Тормоз
Тормоз - устройство для замедления или остановки движения машины или транспортного средства, и для удержания его от возобновления движения.
Кинетическая энергия, теряющаяся движущейся частью, обычно преобразуется в тепло посредством трения. При рекуперативном торможении большая часть энергии возвращается и сохраняется в маховике, конденсаторе или преобразуется в переменный ток с помощью генератора, выпрямляется и сохраняется в батарее для последующего использования.
Первые тормозные системы применялись на гужевом транспорте. Лошадь разгоняла повозку до больших скоростей и сама не справлялась с ее остановкой. Первые механизмы тормозили само колесо посредством ручного рычага или системы рычагов. Деревянная колодка прижимала колесо, затормаживая его. В сырую погоду это было неэффективно. Тормозной механизм прошел серьезную эволюцию. Наибольшее развитие в разработке тормозных систем произошло с появлением автомобиля.
Первые автомобильные тормоза были барабанные, за много лет они не сильно изменились и широко используются до сих пор. Современные автомобили комплектуются более эффективными дисковыми тормозами.
Дисковые тормоза — не новое изобретение. В 1902 г. в Англии доктор Ланчестер запатентовал проект дискового тормоза. Эти тормоза устанавливались на одноименный автомобиль Lanchester с 1906 по 1914 г. Однако по причине низкой эффективности этих первых дисковых тормозов о них на время забыли. Первые автомобили имели один тормоз на заднюю ось.
Отдельные тормоза на каждое колесо появились в 20-х годах 20 века. Дисковые тормоза вернулись во время второй мировой войны и использовались в авиации, в конструкции посадочного шасси. В 1952 г. дисковые тормоза стали применять на спортивных автомобилях, а четыре года спустя – на серийных машинах. В 1958 г. первые диски появились на Citroen DS19. В США долгое время устанавливали дисковые тормоза на престижные и дорогие автомобили, и только в конце 60-х такие тормоза стали появляться на автомобилях более низкого класса.
Тормоза подразделяются по принципу действия на механические (фрикционные), гидравлические и электрические (электромагнитные, индукционные и т.д.). По конструктивному выполнению рабочих элементов различают тормоза колодочные, ленточные, дисковые, конические и др.
Наибольшее применение в машинах и механизмах (подъёмно-транспортные машины, механизмы станков, железнодорожные поезда) находят колодочные тормоза с внешними колодками, расположенными на качающихся рычагах, обычно диаметрально по отношению к тормозному барабану. В автомобилях применяются колодочные тормоза с внутренними колодками.
Конструктивные разновидности колодочных тормозов определяются главным образом рычажной системой и типом привода. В механизмах передвижения некоторых транспортных машин, железнодорожных вагонов и локомотивов применяются колодочные рельсовые тормоза, действие которых основано на прижатии тормозных колодок к рельсам. Эти тормоза особенно эффективны при экстренном торможении.
В ленточном тормозе вместо колодок используется гибкая лента, охватывающая барабан, что позволяет повысить момент трения, возрастающий с увеличением угла обхвата.
Ленточные тормоза находят применение в механизмах подъёма, передвижения и поворота подъёмно-транспортных машин. К недостаткам ленточных тормозов относятся значительное усилие, изгибающее вал тормозного барабана, неравномерность распределения давления и износа фрикционного материала по дуге обхвата, большее по сравнению с др. тормозами влияние изменения коэффициента трения на тормозной момент.
В дисковых тормозах момент трения создаётся в результате прижатия дисков, вращающихся вместе с валом механизма, к закрепленным дискам. Дисковыми тормозами можно получать высокие значения момента трения, возрастающего с увеличением числа дисков. Кроме того, эти тормоза отличаются компактностью, возможностью относительно лёгкой защиты их от окружающей среды (вплоть до герметизации). Недостатки — плохой отвод тепла от поверхностей трения, особенно в многодисковых тормозах. Дисковые тормоза находят применение в различных механизмах транспортных машин, металлообрабатывающих станков.
Перспективны дисково-колодочные тормоза, в которых трение создаётся 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 тормоза — относительно малый момент инерции диска (по сравнению с моментом инерции тормозного барабана колодочного или ленточного тормоза), что уменьшает нагрузку на двигатель при пуске механизма и кинетическую энергию, переходящую в теплоту при торможении. Такие тормоза особенно эффективны в системах торможения тяжёлых транспортных машин, например грузовых автомобилей.
В механизмах подъёмно-транспортных машин применяются грузоупорные тормоза, в которых тормозной момент создаётся под действием транспортируемого груза. Эти тормоза применяются в качестве спускных тормозов в подъёмных и стреловых лебёдках, а также как аварийные тормоза в эскалаторах. В грузоподъёмных машинах с ручным приводом используют так называемые безопасные рукоятки (грузоупорные тормоза 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 тормозах (ограничителей скорости), которые не допускают увеличения скорости движения механизма сверх заданной, но остановить механизм и груз не могут. Их используют для регулирования скорости спуска тяжёлых грузов в приводах различных подъёмников, конвейеров, в испытательных установках и т.п.
