ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ
ELECTROMAGNETIC SHOE BRAKE

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения.
Известен колодочный тормоз /1/, содержащий основание с шарнирно установленными на нем рычагами с колодками, на каждом из которых шарнирно закреплена скоба с размещенной в ней пружиной тормоза, установленной с возможностью взаимодействия с соответствующим ей и смонтированным на рычаге электромагнитом посредством толкателя и проходящей через эту пружину тяги, расположенные соосно с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно друг друга и снабжены одна буртом, а другая штифтом, а также пружиной, установленной между скобами, при этом бурт выполнен контактирующим с одной скобой, а штифт - с другой.
Недостатком этого тормоза является отсутствие возможности растормаживания при выходе из строя катушки одного из электромагнитов или цепи их управления, а также большие динамические нагрузки при затормаживании /2/ из-за отсутствия электромагнитного демпфирования со стороны якоря электромагнита при наложении колодок на шкив.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электромагнитный колодочный тормоз /2/, содержащий шарнирно установленные на основании два рычага с охватывающими тормозной шкив колодками, электромагнит, закрепленный на первом рычаге, на котором соосно с электромагнитом шарнирно закреплена скоба с размещенной в ней (с опорой на основание скобы) замыкающей пружиной тормоза; тягу, проходящую через эту пружину, отверстия в основании скобы и шарнирных соединениях рычагов; торец упомянутой тяги контактирует с торцом штока якоря электромагнита. На тяге размещены регулятор усилия замыкающей пружины и регулятор хода штока якоря, а между основанием скобы и вторым рычагом - раздвижная пружина. На первом рычаге установлен регулируемый ограничитель отхода его колодки от шкива.
Недостатком этого тормоза является отсутствие возможности растормаживания при выходе из строя катушки электромагнита или цепи ее управления, а также резко отличающиеся значения моментов инерции первого и второго рычагов и отсутствие электромагнитного демпфирования со стороны якоря электромагнита при наложении колодок на шкив, что вызывает большие нагрузки при затормаживании /2/.
Предлагается электромагнитный тормоз, содержащий шарнирно установленные на основании два рычага с охватывающими тормозной шкив колодками, электромагнит, закрепленный на первом рычаге, на котором соосно с электромагнитом шарнирно закреплена скоба с размещенной в ней, с опорой на основание скобы, замыкающей пружиной тормоза; проходящую через эту пружину и отверстия в основании скобы и шарнирных соединениях рычагов тягу, торец которой контактирует с торцом штока якоря электромагнита; размещенные на тяге регулятор усилия замыкающей пружины и регулятор хода штока якоря; размещенную на тяге, между основанием скобы и вторым рычагом, раздвижную пружину; установленный на первой стойке регулируемый ограничитель отхода колодки первой стойки от шкива. При этом в состав конструкции тормоза внесены следующие дополнения: на второй стойке закреплены регулируемый ограничитель ее отхода и нижний электромагнит, торец штока якоря которого контактирует с торцом штока тормоза, проходящего между шкивом и тягой, параллельно тяге, через отверстия в шарнирных соединениях рычагов, на упомянутом штоке размещена фиксирующая пружина, один из торцов которой опирается на второй рычаг, а другой - на расположенную на штоке опору, при этом усилие фиксирующей пружины передается на первый рычаг упором штока тормоза, регулирующего ход штока якоря и создающего совместно с ограничителем отхода второго рычага дополнительный воздушный зазор в магнитной цепи электромагнита.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает растормаживание при выходе из строя катушки или цепи управления нижнего электромагнита задействованием электромагнита первого рычага и таким образом повышает надежность. Его рычаги обладают меньшей разностью моментов инерции, а регулируемый дополнительный воздушный зазор в магнитной цепи нижнего электромагнита увеличивает значения тока в его катушке в момент начала отхода якоря при затормаживании, что увеличивает электромагнитное демпфирование наложения колодок на шкив. Таким образом достигается по сравнению с прототипом снижение динамических нагрузок при торможении.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид предложенного тормоза, электромагниты выключены.
Тормоз содержит шарнирно установленные на основании 1 два рычага 2, 3 с охватывающими тормозной шкив 4 колодками 5, 6, электромагнит 7, закрепленный на первом рычаге 2, на котором соосно с электромагнитом 7 шарнирно закреплена скоба 8 с размещенной в ней, с опорой на основание скобы, замыкающей пружиной 9, проходящую через пружину, отверстия в основании скобы и в шарнирных соединениях рычагов 2, 3 тягу 10, торец которой контактирует с торцом штока якоря электромагнита 7; на тяге 10 размещен регулятор 11 усилия пружины и регулятор 12 хода штока якоря и отхода колодок от шкива; раздвижная пружина 13 размещена на тяге 10 между основанием скобы и вторым рычагом 3. На первом рычаге 2 установлен регулируемый ограничитель 14 отхода колодки 5 от шкива. На втором рычаге 3 закреплен регулируемый ограничитель 15 его отхода. Нижний электромагнит 16, торец штока якоря 17 которого контактирует с торцом штока тормоза 18, проходящего между шкивом и тягой, параллельно тяге, через отверстия в шарнирных соединениях рычагов. На упомянутом штоке 18 размещена фиксирующая пружина 19, один из торцов которой опирается на второй рычаг 3, а другой - на расположенную на штоке 18 опору 20, при этом усилие фиксирующей пружины передается на первый рычаг 2 упором 21 штока тормоза 18, регулирующим ход штока якоря 17 и создающим совместно с ограничителем 15 дополнительный воздушный (диамагнитный) зазор (δ) между торцевыми поверхностями якоря 17 и диамагнитным упором стопа 22 в магнитной цепи электромагнита 16.
