لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 33
ترمزهای غلتکی
(c) ظرفیت نیرو:
(d) مقدار اندازه (s) که باعث می شود ترمز خود به خود قفل کند.
داریم: سرعت 250rpm است.a=500mm c=150mm s=25mm r=200mm w=60mm =270
راه حل:
a) در مسائل استفاده از Eq. (13.45) ما داریم:
F1 = wrpmax = (0..06)(0.2)(375) = 4.5kN
با بکار بردن Eq. (13.44)
F=
بنا بر این معادله Eq.(13.42) ارائه میدهد که T = (4.5-1.095)(0.2) = 0.681 kN. m.
b) با معادله Eq. (13.46) داریم:
C) از معادله1.15) Eq .( داریم:
d) با استفاده از معادله13.46) Eq. ( ما داریم Fa = 0 برایs=150(1.095)/4.5=16.5mm
تفسیر: ترمز خود قفل شونده است اگر s>36.5mm باشد.
13-13- ترمزهای غلتکی با کفشک کوتاه
این ترمز شامل کفشک کوتاه است که بر روی یک غلتک گردان توسط یک اهرم فشار داده شده است. طرح شماتیک این ترمز در شکل 20-13 ارائه شده است. از آنجایی که بعنوان کفشک نسبتاً کوچک است، توزیع فشار یکنواخت می تواند بین غلتک و کفشک صورت بگیرد به دنبال آن نیروی نرمال و نیروی اصطکاک بر مرکز محل تماس داده شده و بر آن اثر می کند. سطح طراحی شده A برای کفشک از حاصلضرب پهنای آن در طول وتر ترسیم شده روی آن تحت کمان و به میزان شعاع غلتک بدست می آید. براساس شکل این طرح، داریم، و نیروی نرمال وارده بر کفشک برابر است با:
از قبل داریم:
نیروی نرمال = Fn
حداکثر فشار بین غلتک و کفشک = Pmax
شعاع غلتک = r
زاویه برخورد =
پهنای کفشک = w
مقدار نیروی اصطکاک برابر با f Fn است. مجموع گشتاورهای حول نقطه O برای یک نمودار ایستایی در غلتک از مجموع ظرفیت و توان گشتاور برای ترمزگیری بصورت زیر بدست می آید.
- T = f Fnr
کمیت f نشان دهنده ضریب اصطکاک است. اکنون اهرم را بصورت ایستا و پایدار در نظر می گیریم با احتساب گشتاورهای حول A داریم:
مطالب قبلی در ارتباط نیروی محرکه بشرح زیر است:
که در آن b , a و c نشان دهنده فواصل در شکل 20-13 هستند.
- ترمزهای قفل شونده خودکار و دارای نیروی خودکار
برای ترمزی با جهت چرخش نشان داده شده در شکل، گشتاور نیروی اصطکاک برای اعمال نیرو کفشک و غلتک بکار می رود این امر سبب تحریک شدن خودکار می شود. اگر b=fc یا b<fc. نیروی برای فعال کردن ترمز لازم است به مقدار 0 یا منفی برسد. در صورتی ترمز، قفل شونده خودکار نامیده می شود که
ترمز قفل شونده خودکار نیاز به کفشک برای تماس با غلتک دارد تا بتواند غلتک را در خلاف جهت چرخش بارگذاری کند. ویژگی نیروی خودکار مفید است اما تأثیر قفل شوندگی خودکار معمولاً نامطلوب و غیر قابل انتظار است. برای اطمینان از عملکرد بهتر تأثیر نیروی خودکار در برابر قفل شوندگی خودکار، مقدار b باید حداقل 25-50% بیشتر از fc باشد. توجه کنید که اگر چرخش غلتک ترمز خلاف جهت آنچه در شکل 20-13 نشان داده شده باشد علامت fc در رابطه (49-13) مشخص شده و ترمز دارای نیروی خودکار می شود. همین طور اگر محور در طرف دیگر مسیر عملکرد f Fn باشد. چنانکه توسط خط چین در شکل نشان داده شده نیروی اصطکاک برداشته شدن از روی کفشک دارد. در این حالت دارای نیروی خودکار نمی باشد. هر دو وضعیت محور بحث شد که اگر جهت چرخش معکوس شد، محور نیز معکوس می شود.
