Frane Cu Saboti

8/16/2019 Frane Cu Saboti

1/14

Frane cu saboti

1. Constructia franelor cu saboti

Franele cu saboti se compun dintr-o roata de frana, montata pe unul din arborii mecanismului(in mod obisnuit pe arborele motor), doi saboti, avand suprafata de lucru cilindrica, de raza egala

cu raza rotii de frana, elementul de franare (greutate sau arc), un sistem de parghii si aparatul dedefranare (electromagnet sau ridicator electrohidraulic). Dimensiunile principale ale franelor suntstandardizate.

In continuare sunt prezentate constructiile catorva tipuri de frane cu saboti.

Franele cu saboti, cu contragreutate si electromagnet cu cursa lunga ( g. . ), se compundintr-o roata de frana 1 , sabotii 2 si 3 , parghiile portsabot 4 si 5 , ti!a 6 letata la capete, triunghiulrigid 7 , ti!a 8 , parghia 9 , contragreutatea 10 , electromagnetul 11 ,suruburile de regla! 12 si 13 sipiulitele de regla! 14 si 15.

"and electromagnetul este deconectat, parghia 9 , sub actiunea greutatii proprii, a greutatiiarmaturii electromagnetului si a contragreutatii, se roteste in !urul articulatiei A, tragand in !os

ti!a 8 . #ceasta transmite triunghiului 7 o rotatie in sensul acelor de ceasornic. "a urmare, parghiaportsabot 5 se roteste in !urul articulatiei inferioare spre stanga, iar parghia 4 , prin intermediulti!ei 6 , este rotita in !urul articulatiei inferioare spre dreapta, strangand sabotii pe roata de frana.$labirea franei se realizeaza conectand electromagnetul. #stfel, miscarile descrise anterior seproduc in sens invers, sabotii departandu-se de roata de frana. $uruburile de regla! asiguraindepartarea ambilor saboti prin reglarea cursei parghiilor portsabot. %eglarea franei se face cua!utorul piulitelor de regla!.


2/14

Franele descrise au o constructie simpla si sunt sigure in e&ploatare. #u insa un randament scazut,datorit numarului mare de articulatii. 'zura relativ rapida a articulatiilor produce un !oc mare alparghiilor si ca urmare apare o utilizare incompleta a cursei armaturii mobile a electromagnetului.Datorita cursei lungi a electromagnetului, franarea este lenta.

Franele cu saboti, cu arc si electromagnet cu cursa scurta ( g. . ) se compun din roata defrana 1 , sabotii 2 si 3 , parghiile portsabot 4 si 5 , bratara 6 , ti!a 7 , care strabate bratara si ambeleparghii portsabot, electromagnetul 8 , &at pe parghia portsabot 4 si avand armatura mobilamontata articulat, arcul principal 9 , montat comprimat intre bratara 6 si saiba 10 , &ata prin

piulitele 11 pe ti!a 7 , arcul au&iliar 12 , surubul de regla! 13 si piulitele de regla! 14.

a deconectarea electromagnetului, arcul principal se destinde si prin ti!a 7 roteste parghiaportsabot 5 , iar prin bratara, parghia portsabot 4 s trange sabotii pe roata de frana, indeparteazaarmatura electromagnetului si comprima arcul au&iliar. a conectarea electromagnetului, armaturamobila, rotindu-se in !urul articulatiei sale, comprima arcul principal, incetand actiunea acesteiaasupra parghiilor portsabot. *arghia portsabot 4 , sub actiunea greutatii electromagnetului, seroteste spre dreapta, departand sabotul 3 de roata de frana. *arghia portsabot 5 , sub actiuneaarcului au&iliar care se destinde, se roteste spre stanga, departand sabotul 2 de roata de frana."ursa sabotilor este limitata de surubul 13.

#cest tip de frane dau o franare mai rapida, au un randament mai bun si o durabilitate maimare.

+le se folosesc insa numai la momente de franare mici si mi!locii ( Mf /0m) deoarece auun raport mic de transmitere la sistemul de parghii.


3/14

a franele cu saboti, cu arc si ridicator electrohidraulic ( g. ) franarea

serealizeaza prin destinderea arcului, inglobat in interiorul ridicatorului, intre pistonul si carcasaacestuia iar defranarea de face prin comprimarea arcului de catre pistonul ridicatorului, ti!apistonului ridicatorului actionand direct atat la franare, cat si la defranare, asupra triunghiului rigidal franei. Franele cu ridicatori electrohidraulici, permit o frecventa foarte mare a conectarilor (panala conectari pe ora) si o reglare automata a momentului de franare, necesita cheltuieli dee&ploatare reduse, dar sunt mai scumpe decat cele cu electromagneti.

