
Ключевые параметры определяют, какие сцепления и тормоза подходят для данного применения: первый параметр — это режим движения и нуждается ли ось в тормоз или муфта. Муфты обычно соединяют движущиеся секции машины для формирования относительного движения, в то время как основная задача тормозов заключается в остановке и удержании вращающихся элементов. Существует несколько вариантов конструкции, и основным отличительным фактором является способ включения тормоза или сцепления. Некоторые варианты включают механический, электрический, жидкостный или самоприводящийся.
Тормоза и сцепления, использующие гидравлическое приведение в действие, обычно включают поршень для физического взаимодействия с фрикционными дисками для передачи крутящего момента от входа к выходу. Муфты и тормоза с гидравлическим и пневматическим приводом являются быстродействующими устройствами, которые воздействуют на давление жидкости и массу поршня, поэтому скорость включения соответствует управляющему давлению.
Некоторые конструкции тормозов и сцеплений с воздушным приводом специально разработаны для плавного хода и удержания при минимальной мощности.
Однако есть несколько предостережений: во многих муфтах полное усилие поршня передается через подшипник — фактически точку износа — чтобы позволить корпусу вращаться, пока корпус остается на месте. Здесь подшипники и высокие нагрузки также ограничивают рабочую скорость. Тормоза, использующие гидравлический привод, не нуждаются в таких подшипниках.
Тормоза и сцепления, использующие механическое приведение в действие, включают рычаг для механического преимущества для включения и расцепления. Этот рычаг обычно используется для сжатия фрикционных дисков вместе для передачи крутящего момента. Когда механизм движется, состояние сцепления или тормоза меняется с включенного на выключенное или наоборот. Некоторые такие тормоза и сцепления имеют механизм блокировки, позволяющий удерживать устройство в прежнем состоянии до повторного включения питания. Такие муфты и тормоза не имеют подшипников, которые могут выйти из строя; достаточно устойчивы к скорости; поставляются в опциональной однопозиционной конфигурации; не подвержены сбоям в подаче электроэнергии; и обеспечивают автоматическое отключение при перегрузке при чрезмерном крутящем моменте или блокировке. С другой стороны, многие сцепления и тормоза с механическим приводом не отключаются автоматически при потере мощности, и большинство из них нуждаются в регулировке для компенсации износа.
Сцепления и тормоза, которые являются электромагнитно зацепленный (или отключенный, в зависимости от конструкции) используйте магнитную катушку для создания магнитного потока — либо для перемещения якоря от контакта фрикционного диска, либо для перемещения якоря для сжатия дисков вместе. Это связано с тем, что электромагнитные муфты и тормоза либо электрически активируются, либо подпружинены — электрически деактивируются. Последний выполняет двойную функцию в качестве безотказного устройства при отключении питания.
Электрические тормоза просты в управлении и циклировании, даже до пары тысяч циклов в минуту.
Электромагнитные муфты и тормоза устойчивы к высоким скоростям, имеют длительный срок службы и оснащены механизмами саморегулирования для компенсации износа фрикционных дисков. Но у этой технологии тоже есть недостатки: для поддержки неподвижной катушки нужны подшипники, а подшипники выдерживают небольшую нагрузку при использовании радиального потока. Более того, время включения электромагнитной муфты или тормоза превышает время включения других конструкций из-за времени, необходимого для создания магнитного поля катушки.
Сцепления и тормоза называются мокрый ход блоки содержат жидкость для работы под воздействием пограничного слоя трансмиссионной жидкости. Более конкретно, жидкие ножницы между фрикционными дисками и приводными пластинами. Когда детали соединяются вместе, жидкость при сдвиге передает крутящий момент. Это исключает прямой контакт трения с диском во время высокоскоростного скольжения. Просто обратите внимание, что сдвиг масла выделяет тепло даже в нейтральном режиме; сдвиг масла происходит до тех пор, пока вход и выход не станут почти равными оборотам в минуту.
Но в приложениях, где необходимо быстро останавливаться, заводиться, давать задний ход и изменять скорость, тормоза сцепления, использующие технологию сдвига масла, превосходны. Тепло от трения рассеивается по мере того, как жидкость циркулирует в корпусе. Это полезно на осях с циклами старт-стоп или частотой циклов до установок с высоким циклом (как правило, до 300 циклов в минуту). Здесь тормоза с масляным сдвигом служат в пять-десять раз дольше, чем тормоза с сухим сцеплением. (Просто ознакомьтесь с приложением перед спецификацией, чтобы предотвратить нагревание.)
Размер и тип тормоза или сцепления, наиболее подходящие для данной конструкции, зависят от того, требуется ли машине аварийная остановка или более мягкие остановки, которые жертвуют тормозами для защиты перевозимых грузов от ударов. Затем окончательный выбор определяется другими критериями применения (включая габариты машины, тепловую мощность, частоту циклов, а также графики проверок и ремонтов). В других машинах более важно, чтобы тормоза предотвращали смещение нагрузок и перекосы.
Значения статического и динамического крутящего момента, выраженные в фунт/фут, Н/м или фунт/дюйм, выражают мощность сцепления или тормоза. Приложения, требующие динамического торможения, — это те, в которых тормоз управляет движением оси вращения, поглощая изменения кинетической энергии. Динамическое сцепление — это такое, во время которого сцепление приводит стационарную мощность к входным оборотам в минуту, предполагая дельту кинетической энергии более медленной оси.
Номинальный статический крутящий момент (значения, которые описывают поведение сцепления и тормоза, когда агрегаты не поглощают никакой кинетической энергии) в значительной степени зависит от нагрузки на кручение. Для достижения статического крутящего момента с помощью муфты требуется муфта, которая должна включаться перед вращением входного вала — таким образом, муфта эффективно функционирует как связующее звено между входом и выходом.