مطالعه مورد 13-2 طرح ترمز از یک ماشین برش با سرعت بالا:
یک ترمز با کفشک کوچک در یک drum استفاده شده است که توسط تغییر مرکزی یا شفت با سرعت بالا کلید می شوند که در شکل 13.9 نشان داده شده است. قرقره راه اندازی شده با آن تغییر کلید می شود برای جزئیات رجوع شود به مطالعه نمونه 13-1 . نیروی تحریکی Fa را تعیین کنید.
فرضیات: مواد کفشک ترمز با آسبست مدل سازی شده است این drum ازآهن ساخته شده است. لاستیکهای آستر در مقابل سطح صاف drum خشک کار میکند.
داریم. شعاع drum: r=3in . T=2701b.in.. گشتاور a=12in. b=1.2in. d=2.5in. w=1.5in., در جدول 13.11 pmax=200psi , و p=0.35
عوامل لازم کفشک خود تحریک شونده باشد
راه حل: نیروی نرمال در حال استفاده ازEq.(13.48) بدین صورت است.
زاویه ثابت با معادله Eq.(13.47) بکار میرود و بنابر این:
نیروی تحریکی از معادله Eq.(13.49) با d=c به شرح زیر بدست می آید:
تفاسیر= در حالیکه <45 ترمزdrum با کفشک تو یک تقریب زده میشود.
یک مقدار منفی Fa به مفهوم ترمزی است که خود انرژی دهنده است که این عامل ضروری است.
طراحی یک ترمز Drum کفشک طویل :
یک ترمز کفشک بلند با یک مکانیسم تحریک شده که یک نیروی را استخراج می کند تعیین کنید .
(a) ماکزیمم فشار
(b) گشتاور ظرفیتهای نیرو
شکل 13.22 مثال 13.8
تصمیم طراح : آستر یک آزبست قالبی بوده که دارای ضریب اصطکاک f=0.35 و عرض w=75mm است .
راه حل : زاویه تماس یا رادیان است از ژنومتری است بنابراین
به صورتی که
(a) در میان استفاده از معادله (13.53)
با بکاربردن معادله (13.55) ما بنابراین داریم
() با استفاده از معادله (13.57)
با معادله (1015) نیروی مرتبط بدین صورت است .
14-13- ترمزهای غلتکی دارای کفشک بلند
وقتی زاویه تماس بین کفشک و غلتک حدود 0 45 یا بیشتر باشد، روابط کفشک کوتاه دارای نتایج نادرست و همراه با خطا خواهند بود. اکثر ترمزهای کفشکی می تواند زاویه تماسی 0 90 یا بیشتر داشته باشند. بنابراین برای این حالت تحلیل دقیق تری لازم است. مسأله اصلی مربوط به تعیین توزیع فشار است. تحلیلی که شامل اثرات انحراف است. پیچیده بوده و در اینجا قابل طرح نیست. در این حالت از فرض ساده سازی استفاده می کنیم: فشار مستقیماً بر حسب فاصله از محور کفشک تغییر می کند. این امر معادل با آن است که بگوییم سایش و تماس دقیقاً محصول فشار و سرعت است.
- ترمزهای غلتکی دارای کفشک بلند خارجی
شکل 21-13 این ترمز را نشان می دهد، فشار P در نقطه ای دلخواه تحت زاویه و متناسب با وارد می شود وقتی C ثابت است، P مستقیماً برحسب تغییر می کند. در نتیجه داریم:
شکل 13.21
که در آن Pmax = حداکثر فشار بین لنت ترمز و غلتک است و مساوی حداکثر مقدار است. براساس شکل هندسی آن داریم:
با توجه به رابطه (52-13)، حداکثر فشار در محلی که دارای است، رخ می دهد، ترمزهای دارای کفشک بلند خارجی اکثراً برای , , طراحی می شوند که در آن زاویه تماس است. فرض کنید w پهنای لنت ترمز باشد. آنگاه سطح یک جزء کوچک توسط شعاع دارای زاویه بریده شده و برابر خواهد بود. با ضرب فشار P و بازوی و انتگرال گیری بر روی کل کفشک گشتاور نیروهای نرمال، Mm و حول محور A اعمال شده داریم:
و از آن داریم:
به روشی مشابه، گشتاور نیروهای اصطکاکی Mf و حول A بصورت زیر نوشته می شود.
