По конструктивному исполнению тормоза делятся на радиальные и осевые. Радиальные, в свою очередь, подразделяются на колодочные и ленточные, а осевые — на дисковые и конусные.

По характеру работы тормоза могут быть стопорными — для остановки механизма — и спускными — для ограничения скорости спуска.

Тормоза бывают открытого и закрытого типов. Открытым называется такой тормоз, который срабатывает при нажатии на тормозную педаль, а нормально не оказывает какого-либо сопротивления работе механизма, с которым он связан. Закрытым или замкнутым называется тормоз, нормально находящийся в закрытом состоянии, препятствующем движению связанного с ним механизма до тех пор, пока не будет нажат рычаг тормоза. При этом тормоз открывается и связанный с ним механизм получает возможность работать.

Подъемные механизмы кранов оборудованы закрытыми (замкнутыми) тормозами — нормально механизмы заторможены, тормоз снимается только при включении двигателя. Механизмы подъема кранов, транспортирующих раскаленный металл, взрывчатые и ядовитые вещества и кислоты, должны иметь два тормоза, действующие независимо друг от друга. При отключении двигателя тормоз автоматически закрывается, вследствие чего груз повисает в воздухе. На механизмах передвижения крана также ставят закрытые тормоза. Поглощая инерцию движущихся частей, они тем самым способствуют сокращению пути их движения после остановки двигателя.

Тормоза закрытого типа на кранах применяют в связи с тем, что они надежнее открытых и их неисправность легко обнаружить. Тормоза открытые иногда устанавливают на кранах в дополнение к закрытым в качестве вспомогательных тормозов для более быстрой и точной остановки механизмов передвижения.

Управление последними производится с помощью ручного рычага или ножной педали. Процесс торможения в этом случае можно регулировать. В зависимости от силы нажатия на рычаг тормоза тормозящие усилия могут быть сильнее и слабее. Такой тормоз называется оперативным.

Для автоматического размыкания тормозов закрытого типа служат тормозные электромагниты или электромеханические и электрогидравлические толкатели.
Наибольшее распространение в крановых механизмах получили колодочные тормоза. Тормозное усилие в них создается сжатой пружиной или специальным тормозным грузом. Пружинное замыкание тормозов более совершенно, чем грузовое. Осадкой пружины можно точно отрегулировать силу нажатия колодок на тормозной шкив, торможение будет плавным и быстрым, без толчков.

При грузовом замыкании время торможения увеличивается, торможение происходит с толчками, регулировка нажатия за счет перемещения груза по рычагу не всегда может быть точной и удобной.

Колодочные тормоза состоят из чугунного или стального шкива и чугунных или стальных колодок, зажимающих в случае надобности шкив и тормозящих его движение. Тормоза делают с двумя колодками, расположенными по обеим сторонам шкива для равномерного распределения нагрузки на его вал. Тормозной шкив устанавливают всегда до редуктора, т. е. там, где частота вращения шкива выше, а усилие меньше. В связи с этим для торможения требуется меньшее усилие, чем при размещении шкива после редуктора.

В качестве тормозного шкива используют муфту, соединяющую электродвигатель с редуктором. Тормоз устанавливают так, чтобы его колодки зажимали ту половину муфты, которая соединена с редуктором, а не с двигателем.

Если тормозить половину муфты, соединенную с двигателем, то в случае среза соединительных болтов муфты будет заторможен только двигатель, а не механизм. Надежность работы тормоза при этом будет меньше. Хотя срез болтов соединительной муфты происходит очень редко, для полной безопасности работы необходимо предусмотреть все возможные поломки частей крана и сделать его работу устойчивой и безаварийной.

Груз, замыкающий тормоз, должен быть укреплен на рычаге так, чтобы исключалась возможность его падения или самопроизвольного смещения. При использовании пружин тормоз должен замыкаться усилием сжатой пружины. Пружину размещают в гильзе или снабжают центрирующим стержнем. Тормоз должен быть защищен от попадания на тормозной шкив влаги или масла. На поверхность тормозных колодок приклепывают специальную тормозную ленту, увеличивающую трение между колодкой и шкивом.

Устройство колодочного тормоза с короткоходовым электромагнитом типа ТКП (постоянного тока) приведено на рис. 2.34, а колодочного тормоза с грузовым замыканием и длинноходовым электромагнитом типа КМТ (переменного тока) — на рис. 2.35.

В ленточных тормозах торможение шкива осуществляется за счет силы трения, возникающей между трущимися поверхностями шкива и ленты тормоза при нажиме тормозного рычага. Применяются они реже колодочных из-за того, что при их работе возникают значительные добавочные усилия, изгибающие вал тормозного шкива (рис. 2.36).