Различают несколько типов скоростных тормозов: центробежные, динамические (гидравлические), вихревые (индукционные), порошковые. Например, в центробежном тормозе при увеличении скорости движения сверх заданной возрастает центробежная сила вращающихся элементов тормоза, создающая давление на неподвижную часть тормозного устройства, в результате чего возникает необходимый тормозной момент.
Момент трения, создаваемый тормозом, зависит от усилия, с которым фрикционные элементы тормоза (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 тормозах используется эффект самоторможения, при котором сила трения, возникающая между трущимися поверхностями, способствует дополнительному сжатию этих поверхностей. Для обеспечения малых габаритных размеров тормозов и меньшей мощности его привода с одновременным получением больших тормозных моментов применяют фрикционные материалы, которые приклеивают или приклёпывают к рабочим элементам тормоза.
Для управления тормозом служит привод, который может быть механическим, гидравлическим, пневматическим, вакуумным, электромагнитным, электрогидравлическим, электромеханическим и т.п. При механическом управлении тормоза (обычно ручные тормоза автомобилей и др. транспортных машин) усилие управления передаётся от рычага или педали управления к рабочим элементам тормоза через систему тяг, рычагов, шарниров. При значительном удалении тормоза от места управления механический привод становится громоздким. Более совершенны гидравлическая система управления тормоза (например, в легковых автомобилях и подъёмных кранах) и пневматическая система (например, в грузовых автомобилях, автобусах, трамваях, железнодорожных поездах, шасси самолётов).
Пневматические и электропневматические системы привода тормоза , 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 железнодорожном подвижном составе.
При электрическом приводе тормоз используют специальные тормозные электромагниты постоянного или переменного тока, воздействующие на рычажную систему тормоза, а также электрогидравлические или электромеханические толкатели, которые представляют собой устройства, состоящие из преобразователя энергии с самостоятельным двигателем и толкателя со штоком, движущимся поступательно и соединённым с рычажной системой тормоза.
Толкатели тормоза 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 тормоза находят применение приводы от короткозамкнутого серводвигателя, соединённого с рычажной системой тормоза через зубчатую или кривошипную передачи.
Кроме торможения, осуществляемого описанными тормозами, применяют торможение электрическое и аэродинамическое, а также торможение, производимое в результате изменения режима работы двигателя машины (например, тормоз-замедлитель в автомобиле).
Кинетическая энергия, теряющаяся движущейся частью, обычно преобразуется в тепло посредством трения. При рекуперативном торможении большая часть энергии возвращается и сохраняется в маховике, конденсаторе или преобразуется в переменный ток с помощью генератора, выпрямляется и сохраняется в батарее для последующего использования.
Первые тормозные системы применялись на гужевом транспорте. Лошадь разгоняла повозку до больших скоростей и сама не справлялась с ее остановкой. Первые механизмы тормозили само колесо посредством ручного рычага или системы рычагов. Деревянная колодка прижимала колесо, затормаживая его. В сырую погоду это было неэффективно. Тормозной механизм прошел серьезную эволюцию. Наибольшее развитие в разработке тормозных систем произошло с появлением автомобиля.
Первые автомобильные тормоза были барабанные, за много лет они не сильно изменились и широко используются до сих пор. Современные автомобили комплектуются более эффективными дисковыми тормозами.
Дисковые тормоза — не новое изобретение. В 1902 г. в Англии доктор Ланчестер запатентовал проект дискового тормоза. Эти тормоза устанавливались на одноименный автомобиль Lanchester с 1906 по 1914 г. Однако по причине низкой эффективности этих первых дисковых тормозов о них на время забыли. Первые автомобили имели один тормоз на заднюю ось.
Отдельные тормоза на каждое колесо появились в 20-х годах 20 века. Дисковые тормоза вернулись во время второй мировой войны и использовались в авиации, в конструкции посадочного шасси. В 1952 г. дисковые тормоза стали применять на спортивных автомобилях, а четыре года спустя – на серийных машинах. В 1958 г. первые диски появились на Citroen DS19. В США долгое время устанавливали дисковые тормоза на престижные и дорогие автомобили, и только в конце 60-х такие тормоза стали появляться на автомобилях более низкого класса.
Тормоза подразделяются по принципу действия на механические (фрикционные), гидравлические и электрические (электромагнитные, индукционные и т.д.). По конструктивному выполнению рабочих элементов различают тормоза колодочные, ленточные, дисковые, конические и др.
Наибольшее применение в машинах и механизмах (подъёмно-транспортные машины, механизмы станков, железнодорожные поезда) находят колодочные тормоза с внешними колодками, расположенными на качающихся рычагах, обычно диаметрально по отношению к тормозному барабану. В автомобилях применяются колодочные тормоза с внутренними колодками.
