Тормоз

Тормоз (далее Т) (от греч. tоrmos - отверстие для вставки гвоздя, задерживающего вращение колеса), комплекс устройств для снижения скорости движения или для осуществления полной остановки машины или механизма, а в подъемно-транспортных машинах также для удержания груза в подвешенном состоянии.   Т подразделяются по принципу действия на механические (фрикционные), гидравлические и электрические (электромагнитные, индукционные и т.д.). По конструктивному выполнению рабочих элементов различают Т колодочные, ленточные, дисковые, конические и др.   Наибольшее применение в машинах и механизмах (подъемно-транспортные машины, механизмы станков, поезда) находят колодочные Т с внешними колодками, расположенными на качающихся рычагах, обычно диаметрально по отношению к тормозному барабану. В автомобилях применяются колодочные Т с внутренними колодками (рис. 1).   Конструктивные разновидности колодочных Т (рис. 2) определяются главным образом рычажной системой и типом привода. В механизмах передвижения некоторых транспортных машин, вагонов и локомотивов применяются колодочные рельсовые Т, действие которых основано на прижатии тормозных колодок к рельсам. Эти Т особенно эффективны при экстренном торможении.   В ленточном Т вместо колодок используется гибкая лента, охватывающая барабан, что позволяет повысить момент трения, возрастающий с увеличением угла обхвата. Ленточные Т находят применение в механизмах подъема, передвижения и поворота подъемно-транспортных машин. К недостаткам ленточных Т относятся значительное усилие, изгибающее вал тормозного барабана, неравномерность распределения давления и износа фрикционного материала по дуге обхвата, большее по сравнению с др. Т влияние изменения коэффициента трения на тормозной момент.   В дисковых Т момент трения создается в результате прижатия дисков, вращающихся вместе с валом механизма, к закрепленным дискам. Дисковыми Т можно получать высокие значения момента трения, возрастающего с увеличением числа дисков. Кроме того, эти Т отличаются компактностью, возможностью относительно легкой защиты их от окружающей среды (вплоть до герметизации). Недостатки - плохой отвод тепла от поверхностей трения, особенно в многодисковых Т Дисковые Т находят применение в различных механизмах транспортных машин, металлообрабатывающих станков.   Перспективны дисково-колодочные Т, в которых трение создается между торцевыми поверхностями диска и прижимаемыми к диску с обоих торцов фрикционными колодками, перекрывающими только небольшую часть поверхности трения диска, что обеспечивает улучшение теплоотвода и повышение срока службы колодок. Существенное достоинство дисково-колодочного Т - относительно малый момент инерции диска (по сравнению с моментом инерции тормозного барабана колодочного или ленточного Т), что уменьшает нагрузку на двигатель при пуске механизма и кинетическую энергию, переходящую в теплоту при торможении. Такие Т особенно эффективны в системах торможения тяжелых транспортных машин, например грузовых автомобилей.   В механизмах подъемно-транспортных машин применяются грузоупорные Т, в которых тормозной момент создается под действием транспортируемого груза. Эти Т применяются в качестве спускных Т в подъемных и стреловых лебедках, а также как аварийные Т в эскалаторах. В грузоподъемных машинах с ручным приводом используют так называемые безопасные рукоятки (грузоупорные Т с храповым механизмом), предотвращающие вращение (раскручивание) приводных рукояток под действием поднимаемого груза. По условиям безопасности работ в некоторых машинах и механизмах необходимо применение так называемых скоростных Т (ограничителей скорости), которые не допускают увеличения скорости движения механизма сверх заданной, но остановить механизм и груз не могут. Их используют для регулирования скорости спуска тяжелых грузов в приводах различных подъемников, конвейеров, в испытательных установках и т.п. Различают несколько типов скоростных Т: центробежные, динамические (гидравлические), вихревые (индукционные), порошковые. Например, в центробежном Т при увеличении скорости движения сверх заданной возрастает центробежная сила вращающихся элементов Т, создающая давление на неподвижную часть тормозного устройства, в результате чего возникает необходимый тормозной момент.   Момент трения, создаваемый Т, зависит от усилия, с которым фрикционные элементы Т (колодки, лента, диски) прижимаются к поверхности трения элемента, связанного с механизмом (барабан, диск), и от свойств материалов трущейся пары. Для увеличения усилия прижатия в некоторых Т используется эффект самоторможения, при котором сила трения, возникающая между трущимися поверхностями, способствует дополнительному сжатию этих поверхностей. Для обеспечения малых габаритных размеров Т и меньшей мощности его привода с одновременным получением больших тормозных моментов применяют фрикционные материалы, которые приклеивают или приклепывают к рабочим элементам Т   Для управления Т служит привод, который может быть механическим, гидравлическим, пневматическим, вакуумным, электромагнитным, электрогидравлическим, электромеханическим и т.п. При механическом управлении Т (обычно ручные Т автомобилей и др. транспортных машин) усилие управления передается от рычага или педали управления к рабочим элементам Т через систему тяг, рычагов, шарниров. При значительном удалении Т от места управления механический привод становится громоздким. Более совершенны гидравлическая система управления Т (например, в легковых автомобилях и подъемных кранах) и пневматическая система (например, в грузовых автомобилях, автобусах, трамваях, поездах, шасси самолетов). Пневматические и электропневматические системы привода Т (рис. 3), в которых основными силовыми органами являются тормозные силовые цилиндры, связанные воздушной магистралью с компрессором через кран машиниста, а системой рычагов с фрикционными колодками, применяются на подвижном составе (см. Казанцева тормоз, Матросова тормоз). При электрическом приводе Т используют специальные тормозные электромагниты постоянного или переменного тока, воздействующие на рычажную систему Т, а также электрогидравлические или электромеханические толкатели, которые представляют собой устройства, состоящие из преобразователя энергии с самостоятельным двигателем и собственно толкателя со штоком, движущимся поступательно и соединенным с рычажной системой Т Толкатели Т нечувствительны к перегрузкам (позволяют ограничить ход штока в обоих направлениях без опасности перегрузки двигателя и элементов толкателя), дают возможность работать с большой частотой включений, благодаря чему их можно использовать в системах регулирования скорости движения рабочих органов машины. В некоторых конструкциях Т находят применение приводы от короткозамкнутого серводвигателя, соединенного с рычажной системой Т через зубчатую или кривошипную передачи.   Кроме торможения, осуществляемого описанными Т, применяют торможение электрическое и аэродинамическое (например, с помощью тормозных парашютов и элементов механизации крыла самолета), а также торможение, производимое в результате изменения режима работы двигателя машины (например, тормоз-замедлитель в автомобиле).     Лит.: Александров М. П., Тные устройства в машиностроении, М., 1965; Мащенко А. Ф., Розанов В. Г., Тные системы автотранспортных средств, М., 1972; Борисов С. М., Фрикционные муфты и тормоза строительных и дорожных машин, М., 1973; Крылов В. И., Клыков Е. В., Ясенцев В. Ф., Автоматические тормоза, М., 1973; Казаринов В. М., Иноземцев В. Г., Ясенцев В. Ф., Теоретические основы проектирования и эксплуатации автотормозов, М., 1968; Гавриленко Б. А., Минин В. А., Словников Л. С., Гидравлические тормоза, М., 1961; Иогансон Р. А., Индукторные тормоза, М. - Л., 1966.   М. П. Александров, Ю. К. Есеновский-Лашков, В. Г. Иноземцев, Е. В. Клыков. Под общей редакцией М. П. Александрова.