Рис. 2.34. Колодочный тормоз с короткоходовым электромагнитом постоянного тока типа ТКП

Рис. 2.35. Колодочный тормоз с грузовым замыканием и длиннохо-довым электромагнитом переменного тока типа КМТ

Рис. 2.36. Ленточный тормоз с тормозным электромагнитом

Различают простые, дифференциальные и суммирующие ленточные тормоза. В простом тормозе один конец тормозной ленты крепится неподвижно на шарнире, а другой — к подвижному рычагу. Изменяя положение рычага, регулируют усилие торможения. Тормоза этого типа могут быть многообхватными, т. е. лента может иметь несколько витков. Принцип работы их такой же, как и обычных тормозов. Простой ленточный тормоз при изменении направления вращения шкива будет развивать меньшее тормозное усилие.

В суммирующем тормозе оба конца тормозной ленты укреплены на тормозном рычаге на равных расстояниях от оси вращения рычага. Статический момент груза равен сумме моментов натяжений концов ленты. Этот вид тормоза может хорошо работать и при изменении направления тормозного шкива.

В двухленточном тормозе типа ТЛП с короткоходовым электромагнитом постоянного тока (рис. 2.37) усилие, изгибающее вал тормозного шкива, незначительно. Размыкание тормоза происходит быстро, так как якорь электромагнита имеет малый ход — всего 1 мм.

Рис. 2.37. Двухленточный тормоз типа ТЛП

Большой угол обхвата шкива тормозной лентой (320°) дает большие тормозные усилия при малых удельных давлениях, поэтому срок службы тормозной ленты значительный. Толщина ленты 2—5 мм, ширина 100—200 мм. В качестве материала ленты используют сталь 45.

К ленте прикрепляют тормозную накладку для увеличения трения. В качестве тормозных накладок в крановых тормозах применяют тормозную асбестовую ленту типа А, пропитанную битумом, ленту типа Б, пропитанную маслом, и вальцованную ленту, приготовленную из асбестовой крошки и каучука с добавлением серы с последующей вулканизацией. Тормозная лента должна обладать высоким коэффициентом трения, сохранять тормозные качества при нагреве во время работы, мало изнашиваться, хорошо обрабатываться.

Лента типа А имеет коэффициент трения по металлу 0,37 и допускает нагрев до 200 °С. Для ленты типа Б эти значения равны соответственно 0,35 и 175 °С, а для вальцованной ленты — 0,42 и 220 °С. Вальцованная лента износоустойчива. Срок службы такой ленты в два-четыре раза больше, чем ленты типов А и Б.

Тормозные накладки крепят к тормозам чаще всего латунными или медными заклепками с потайной головкой. Головку заклепки заглубляют на половину толщины ленты.

Тормозным устройством называют механизм, предназначенный для остановки кранового механизма, а также для надежного удержания груза в поднятом состоянии. В некоторых случаях тормоза используют также для регулирования скорости подъема и опускания груза. Основное назначение тормозов заключается в создании сил сопротивления перемещению кранового механизма.

В мостовых электрических кранах применяют колодочные и дисково-колодочные тормоза. В колодочных тормозах тормозные колодки прижимаются к наружной поверхности тормозного шкива. В дисково-колодочных тормозах тормозные колодки выполнены плоскими и прижимаются они к торцовым поверхностям диска.

Тормоза мостовых электрических кранов замкнуты, т. е. их колодки прижаты к тормозному шкиву или диску в нормальном состоянии, когда отключен приводной двигатель механизма и привод тормоза (п. 125 Правил). Усилие замыкания тормоза (усилие прижатия колодок к шкиву или диску) создается постоянно действующей внешней силой предварительно сжатой замыкающей пружины. Эти тормоза размыкаются, освобождая механизмы крана, только при включении привода тормоза одновременно с включением приводного двигателя механизма. Крановые тормоза приводятся в действие автоматически при отключении приводного двигателя механизма. Тормоза механизмов мостовых электрических кранов не создают сил сопротивления при работе механизма, а стопорят механизм только в конце движения при отключении от электрической сети приводного двигателя и удерживают механизм на месте при стоянке.

Колодка прижимается к тормозному шкиву под действием усилия замыкающей пружины. Это усилие зависит от степени поджатая, т. е. осадки пружины. При производстве тормозов применяют материалы, которые позволяют изготовлять замыкающие пружины с приблизительно одинаковыми характеристиками. От длины пружины в сжатом состоянии зависит усилие, которое она создает. Регулируя длину пружины в сжатом состоянии, машинист может увеличивать или уменьшать усилие прижатия колодок к тормозному шкиву.

