaючої та набігaючої гілок стрічки відповідно над першою та n-ю накладками (, ), то, взявши , із рівняння (1) отримаємо

, (3)

де n - кількість накладок, що охоплені стрічкою.

Сумарна сила тертя між накладками і стрічкою

. (4)

Розглянемо окремі періоди гальмування.

1. На початку гальмування накладки притиснуті до напрямних шківа відцентровою силою

, (5)

де m_i- маса і-ї накладки;

щ - кутова швидкість шківа і накладки;

При лінійній залежності зміни швидкості

, (6)

де щ₀- кутова швидкість шківа на початку гальмування;

е - кутове прискорення шківа;

t - час від початку гальмування.

З умови кінетостатики

, (7)

де . (8)

Тоді сила тертя на внутрішній поверхні накладки

, (9)

де - коефіцієнт тертя ковзання між шківом і накладкою.

Гальмування фрикційною парою стрічка-накладка можлива з умови

>, (10)

де , - моменти сил опору відносно центра гальмівного шківа, що діють на зовнішні та внутрішні поверхні накладок.

. (11)

З урахуванням залежності (4)

. (12)

З умови рівноваги

, (13)

де - кількість накладок, розміщених на шківі;.

Підставляючи в рівняння (13) значення (5,6,7,8,9), після перетворень отримаємо

. (14)

Підставивши значення (12, 13) в залежність (10), отримаємо

(15)

Після перетворень залежності (15) отримаємо

. (16)

Таким чином, впродовж часу t, що визначається залежністю (16), для визначення гальмівного моменту справедливим є рівняння (12).

2 При (17)

відбувається перехід до кінцевого періоду гальмування, коли нерухомими накладки стають відносно стрічки, а робочою є фрикційна пара шків-накладки. У цьому випадку F_ti=0; Ф_і=0, а гальмівний момент визначається залежністю

. (18)

Визначимо час гальмування за такими даними: =40 с^-1; =80; =10; =7; =1кг; = 2 с^-1; = 0,3; =0,4; = 5 м; б=36=0,628 рад.

Час початкового періоду гальмування визначаємо за залежністю (17):

с.

Час повного гальмування с.

Час кінцевого періоду с.

ВИСНОВКИ

Таким чином, у результаті теоретичних досліджень для нового типу гальма з рухомими фрикційними накладками отримані основні силові залежності, що необхідні для оцінювання силової навантаженості гальма в різні періоди процесу гальмування.

SUMMARY