اکنون با جمع کلیه گشتاورها حول نقطه محوری A ، نیروی محرکه بصورت زیر بدست می آید.
در این رابطه، علامت بالا برای ترمز فعال شونده خودکار و علامت پائین برای ترمز غیر فعال شونده خودکار است.
قفل شدن خودکار زمانی رخ می دهد که:
(13.56)
چنانکه قبلاً اشاره شد، اغلب تمایل داریم تا فعال شدن خودکار کفشک ترمز را شاهد باشیم نه قفل شدن خودکار آن را. این امر را می توان توسط تخصیص مقدار بیش از 0.7 برای انجام داد. توان و ظرفیت گشتاور در ترمزگیری توسط یافتن مقادیر گشتاورهای نیروهای اصطکاکی حول مرکز غلتک O بدست آورد با این کار داریم:
و از آن خواهیم داشت:
در نتیجه، عکس العملهای پین (میله) در A و O را می توان براحتی توسط روابط مربوط به نیروی عمودی و افقی بدست آورد. توجه کنید که معکوس شدن جهت چرخش سبب تغییر علامت عبارتهایی می شود که دارای ضریب اصطکاک در روابط قبلی هستند.
یک ترمز کفشک بلند با یک مکانیسم تحریک شده که یک نیروی را استخراج می کند تعیین کنید .
(a) ماکزیمم فشار (b) گشتاور ظرفیتهای نیرو
شکل 13.22 مثال 13.8
تصمیم طراح : آستر یک آزبست قالبی بوده که دارای ضریب اصطکاک f=0.35 و عرض w=75mm است .
راه حل : زاویه تماس یا رادیان است از ژنومتری است بنابراین
به صورتی که
(a) در میان استفاده از معادله (13.53)
با استفاده از معادله 13.54
با بکاربردن معادله (13.55) ما بنابراین داریم
() با استفاده از معادله (13.57)
با معادله (1015) نیروی مرتبط بدین صورت است
ترمزهای غلتکی با کفشک بلند داخلی
شکل 23-13 این ترمز را نشان می دهد. این نوع ترمز دارای کاربرد گسترده در اتومبیل است. طبق شکل می بینیم که دو محور کفشک در اطراف پینها تکیه گاه قرار دارند. و در جهت خلاف سطح داخلی غلتک نیرو اعمال می کنند این امر توسط یک پیستون که در انتهای سیلندر چرخ هیدرولیک قرار گرفته، صورت می گیرد. نیروهای عمل کننده و محرکه بصورت هیدرولیکی و توسط پیستونها اعمال می شوند. خاصیت فنری با برگشت پذیری نرم برای وارد شدن بر کفشک بکار می رود. هر بادامک بعنوان یک عامل توقف بکار می رود و برای حداقل فاصله بین کفشک و غلتک استفاده می شود. روش تحلیل و عبارتهای حاصله برای ترمزهای داخلی به همراه ترمزهای غلتکی خارجی دارای کفشک بلند مورد بحث قرار گرفت. روابط (51-13) تا (54-13) برای ترمزهای غلتکی دارای کفشک داخلی اعمال می شوند. توجه کنید که پاسخ مثبت برای Mn نشان دهنده گشتاور پادساعتگرد حول A در کفشک چپ یا ساعتگرد حول B در کفشک طرف راست است. مقادیر مثبت یافتن برای گشتاور اصطکاکی Mf باید به روش مشابه برای ترمز دارای کفشک خارجی نیز محاسبه شوند. بطور نمونه در شکل 23-13 کفشک چپ بصورت فعال شونده خودکار و کفشک راست غیر فعال شونده است. جهت چرخش باید معکوس شود. کفشک راست باید فعال شونده خودکار و کفشک چپ نباید این چنین باشد. برای نیروی عمل کننده مطرح شده، توان و ظرفیت ترمزگیری با دو کفشک فعال شونده خودکار بیشتر از حالت استفاده از یک کفشک است. بعنوان مثال ترمزهای اتومبیل از این نوع بوده و در نتیجه دارای قدرت ترمزگیری بیشتر می باشند. اخیراً ترمزهای دیسکی نوع گاز انبری مطرح شده اند که در بخش 10-13 مطرح شده اند. و جایگزین ترمزهای غلتکی شده اند بدین ترتیب مسافران اتومبیل احساس راحتی بیشتری می کنند.
