ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОРМОЗ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области приводных механизмов для тормозов, в частности, к электромагнитным тормозам для электродвигателей.
Уровень техники
В грузоподъемном оборудовании электродвигатели часто оснащаются тормозом. Электромеханический тормоз позволяет быстро останавливать привод и удерживать его в неподвижном состоянии сколь угодно долго. Обычно такая необходимость продиктована соображениями безопасной эксплуатации оборудования.
Известна (RU 2662270 C2, опубл. 2018.07.25) электромагнитная муфта-тормоз, которая содержит катушку возбуждения, магнитопровод, корпус, якорь и тормозные элементы. Тормозные элементы выполнены в виде двух пар концентрично расположенных на якоре и корпусе фрикционных дисков. Фрикционные диски, закрепленные на якоре, и фрикционные диски, установленные на корпусе, соединены с ними жестко. Диски внутренней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения, чем диски внешней тормозной пары. Диски внешней тормозной пары выполнены из материала с более высоким коэффициентом трения покоя, чем диски внутренней тормозной пары. Достигается повышение безопасности и надежности работы.
Однако в данном решении не предусмотрены средства для обогрева фрикционных дисков, что снижает безопасность эксплуатации в условиях возможного обледенения.
Известно, выбранное в качестве прототипа, устройство (US 9909943 B2, опубл. 27.04.2017) для проверки тормозного механизма электродвигателя и способ проверки. Это устройство может предотвратить сбой при срабатывании тормозного механизма, вызванный прилипанием дисков тормоза. Устройство включает в себя нагревательную часть для обогрева тормозного механизма, терморегулятор для управления операцией обогрева нагревательной части, тормозной регулятор для приведения в действие тормозного механизма, когда терморегулятор останавливает операцию обогрева, а температура тормозного механизма снижается. Блок измерения задержки срабатывания для измерения задержки срабатывания тормозного механизма, когда тормозной контроллер приводит в действие тормозной механизм, и блок сравнения для сравнения задержки срабатывания, измеренной блоком измерения задержки срабатывания, с эталонным значением задержки срабатывания тормозного механизма.
Однако в данном решении нагрев осуществляется катушкой, намотанной на статор тормоза, что уменьшает надежность нагрева обледеневших частей тормоза и приводит к более быстрому износу элементов тормоза, что в свою очередь снижает надежность тормоза при эксплуатации.
Раскрытие полезной модели
В одном аспекте полезной модели раскрыт электромагнитный тормоз электродвигателя, содержащий соединенные вместе
статор, выполненный с возможностью жесткого крепления к корпусу электродвигателя вокруг его вала, содержащий подпружиненный диск, выполненный с возможностью перемещения в сторону к и от ротора;
ротор, представляющий собой диск с закрепленными на нем фрикционными накладками, закрепленный на валу электродвигателя через шлицевую посадку с возможностью вращения;
диск тормоза, выполненный с возможностью крепления к корпусу электродвигателя вокруг его вала;
фланец, выполненный с возможностью жесткого крепления непосредственно к корпусу электродвигателя вокруг его вала;
средство прижима диска тормоза к фрикционным накладкам ротора в отсутствии электрического напряжения на тормозе;
средство отжима диска тормоза от фрикционных накладок ротора при подаче электрического напряжения на тормоз;
характеризующийся тем, что
во фланце выполнена кольцевая выемка;
в выемке фланца установлен нагревательный кабель.
В дополнительных аспектах полезной модели раскрыто, что дополнительно содержится пылезащитное кольцо вокруг статора, диска тормоза и ротора; тормоз выполнен со степенью защиты IP54 или IP65; содержится механизм ручного растормаживания; тормоз расположен с рабочей или неприводной стороны электродвигателя; содержится дублирующий тормоз, установленный на основном, причем электропитание подается на оба тормоза параллельно; кольцевая выемка расположена во фланце по его внешнему краю; диск тормоза содержит кольцевую выемку с нагревающим кабелем со стороны ротора; дополнительно содержится тормозная накладка, закрепленная на диске тормоза со стороны ротора.
Основной задачей решаемой заявленной полезной моделью является повышение надежности при эксплуатации электродвигателя.
Сущность полезной модели заключается в том, что тормоз электродвигателя прикреплен к электродвигателю с помощью фланца, содержащего выемку, в которую устанавливают нагревающий кабель. При возобновлении работы после длительного перерыва первоначально подается питание на нагревающий кабель, чтобы растопить возможное обледенение, которое может препятствовать отжатию пластин и вводу электродвигателя в эксплуатацию.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении надежности работы тормоза и электродвигателя, на котором он установлен.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает элементы электромагнитного тормоза.
Осуществление полезной модели
Устройство электромагнитного тормоза показано на фиг.1, где
1 - статор тормоза;
2 - шлицевая втулка;
3 - ротор;
4 - диск тормоза;
5 - фрикционная накладка на диск тормоза (необязательный элемент);
6 - механизм ручного растормаживания;
7 - пылезащитное кольцо;
8 - средства монтажа;
9 - фланец крепления тормоза в сборе к электродвигателю.