Конструктивные разновидности колодочных тормозов определяются главным образом рычажной системой и типом привода. В механизмах передвижения некоторых транспортных машин, железнодорожных вагонов и локомотивов применяются колодочные рельсовые тормоза, действие которых основано на прижатии тормозных колодок к рельсам. Эти тормоза особенно эффективны при экстренном торможении.
В ленточном тормозе вместо колодок используется гибкая лента, охватывающая барабан, что позволяет повысить момент трения, возрастающий с увеличением угла обхвата.
Ленточные тормоза находят применение в механизмах подъёма, передвижения и поворота подъёмно-транспортных машин. К недостаткам ленточных тормозов относятся значительное усилие, изгибающее вал тормозного барабана, неравномерность распределения давления и износа фрикционного материала по дуге обхвата, большее по сравнению с др. тормозами влияние изменения коэффициента трения на тормозной момент.
В дисковых тормозах момент трения создаётся в результате прижатия дисков, вращающихся вместе с валом механизма, к закрепленным дискам. Дисковыми тормозами можно получать высокие значения момента трения, возрастающего с увеличением числа дисков. Кроме того, эти тормоза отличаются компактностью, возможностью относительно лёгкой защиты их от окружающей среды (вплоть до герметизации). Недостатки — плохой отвод тепла от поверхностей трения, особенно в многодисковых тормозах. Дисковые тормоза находят применение в различных механизмах транспортных машин, металлообрабатывающих станков.
Перспективны дисково-колодочные тормоза, в которых трение создаётся 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 тормоза — относительно малый момент инерции диска (по сравнению с моментом инерции тормозного барабана колодочного или ленточного тормоза), что уменьшает нагрузку на двигатель при пуске механизма и кинетическую энергию, переходящую в теплоту при торможении. Такие тормоза особенно эффективны в системах торможения тяжёлых транспортных машин, например грузовых автомобилей.
В механизмах подъёмно-транспортных машин применяются грузоупорные тормоза, в которых тормозной момент создаётся под действием транспортируемого груза. Эти тормоза применяются в качестве спускных тормозов в подъёмных и стреловых лебёдках, а также как аварийные тормоза в эскалаторах. В грузоподъёмных машинах с ручным приводом используют так называемые безопасные рукоятки (грузоупорные тормоза 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 тормозах (ограничителей скорости), которые не допускают увеличения скорости движения механизма сверх заданной, но остановить механизм и груз не могут. Их используют для регулирования скорости спуска тяжёлых грузов в приводах различных подъёмников, конвейеров, в испытательных установках и т.п.
Различают несколько типов скоростных тормозов: центробежные, динамические (гидравлические), вихревые (индукционные), порошковые. Например, в центробежном тормозе при увеличении скорости движения сверх заданной возрастает центробежная сила вращающихся элементов тормоза, создающая давление на неподвижную часть тормозного устройства, в результате чего возникает необходимый тормозной момент.
Момент трения, создаваемый тормозом, зависит от усилия, с которым фрикционные элементы тормоза (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 тормозах используется эффект самоторможения, при котором сила трения, возникающая между трущимися поверхностями, способствует дополнительному сжатию этих поверхностей. Для обеспечения малых габаритных размеров тормозов и меньшей мощности его привода с одновременным получением больших тормозных моментов применяют фрикционные материалы, которые приклеивают или приклёпывают к рабочим элементам тормоза.
Для управления тормозом служит привод, который может быть механическим, гидравлическим, пневматическим, вакуумным, электромагнитным, электрогидравлическим, электромеханическим и т.п. При механическом управлении тормоза (обычно ручные тормоза автомобилей и др. транспортных машин) усилие управления передаётся от рычага или педали управления к рабочим элементам тормоза через систему тяг, рычагов, шарниров. При значительном удалении тормоза от места управления механический привод становится громоздким. Более совершенны гидравлическая система управления тормоза (например, в легковых автомобилях и подъёмных кранах) и пневматическая система (например, в грузовых автомобилях, автобусах, трамваях, железнодорожных поездах, шасси самолётов).
Пневматические и электропневматические системы привода тормоза , 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 железнодорожном подвижном составе.
При электрическом приводе тормоз используют специальные тормозные электромагниты постоянного или переменного тока, воздействующие на рычажную систему тормоза, а также электрогидравлические или электромеханические толкатели, которые представляют собой устройства, состоящие из преобразователя энергии с самостоятельным двигателем и толкателя со штоком, движущимся поступательно и соединённым с рычажной системой тормоза.
Толкатели тормоза 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 тормоза находят применение приводы от короткозамкнутого серводвигателя, соединённого с рычажной системой тормоза через зубчатую или кривошипную передачи.
Кроме торможения, осуществляемого описанными тормозами, применяют торможение электрическое и аэродинамическое, а также торможение, производимое в результате изменения режима работы двигателя машины (например, тормоз-замедлитель в автомобиле).
Категория: Подвеска