Коэффициент трения р, зависит от свойств материалов, из которых изготовлены тормозные колодки и шкив, а также от состояния поверхности трения тормозного шкива — наличие смазочного материала, влаги, ржавчины, рисок и канавок. Для повышения стабильности и коэффициента трения и увеличения срока службы тормоза тормозные шкивы подвергают термической обработке, чаще всего закалке токами высокой частоты до твердости не менее HRC 35. Тормозные колодки снабжают фрикционными накладками, изготовленными из смеси асбестовой ваты с различными каучуками или смолами. Такие накладки обладают стабильным и высоким значением коэффициента трения (n = 0,3-f-0,5). Таким образом, при работе тормоза сила трения создается при прижатии фрикционных накладок к термообработанной поверхности трения тормозного шкива.

При торможении кинетическая энергия движущегося механизма преобразуется в тепловую энергию нагрева поверхности трения тормоза. В тяжелом и весьма тяжелом режимах работы мостового крана температура поверхности трения тормоза может достигать 200° С и более. Одним из недостатков фрикционных накладок крановых колодочных тормозов является то, что при сильном нагреве коэффициент трения накладки по шкиву начинает уменьшаться. При этом пропорционально уменьшается сила трения и увеличивается путь торможения, что может привести к аварии крана. По этой причине нельзя использовать кран в режиме, более тяжелом, чем режим, указанный в паспорте крана. Фрикционные накладки быстро изнашиваются, если усилие их прижатия к тормозному шкиву превышает заданное значение. Поэтому давление между фрикционными накладками на каучуковой основе и тормозным шкивом не должно быть больше 0,5—0,6 МПа.

При работе тормоза в результате действия сил трения возникает тормозной момент. Тормозной момент зависит от силы трения и диаметра тормозного шкива. С увеличением диаметра шкива при одинаковых усилиях прижатия колодок к шкиву и коэффициенте трения тормозной момент увеличивается. Поэтому на разных крановых механизмах установлены тормоза с разными диаметрами тормозных шкивов.

Для полной остановки и удержания механизма или поднятого груза в неподвижном состоянии необходимо, чтобы тормозной момент тормоза был больше крутящего момента, создаваемого приводным двигателем механизма или весом поднятого груза. Превышение тормозного момента по сравнению с крутящим называют коэффициентом запаса торможения. Коэффициент запаса торможения задается при проектировании крана.

В зависимости от скорости начала торможения, тормозного момента и массы крана или поднимаемого груза грузовая тележка, кран или груз при торможении будут проходить до полной остановки определенный путь, который называют тормозным путем.

Рис. 84. Крановый двухколодочный тормоз с электромагнитом переменного тока:

Для кранов, работающих на постоянном токе, применяют тормоза с приводом от электромагнита типа МП (рис. 85), а для кранов, работающих на переменном токе,— тормоза с приводом or электромагнита типа МО-Б (см. рис. 84,6) или от электрогидравлического толкателя (рис. 86). Колодочный тормоз с приводом от электромагнита работает следующим образом. При включении контроллера электрический ток поступает одновременно в обмотки приводного двигателя механизма и в катушку (см. рис. 84, б) сердечника приводного электромагнита тормоза. В результате вокруг катушки сердечника образуется электромагнитное поле, под действием которого якорь электромагнита прижимается к сер- дечнику и нажимает на конец штока. В электромагнитах типа МП якорь движется поступательно, а в электромагнитах типа МО-Б поворачивается относительно шарнира крепления якоря на сердечнике. Шток, перемещаясь, Сжимает главную пружину. Тормозные рычаги, освободившись от действия главной пружины, повернутся, и тормозные колодки освободят тормозной шкив. При выключении контроллера прекратится подача электрического тока в катушку сердечника электромагнита, магнитное поле вокруг катушки исчезнет, и якорь отпадет от сердечника. Главная пружина не будет удерживаться в сжатом состоянии якорем электромагнита и повернет тормозные рычаги, прижав колодки к тормозному шкиву.

Рис. 85. Крановый двухколодочный тормоз с электромагнитом постоянного тока

В тормозах с приводом от электрогидравлического толкателя (рис. 86, а) на одном из тормозных рычагов шарнирно с помощью пальца закреплен приводной рычаг. Приводной рычаг с помощью шарнирно закрепленной тяги соединен со вторым тормозным рычагом. Свободный конец приводного рычага шарнирно соединен со штоком электрогидравлического толкателя. К рычагу шарнирно прикреплена тяга, на которой установлена замыкающая пружина. Один конец пружины связан с основанием тормоза, а другой через опорную шайбу и гайки — с тягой. Через шайбу и гайки усилие сжатой пружины передается на приводной рычаг. При этом приводной рычаг опущен, а свободные концы тормозных рычагов сведены и колодки прижаты к тормозному шкиву. Болт служит для регулирования равномерного отхода колодок от тормозного шкива.