Электромагнитный тормоз в сборе на фланце, закрепленный на подшипниковый щит, показан на фиг.2.
Стандартный тормоз работает следующим образом: при отсутствии электрического питания на статоре 1 ротор 3 прижат к диску 4 тормоза (как вариант содержащего накладку 5) и статору 1пружинами (не показаны на фиг.1) и вал электродвигателя не может вращаться, соответственно электродвигатель не работает. После подачи электрического питания диск 4 тормоза (как вариант вместе содержащего накладку5, наличие накладки 5 повышает надежность работы тормоза) и статор 1 отжимаются от ротора 3, и вал электродвигателя получает возможность вращения.
В условиях низких температур тепло от электродвигателя нагревает электромагнитный тормоз, из-за этого после отключения электродвигателя или длительного простоя элементы тормоза заледеневают и электродвигатель оказывается неработоспособным из-за того, что его вал не может вращаться.
Аналогичная ситуация может возникнуть из-за попадания воды или снега между диском 4, накладкой 5, статором 1 и ротором 3.
Для устранения подобных проблем разработчиками было предложено обеспечить нагрев тормоза, что позволит повысить надежность его работы за счет устранения обледенения, которое препятствует работе электродвигателя.
В прототипе аналогичная задача решается за счет катушки, намотанной на статор тормоза, однако при таком исполнении высок риск повреждения нагревательной катушки, тепло от нее долго доходит до обледеневшей области, частый нагрев и охлаждение статора приводит к более быстрому разрушению компонентов статора и накоплению в нем влаги, что негативно сказывается на надежности работы тормоза.
В заявленном решении для обогрева тормоза внутри фланца 9 прокладывают нагревательный кабель, предпочтительно использовать саморегулирующийся нагревательный кабель, так как он не перегревается и срок его службы больше.
Работа предложенного устройства
В более надежном по сравнению с нормально разомкнутым вариантом - нормальнозамкнутом тормозе электродвигатель застопорен при отсутствии электропитания, поэтому перед началом работы необходимо подать питание на нагревательный кабель тормоза, выждать предписанное время и начинать работу.
Может быть реализован автоматический прогрев, длительность которого задается блоком управления в зависимости от температуры окружающей среды, что дополнительно повышает надежность тормоза.
После прогрева и подачи питания на тормоз диск 4 (как вариант вместе с накладкой 5) и статор 1 отжимаются от ротора 3 за счет электромагнитных сил, действующих на диск статора 1 со стороны катушки статора 1, и вал электродвигателя получает возможность вращаться.
Подробное описание вариантов осуществления
В одном из вариантов осуществления вокруг статора 1, ротора 3 и диска4, накладки 5 установлено пылезащитное кольцо, которое препятствует попаданию пыли и грязи, которые ухудшают надежность работы тормоза, так как могут привести к недостаточному трению между диском 4 (как вариант с накладкой 5) и ротором 3, что не позволит остановить электродвигатель.
Для увеличения надежности работы тормоза в некоторых вариантах осуществления его выполняют со степенью защиты IР54 или IP65.
В случае отсутствия электропитания на тормозе и необходимости растормаживания электродвигателя в некоторых вариантах осуществления предусмотрен механизм ручного растормаживания.
Тормоз может быть расположен с рабочей или неприводной стороны электродвигателя, а также с обеих сторон для повышения надежности его работы. Также поверх основного тормоза может быть установлен дублирующий тормоз, причем электропитание подается на оба тормоза параллельно, что повышает надежность торможения электродвигателя.
Если ротор 3 примерз к диску 4 или накладке 5 всей поверхностью, то для максимально быстрого размораживания тормоза целесообразно располагать кольцевую выемку для нагревательного кабеля так, чтобы разделять площадь диска 4 или накладки 5 вне кольцевой выемки и  внутри нее на равные части.
При использовании тормоза в условиях сильного холода для повышения надежности греющий кабель располагают по внешнему краю фланца, чтобы даже при использовании маломощного кабеля растопить лед снаружи. Так как в случае расположения нагревательного кабеля ближе к валу электродвигателя тепла может не хватить для размораживания внешнего края диска 4 или накладки 5.
Возможен вариант, в котором диск тормоза содержит кольцевую выемку с нагревающим кабелем со стороны ротора, этот вариант сложнее в реализации, но более эффективен в аспекте передачи тепла на обледеневшие участки тормоза. Кольцевая выемка может располагаться, как со стороны ротора 3, так и с противоположной от него стороны.
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления полезной модели, не выходящие за пределы сущности и объема данной полезной модели.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Элементы предложенного устройства находятся в общем корпусе, связаны друг с другом конструктивно и функционально посредством монтажных (сборочных) операций.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезная модель, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.