Спосіб керування питомими навантаженнями на набігаючій та збігаючій гілках гальмівної стрічки стрічково-колодкового гальма бурової лебідки

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний в стрічково-колодкових гальмах бурових лебідок. Відома гальмівна стрічка з рівномірним кроком встановлення на ній фрикційних накладок. Рівномірне розташування фрикційних накладок по дузі охоплення при нерівномірному розподілі зусиль натягу гальмівної стрічки, а отже і нерівномірному розподілі нормального навантаження на робочі поверхні фрикційних накладок, і як наслідок, питомих навантажень при взаємодії пар тертя, призводить до того, що найслабша ланка пари, тобто фрикційні накладки мають нерівномірне спрацювання. На набігаючій гілці стрічки вони зношуються значно швидше, ніж на збігаючій [1, аналог, Александров М.П., Лысяков А.Г., Федосеев В.Η. и др. Тормозные устройства (справочник). - М.: Машиностроение, 1985. - 308с. (рис.3.18, стр.121)]. Для досягнення деякого вирівнювання величини спрацювання робочих поверхонь фрикційних накладок, розміщених на набігаючій і збігаючій гілці гальмівної стрічки, було запропоновано встановлювати накладки на стрічці з нерівномірним їхнім розміщенням по дузі охоплення, збільшуючи крок встановлення накладок по напрямку від набігаючої гілки стрічки до збігаючої. Головним принципом, покладеним в основу визначення величини кроку між накладками, є деяке вирівнювання питомих навантажень між накладками двох гілок. В цьому випадку матеріал накладок буде використовуватися більш раціонально внаслідок зменшення тієї його кількості, яка йде у відходи [2, прототип, Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении. - Μ.: Машиностроение, 1965. - 675 с. (рис.127, стр. 206-207).] Головним недоліком даного способу є те, що він не дає відповіді на питання, в яких межах зміни питомих навантажень можна здійснювати розвантаження збігаючої гілки стрічки гальма, навантажуючи при цьому її набігаючу гілку. У порівнянні з аналогом і прототипом запропонований спосіб розміщених фрикційних накладок на гальмівній стрічці має наступні відмінні риси: є можливість цілеспрямованого керування перерозподілом питомих навантажень на набігаючій і збігаючій гілках стрічки за рахунок перестановлення фрикційних накладок із збігаючої гілки на набігаючу, виходячи зі значень коефіцієнтів взаємного перекриття (відношень) площ накладок набігаючої та збігаючої гілок гальмівної стрічки, які є пропорційними до навантажень на вказаних гілках стрічки; зменшується напружено-деформівний стан гальмівної стрічки і, як наслідок, контактна взаємодія пар тертя, зростають сили тертя і, як результат, збільшується гальмівний момент; забезпечується аналітичне визначення величини'зазорів між фрикційними накладками набігаючої і збігаючої гілок гальмівної стрічки за певними закономірностями; збільшується ресурс фрикційних накладок набігаючої гілки гальмівної стрічки за рахунок зменшення питомих навантажень, що діють на їхні робочі поверхні. Задачею даного винаходу є наукове обґрунтування і розробка способу керування перерозподілом питомих навантажень на гілках гальмівної стрічки стрічково-колодкового гальма бурової лебідки для підвищення ресурсу його фрикційних накладок. , Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі керування питомими навантаженнями на нагібаючій та збігаючій гілках гальмівної стрічки стрічково - колодкового гальма бурової лебідки в залежності від геометричних параметрів фрикційних накладок кута охоплення гальмівною стрічкою робочої поверхні гальмівного шківа в даних фрікційних вузлах гальма визначають прогнозоване відношення коефіцієнтів взаємного перекриття накладками, що встановлені на набігаючій і збігаючій гілках стрічки, робочої поверхні гальмівного шківа, яке дорівнює відношенню питомих навантажень, що виникають на робочих поверхнях накладок