Электрогидравлический толкатель имеет корпус (рис. 86,6), в нижней части которого установлен приводной электродвигатель центробежного насоса. В верхней части корпуса имеется гильза, в которой перемещается поршень со штоком. Поршень, насос и электродвигатель залиты маслом до указанного уровня. Для заливки масла служит пробка. Для слива загрязненного масла имеется пробка в нижней части корпуса.

Рис. 86. Крановый двухколодочный тормоз с приводом от электрогидравлического толкателя:
а — тормоз в сборе; б — электрогидравлический толкатель

При включении электродвигателя механизма одновременно включается электродвигатель центробежного насоса толкателя. При работе насоса под поршнем создается избыточное давление масла, и поршень поднимается. При этом шток поршня поворачивает приводной рычаг тормоза. Замыкающая пружина дополнительно сжимается, а тормозные рычаги отводят колодки от тормозного шкива, освобождая механизм. При отключении от электрической сети приводного двигателя механизма одновременно отключается и электродвигатель насоса толкателя. Давление под поршнем падает, и приводной рычаг под действием усилия замыкающей пружины опускается, прижимая колодки к тормозному шкиву.

В качестве тормозного шкива в основном используют одну из половин муфты (рис. 87), соединяющей ротор приводного двигателя с входным валом редуктора (п. 129 Правил). Тормоз должен устанавливаться так, чтобы колодки прижимались к той половине муфты, которая установлена на валу редуктора. Это необходимо для того, чтобы при разрушении пальцев муфты механизм остался заторможенным. Если тормоз установить на полумуфту, закрепленную на валу ротора электродвигателя, то при поломке пальцев муфты механизм будет расторможен, что может привести к аварии крана. Тормозной шкив устанавливают на входном валу редуктора по той причине, что частота вращения этого вала больше, а крутящий момент меньше, чем у других валов механизма. Поэтому при торможении механизма в этом случае требуется меньшее усилие, чем при установке тормоза на других валах редуктора.
Фрикционные накладки для крановых колодочных тормозов изготовляют из вальцованной асбокаучуковой ленты типа ЭМ-2 (ГОСТ 15960—70). Накладки крепятся к тормозным колодкам заклепками. Если толщина накладок уменьшится в средней части до Ч2, а в крайних частях до ‘/з первоначальной толщины, то накладки становятся непригодными для эксплуатации. При изнашиваиии накладок до такой степени, когда головки заклепок касаются поверхности трения тормозного шкива, эксплуатация крана не допускается. При соприкосновении головок заклепок с поверхностью трения шкива происходит интенсивное изнашивание поверхности трения с появлением кольцевых бороздок, что снижает надежность тормоза.

Дисково-колодочные тромоза по сравнению с крановыми колодочными обладают повышенной надежностью и долговечностью.

Тормозной шкив с кранах зарубежного производства, втулочво-пальцевой муфтой Вместо тормозного шкива в этих тормозах используют диск, закрепленный на входном валу редуктора с помощью ступицы. Плоские тормозные колодки с накладками из твердого асбосмоляно- го материала прижимаются к боковым поверхностям диска. Тормоз такого типа содержит основание (рис. 88), два шарнирно закрепленных на основании рычага, несущих тормозные колодки с фрикционными накладками. На верхних концах рычагов с внешней стороны выполнены цилиндрические углубления, в которых установлены обоймы с пакетами тарельчатых замыкающих пружин. В сквозных отверстиях пружин пропущена стягивающая их шпилька. Пружины затягивают гайками. Над пакетами замыкающих пружин рычаги имеют приливы с горизонтальными пазами, в которых на вертикальных осях установлены ролики. С роликами взаимодействует клин, шарнирно связанный со штоком электрогидравлического толкателя.

Тормозной диск прикреплен к ступице тормозного вала винтами. Постоянный зазор между тормозным диском и накладками колодок при разомкнутом тормозе независимо от износа накладок обеспечивается автоматическим компенсатором износа накладок, содержащим тяги и обгонные муфты.

В замкнутом положении тормозные колодки под действием усилия замыкающих пружин прижаты к тормозному диску. Толкатель отключен от электрической сети, ролики сближены и контактируют с клином в зоне его острия. При включении электродвигателя толкателя клин, преодолевая усилие замыкающих пружин, разводит рычаги и освобождает тормозной диск. По мере изнашивания фрикционных накладок ход клина увеличивается, вследствие чего в процессе размыкания тормоза поворачиваются муфты.