1
1
1
ср
1
0
0
ср
Тормоз работает следующим образом. В исходном положении при выключенных электромагнитах под действием замыкающей пружины 9 на первый рычаг 2 через скобу 8 и второй рычаг 3 через регулятор 12 колодки 5, 6 прижимаются к шкиву и создают тормозной момент. При этом ограничитель 14 первого рычага 2 и ограничитель 15 второго рычага 3 отрегулированы на равномерный отход колодок 5, 6 от шкива 4 на радиальный зазор ε, а упором 21 отрегулировано расстояние h между торцом якоря 17 и опорной поверхностью стопа 22. При этом равномерный отход колодок на диаметральный зазор 2ε обеспечен ходом штока якоря 17 h=2εl/1, где 1 и 1 - соответствующие плечи рычагов тормоза. При включении катушки управления нижнего электромагнита 16 начинают действовать электромагнитные силы. Когда ток в катушке достигает значения I, равнодействующая осевых составляющих электромагнитных сил преодолевает силы трения и нагрузку от замыкающей пружины 9 на шток якоря 17, начинается втягивание якоря. Далее совместно со штоком тормоза 18 якорь 17 ходом h раздвигает колодки на равномерный радиальный зазор ε, а между стопом 22 и торцом якоря остается дополнительный воздушный (диамагнитный) зазор δ=h-h в магнитной цепи нижнего электромагнита 16. При отключении катушки нижнего электромагнита 16 происходит уменьшение тока в катушке, характер которого определяется параметрами цепи управления, и при значении тока 1, когда равнодействующая осевых составляющих электромагнитных сил становится равной усилию на штоке якоря 17 от действия замыкающей пружины 9 и сил трения, начинается обратный ход якоря. Так как дополнительный воздушный (диамагнитный) зазор δ увеличивает отношение I/I, то соответственно увеличивается электромагнитное демпфирование усилия замыкающей пружины 9 со стороны якоря 17 и уменьшаются динамические нагрузки при наложении колодок на шкив.
Оптимальным вариантом предлагаемого устройства является применение короткоходовых электромагнитов постоянного тока с втяжным якорем /3, 4/ типа МПТ - 106, 108, 212, 317 с питанием катушки от выпрямителя (диодного моста) с управлением питания катушки в цепи переменного тока.
1
1
0
ср
0
ср
Эффективность и технические параметры предлагаемого технического решения установлены при сравнительных испытаниях прототипа - тормоза ТКП- 200 /2/ и предлагаемого тормоза с электромагнитами МПТ-212 /3, 4/ с номинальным рабочим ходом 5,5 мм и значением диамагнитного зазора между торцовыми поверхностями якоря 17 и стопа 22 (δ=0,3 мм). У прототипа и предлагаемого тормоза отсутствует возможность обеспечения регулируемого дополнительного воздушного зазора в магнитной цепи электромагнита, расположенного на первом рычаге. Следовательно, в момент отключения этих электромагнитов общий осевой диамагнитный зазор Δ=δ=0,3 мм. Экспериментально установлено, что при значении Δ=0,3 отношение I/I=0,1-0,2. В предлагаемом тормозе в нижнем электромагните 16 регулировкой штока тормоза 21 совместно с ограничителем 15 отхода колодки второго рычага 3 был обеспечен дополнительный воздушный (диамагнитный) зазор δ=0,5-0,7 мм, то есть общий осевой диамагнитный зазор Δ=0,8-1,0 мм, что привело к увеличению отношения I/I=0,6-0,7. При этом ход штока якоря 17 совместно с ходом штока тормоза 18 h=3 мм и обеспечивал равномерный отход колодки ε=0,75 мм. Таким образом экспериментально установлено, что предлагаемая конструкция при работе в штатном режиме обеспечивает увеличение электромагнитного демпфирования усилия замыкающей пружины со стороны якоря нижнего электромагнита при наложении колодок на шкив, то есть снижает динамические нагрузки, а при выходе из строя нижнего электромагнита или цепи его управления функционирование обеспечивается электромагнитом первого рычага.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1321671, кл. В66D 5/08, F16Д 51/46 (аналог).
2. Александров М.П. Тормоза подъемно-транспортных машин. М.: Машгиз, 1976 г., стр.143-148, рис.3.15 (прототип), 176-180.
3. Патент на изобретение RU №2082243, H01F 0/8, 7/13, 7/16.
4. Костромин А.Д., Ивашков Н.И., Горобец Г.А. Привод тормозов, обеспечивающий безопасность и снижение динамических нагрузок. Подъемно-транспортное дело. 2007 г., №6, стр.8.