гілок, за величиною якого судять, на скільки повинно бути більше накладок на набігаючій гілці у порівнянні зі збігаючою гілкою гальмівної стрічки, після чого для встановлення різної кількості фрикційних накладок зі змінним кроком на гілках гальмівної стрічки на її кінцях розміщують по одній накладці, а в її середній частині - як мінімум дві накладки з мінімальним кроком між ними; при цьому крок між накладками на набігаючій гілці стрічки визначають за залежністю арифметичної прогресії, а на збігаючій - за залежністю геометричної прогресії, задаючись першим членом арифметичної прогресії і визначивши при цьому із сумарного зазору між накладками кожної гілки різницю і знаменник прогресій. Загальна кількість фрикційних накладок на гальмівній стрічці залежить від їхні х геометричних параметрів, а також від того, який кут охоплення гальмівною стрічкою робочої поверхні гальмівного шківа реалізується в даному стрічково-колодковому гальмі бурової лебідки. При визначенні кількості фрикційних накладок на набігаючій і збігаючій гілках гальмівної стрічки, які повинні бути встановлені зі змінним зазором, необхідно визначити коефіцієнт взаємного перекриття контактуючих пар тертя окремо для кожної з гілок стрічки. Коефіцієнт взаємного перекриття являє собою відношення контактних площ накладок і шківа (Α1 і А2) до кільцевої площі А0 , що о хоплюється ними к в зн = А1А 2 А2 0 ; к в зн = ' А1А'2 2 А01 де к взн, к взс - коефіцієнти взаємного перекриття пар тертя, що контактують, і які реалізуються набігаючою і збігаючою гілками гальмівної стрічки. Відношення к взн до к взс дорівнює відношенню питомих навантажень, що реалізуються на набігаючій (рн) і на збігаючій () гілках гальмівної стрічки. Отримане співвідношення (рн,/рс) вказує, на скільки фрикційних накладок повинно бути більше на набігаючій гілці у порівнянні зі збігаючою гілкою гальмівної стрічки. Спосіб встановлення фрикційних накладок зі змінним кроком на гілках гальмівної стрічки наведений на фіг.1а, б, в. Даний спосіб реалізується в три етапи. Перший етап полягає у встановленні по всій гальмівній стрічці фрикційних накладок, які окреслюють межу її набігаючої і збігаючої гілок. Згідно фіг.1 а на кінцях гальмівної стрічки 1 встановлюють фрикційні накладки 2 і 3, а також дві фрикційні накладки 4 в її середній частині з мінімальним зазором між ними. Встановлення фрикційних накладок 4 в середній частині стрічки 1 пов'язане з тим, що їхні поверхні першими починають взаємодіяти з робочою поверхнею гальмівного шківа (на кресленні не показаний). Другий етап полягає у визначенні змінного кроку між фрикційними накладками на набігаючій гілці стрічки за залежностями арифметичної прогресії. Спочатку згідно з фіг.1 б визначають кут охоплення (a 10) дугою, що залишилася на набігаючій гілці 5 360l a0 = 1 p D , де l – гальмівної стрічки 1 між накладками 2 і 4. Для цього використовують залежність вигляду відстань по дузі стрічки між накладками 2 і 4; D - діаметр гальмівної стрічки (D=dш+2hΗ); dш - діаметр гальмівного шківа; hH - товщина фрикційної накладки. В подальшому використовуємо значення ширини серійної фрикційної накладки і множимо цю величину на кількість накладок, які будуть розташована на куті a 1. Після чого від загальної довжини l набігаючої гілки 5 стрічки 1 віднімаємо довжину, яку займає намічена кількість накладок (n). Для розподілу довжини, що залишилася і яка припадає на змінні зазори між фрикційними накладками, використовуємо основні залежності арифметичної прогресії, але при цьому задаємося першим членом (a 1) прогресії. В подальшому, використовуючи властивість арифметичної 2 a + d(m - 1) Sm = 1 m 2 прогресії за залежністю (Sm - сумарна величина зазорів (m) між накладками набігаючої гілки стрічки; d - різниця прогресії); визначаємо різницю прогресії d. Змінні зазори між фрикційними накладками на