15-13- جذب انرژی و خنک سازی
قانون اول در ترمز، جذب انرژی و خارج کردن حرارت حاصله بدون افزایش دمای بیش از حد است. کلاچها انرژی را جذب کرده و حرارت را با سرعت آهسته تری از دست می دهند این حرارت در اثر برخورد و تماس دو سطح ایجاد می شود. کیفیت و چگونگی دفع حرارت به عواملی نظیر اندازه، شکل و وضعیت سطح قطعات مختلف وابسته است. واضح است که هر چه سطح تماس بیشتر باشد و جریان هوای بهتری برقرار باشد، این ابزار بهتر خنک می شود. علاوه بر آن زمان ترمزگیری و فواصل زمانی بین آنها می تواند بر میزان دما، تأثیرگذار باشد. با افزایش دما در قسمت ترمز ضریب اصطکاک آن کاهش می یابد. در نتیجه میزان کارآیی آن بشدت کاهش می یابد. توان و گشتاور ترمزگیری بدین ترتیب به ویژگیهای مواد بکار رفته و توانایی این بخش در خارج کردن حرارت وابسته است. بدین ترتیب برای ایجاد یک عملیات ترمزگیری مطلوب باید از افزایش بیش از حد حرارت و تجهیزات ترمز جلوگیری شود.
منابع انرژی
رابطه انرژی به نوع حرکت وسیله وابسته است. اگر فرض کنیم وزن وسیله w و جرم و مکان اینرسی این جرم حول محور دوران I باشند. منابع انرژی که از طریق تجهیزات و بدنه و توسط کلاچ یا ترمز جذب می شوند نقش مهمی را ایفا می کنند. انرژی جنبشی حاصله در اثر حرکت برابر است با:
انرژی جنبشی در اثر چرخش برابر است با:
انرژی پتانسیل برابر است با:
در این رابطه V = سرعت و سرعت زاویه و h = فاصله (طول) عمودی هستند. برای آشکار شدن میزان وابستگی ترمزها به انرژی جنبشی و پتانسیل به شکل 4-1 مراجعه کنید. در آنجا بیان شد که جرثقیل دارای جرم m و وزن انتقال دهنده w در مدت زمان t1 با سرعت v1 به ارتفاع h1 و محورهای چرخ دنده دارای مکان اینرسی I دوار با سرعت زاویه ای است. محورها باید با سرعتهای متفاوت بچرخند. اگر در زمان t1 ترمز داخلی اعمال شود، در زمان t2 مقادیر به v2 , , h2 کار انجام شده توسط اصطکاک در حال چرخش اصطکاک تکیه گاه (یاتاقان) و مقاومت هوا است و wm کار انجام شده توسط موتور محرک است طبق قانون بقای انرژی لازم است که کل کار برابر با تغییر در انرژی باشد:
در اینجا نتیجه بدست آمده مربوط به ضرب مکان های اینرسی مختلف است که در سرعتهای زاویه ای مختلف بدست آمده اند. زمان لازم برای ترمزگیری تا توقف، کند شدن حرکت یا نگهداشتن سرعت در مقداری معین توسط حل کردن رابطه مربوط به wb بدست می آید. این رابطه، انرژی مکانیکی تبدیل شده به حرارت در اثر ترمز را محاسبه کرده و میزان افزایش دما را پیش بینی می کند. توجه کنید که در بسیاری از ماشین آلات نظیر جرثقیل وینچ و بالابر، wr و wm نادیده گرفته می شود. به روشنی می توان دریافت با اعمال آنها در محاسبات، نتایج دقیق تری بدست خواهد آمد و می توان طراحی ترمز با ایمنی بیشتر را انجام داد.
این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
دانلود تحقیق کامل درمورد ترمزهای غلتکی