Напротив, для достижения статического крутящего момента с помощью тормоза требуется просто удерживать выходной элемент неподвижным.
Статический крутящий момент равен моменту удержания сцепления, когда нет относительной разницы в оборотах вала между входом и выходом — или (в случае тормоза), когда вал остановлен. Точка, в которой система превышает статический крутящий момент агрегата, точно называется моментом отрыва. Это то, чего должен достичь узел машины, прежде чем между валами возникнет относительное движение (в случае сцепления) или до того, как вал начнет вращаться (в случае тормоза).
Обычные муфты выпускаются в вариантах со шкивом и от вала к валу. В последнем случае выход и вход сцепления являются рядными.
Конструкторы иногда повышают номинальный динамический крутящий момент (и сокращают время отклика), выбирая тормоза и муфты большего размера, хотя имейте в виду, что это также увеличивает крутящий момент и усилия сдвига (из—за кручения) на креплениях к невращающимся сегментам рамы машины.
Динамический крутящий момент зависит от перепада оборотов между входными и выходными (для сцепления) и рабочими и нулевыми оборотами в минуту для тормоза. Динамический крутящий момент обычно составляет от 50 до 80% от статического крутящего момента. В конструкциях, основанных на трении, это значение зависит от коэффициента трения контактных поверхностей. Поскольку это значение незначительно меняется (в зависимости от того, какую часть работы обеспечивает тормоз или сцепление), проектировщики обычно используют средний коэффициент для расчетных расчетов.
Обратите внимание, что обычно лучше всего подбирать размеры тормозов и муфт в соответствии с крутящим моментом двигателя на оси машины. Но для осей, где тормоз должен останавливать вертикальные нагрузки, инженеры должны учитывать, как двигатели могут временно потреблять больший ток, чтобы выдавать крутящий момент, превышающий номинальный. Обратитесь к опубликованным характеристикам производителей тормозов и сцеплений, чтобы получить динамические значения крутящего момента для рабочих диапазонов оборотов, чтобы правильно подобрать тормоза и сцепления к выходному крутящему моменту двигателя axis.
Напомним, что как только в узле возникает относительное движение, крутящий момент тормоза или сцепления падает. В конечном счете величина, называемая динамическим крутящим моментом, зависит от относительной разницы скоростей.
Электродвигатель, приводящий в действие нагрузку, частично определяет размер сцепления или тормоза. Оси, нуждающиеся в динамическом сцеплении или торможении, имеют требуемый крутящий момент, определяемый мощностью двигателя (л.с.) и рабочей скоростью выходной оси. Динамический крутящий момент в фунт-фут = (5250· л.с./об/мин) · коэффициент запаса прочности. Здесь rpm = частота вращения вала, при которой тормоз должен остановиться (или разница скоростей между выходной и входной муфтами). Коэффициент запаса прочности регулируется в зависимости от типа двигателя и его типичной мощности при кручении во время работы. Электродвигатели имеют коэффициент запаса прочности, близкий к единице, так как их мощность достаточно стабильна.
Обратите внимание, что важным фактором является время, необходимое для изменения скорости вращения оси. Другим параметром является рабочий цикл: если в час происходит более нескольких случаев включения, рабочий цикл становится влияющим фактором проектирования. Мы рассмотрим это подробнее, но обратите внимание, что в приложениях с высоким циклом, выполняющих до 300 циклов в минуту (например, при индексации с помощью тормоза сцепления), каждое включение сцепления передает скачок крутящего момента на соединение между валом двигателя и входным валом тормоза сцепления. Применение с высоким циклом может привести к сильному удару в соединении вала двигателя с тормозом сцепления.
Для удобства и простоты сборки наиболее распространены стандартные С-образные соединения, но неплотная посадка может привести к передаче крутящего момента через шпонку и шпоночный паз, что ускоряет выход из строя. Здесь муфты и тормоза, которые соединяются с помощью термоусадочных или зажимных муфт для соединения на 360 °, работают лучше.
Обратите внимание, что приведенный выше расчет динамического крутящего момента основан на времени, необходимом для остановки груза или разгона его до скорости, без учета времени, необходимого для включения сцепления или тормоза. Рассмотрим тормоза сцепления с электромагнитным приводом: здесь катушка должна создавать электромагнитное поле для активации якоря и включения фрикционного диска — процесс, который может занять от 10 до 500 мс в зависимости от размера устройства.
Частота циклов — это то, сколько раз в минуту должен включаться тормоз или сцепление, а также количество энергии, рассеиваемой тормозом или поглощаемой сцеплением перед следующим циклом. За исключением регенеративных установок, энергия рассеивается в виде тепла — при максимальных значениях тепловой нагрузки, опубликованных производителями.
Обратите внимание, что приложения, которые работают быстро, перегреваются или являются экстремальными каким-либо другим способом, нуждаются в дополнительной оценке. Несколько советов:
• Оборудование, работающее за пределами несколько сотен циклов в минуту могут потребоваться сцепления и тормоза, которые больше, чем показывают кривые производительности.
• Пружинные тормоза выгодные конструкции движения, которые медленные нагрузки с помощью двигателя перед включением тормоза; они также подходят в качестве удерживающих механизмов.
• Тормоза с использованием постоянные магниты автоматически подстраивается под износ. Промышленные образцы, работающие в горячих средах, могут извлечь выгоду из фрикционных тормозов со специальной геометрией поверхности трения и фенольных смол или керамических материалов. Приложения для движения, которые не требуют большого технического обслуживания, также выигрывают от фрикционных материалов с более длительным сроком службы.
Свежие комментарии