набігаючій гілці гальмівної стрічки розраховуємо за залежністю а m1= аm1+d. Після чого вважаємо, що другий етап завершений. Третій етап полягає у визначенні змінного кроку між фрикційними накладками на збігаючій гілці стрічки за залежностями геометричної прогресії. Спочатку згідно з фіг.1 в визначають кут охоплення (a 20) дугою, що залишилася на збігаючій гілці 6 гальмівної стрічки 1 між накладками 4 і 3. Всі дії є аналогічними до розрахунку основних параметрів геометричної прогресії. При цьому враховуємо той факт, що останній член арифметичної прогресії, тобто величина зазору між передостанньою накладкою, що знаходиться на набігаючій гілці стрічки 1 та останньою 4, є першим членом (b1) геометричної прогресії. Використовуючи властивість геометричної прогресії, за формулою b1(qm1 - 1) q-1 (Sm - сума членів геометричної прогресії, що відповідає сумарному зазору між фрикційними накладками збігаючої гілки гальмівної стрічки; q - знаменник геометричної прогресії; m 1 - кількість змінних зазорів між фрикційними накладками збігаючої гілки гальмівної стрічки). Знаходимо числове значення знаменника геометричної прогресії. Після чого використовуємо залежність вигляду bm1=b1 ·qm1-1 , де bm1 , b1 останній і перший змінні зазори між 4-ою і 1-ою накладкою збігаючої гілки 6 стрічки 1 і між n-ою накладкою і накладкою 3. Перший змінний зазор між 4-ою і 1-ою накладкою збігаючої гілки 6 стрічки 1 визначаємо за залежністю вигляду b1=am-q, де аm - останній член арифметичної прогресії, тобто останній змінний зазор між передостанньою накладкою набігаючої гілки 5 і 4-ою накладкою її середньої частини. Таким чином, для цілеспрямованого перерозподілу питомих навантажень між набігаючою і збігаючою гілками гальмівної стрічки, виходячи з її експлуатаційної можливості, необхідно правильно задатися величиною тільки першого зазору між фрикційними накладками набігаючої гілки стрічки. Всі решта значень змінних зазорів між накладками визначаються розрахунковим шляхом. Для порівняння проаналізуємо роботу серійних стрічково-колодкових гальм бурових лебідок з рівномірним і змінним кроком встановлення фрикційних накладок на гальмівній стрічці (див. фіг.1 в). В серійному стрічково-колодковому гальмі з рівномірним розташуванням фрикційних накладок на гальмівній стрічці по мірі спрацювання їхніх робочих поверхонь початковий радіус кривини сталевої стрічки збільшується, проте зовнішній радіус накладок, що прилягають до гальмівної стрічки, залишається незмінним. Тому деформація сталевої стрічки відбувається тільки за рахунок ділянок стрічки, розташованих між накладками. І чим більшим буде крок між накладками, розташованими на гілках гальмівної стрічки, тим більшими будуть деформації її ділянок, тим більш повно реалізовуватиметься різниця натягів гілок стрічки Sн-Sc. При цьому площа взаємодії пар тертя, що контактують і сили тертя у фрикційних вузлах зростають, що зумовлює збільшення гальмівного моменту, що розвиває гальмо. Немалу роль в гальмі відіграє загальна деформація збігаючої гілки гальмівної стрічки. Крім цього, в лівій гальмівній стрічці бурової лебідки деформація є більшою на величину переміщення кінців балансира гальма, спричиненого його поворотом. Таким чином, реалізація способу керування перерозподілом питомих навантажень на гілках стрічки за рахунок змінних зазорів між накладками в стрічково-колодковому гальмі бурової лебідки дозволить покращити експлуатаційні параметри його фрикційних вузлів і суттєво збільшити ресурс фрикційних накладок. Джерела інформації, які взяті за основу при експертизі: 1. Александров М.П., Лысяков А.Г., Федосеев В.Н. и др. Тормозные устройства (справочник). - М.: Машиностроение, 1985. - 308 с. (рис.3.18, стр .121) - аналог. 2. Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении. - М.: Ма шиностроение, 1965. - 675с. (рис.127, стр.206-207). Sm =