Franele semiautomate sunt dimensionate pentru sarcina nominala. a valori mai mici ale acesteia,conducatorul macaralei nu poate interveni in desfasurarea procesului de franare, iar oprireamecanismului se produce mai repede, ceea ce da nastere la suprasolicitari in elementelemecanismului si ale constructiei metalice a macaralei.

2 franare lina si e&acta se poate obtine numai prin frane comandate. #cestea insa nu pot utilizate in mecanismele de ridicare, la care, pentru siguranta, este necesar montarea franelornormal inchise.


4/14

Franele comandate, normal deschise, sunt utilizate in mecanismele de translatie si de rotatie,in special la macaralele cu motor unic de antrenare.

$chema unei frane comandate este data in gura .3. $trangerea franei se realizeaza prinapasarea pedalei 1 , care actioneaza asupra pistonului cilindrului de presiune, montat in rezervorultampon 2 . 'leiul sub presiune este impins prin conducta 3 in cilindrul de lucru 4 , al carui pistonactioneaza asupra sistemului de parghii al franei . $labirea franei se realizeaza prin arcul 6 , laincetarea actiunii asupra pedalei. #ceasta este readusa in pozitia initiala de catre arcul 7 . aincetarea actiunii asupra pedalei, uleiul revine in rezervorul tampon al cilindrului de presiune.

Instalatia de frana este prevazuta cu un rezervor de ulei 8.

4. Organele franelor cu saboti

"a roata de frana se foloseste in mod curent cupla!ul elastic dintre motorul si reductorulmecanismului, frana montandu-se pe !umatatea cupla!ului dinspre reductor. In cazul in care franaeste montata pe celalalt capat al arborelui electro-motorului, se folosesc roti de frana construite dinotel turnat cu o duritate a suprafetei de lucru de cel putin 5 67.

$abotii se construiesc din fonta si se captusesc pe suprafata de lucru cu un material special,care se &eaza pe sabot prin suruburi sau nituri cu cap inecat. $abotii se pot monta rigid sauarticulat pe parghiile portsabot. %aspandire mai larga au capatat-o sabotii montati articulat,deoarece in cazul unui monta! mai putin corect rotirea sabotului in !urul articulatiei asiguracontactul captuselii cu roata de frana pe intreaga suprafata, micsorand astfel uzura si permitand ofranare buna.

%otirea arbitrara a sabotului in !urul articulatiei (sub actiunea greutatii proprii) in timpulslabirii franei, ca si cea data de forta de frecare la franare, este impiedicata de un surub montat inparghia portsabot ( g. .1 a ), sau de un dispozitiv cu frecare, montat in corpul sabotului ( g.

.1 b ) sau al parghiei portsabot ( g. .1 c).

"aptuseala sabotilor este confectionata din ferodou, material realizat dintr-o tesatura de re deazbest si sarma de cupru sau alama, impregnata cu bitum. "oe cientul de frecare intre ferodou siotel sau fonta, in cazul frecarii uscate, este μ 8 ,5 , pentru temperaturi pana la 4 9". *entruvalori mai mari ale temperaturii, valoarea coe cientului de frecare scade sensibil. *entru odurabilitate normala a ferodoului, este necesar ca presiunea dintre sabot si roata de frana sa nudepaseasca valorile a 8 , :*a, pentru franele de oprire, si a 8 ,5 :*a, pentru franele decoborare. Ferodoul poate inlocuit cu un material realizat prin presare din bre de azbest si,cauciuc, acest material realizand un coe cient de frecare μ 8 ,;4 la temperaturi pana la 44 9", cuaceleasi presiuni admisibile. De asemenea, se pot utiliza captuseli metalo-ceramice, care au uncoe cient de frecare (in contact cu otelul) μ 8 , , si o presiune admisibila a 8 , :*a la oviteza tangentiala ! 8 4 m


5/14

*arghiile si ti!ele franei se e&ecuta din otel lat sau rotund, iaruneori din otel turnat. *arghiile e&ecutate din otel turnat sant maiscumpe, dar mai rigide. *entru calcul, tensiunea admisibila la incovoierepoate luata " a 8 ; :*a, iar la tractiune " a 8 5 :*a, valorilemici utilizandu-se la frane de dimensiuni mai mici.

7olturile articulatiilor se e&ecuta din 2 " ; sau 2 " , cu oduritate a suprafetei de lucru de 5 >5 67. *resiunea dintre bolturisi elementele montate pe ele nu trebuie sa depaseasca valoarea a 8 5:*a.

"ontragreutatile franelor cu franarea prin greutate se e&ecuta dinFc 22. #rcurile franelor cu franarea prin arc se e&ecuta din otel specialpentru arcuri #rc 5 sau #rc ;.

"omanda franelor semiautomate se realizeaza prinelectromagneti (cu cursa lunga sau cu cursa scurta) si prin ridicatorielectrohidraulici.

+lectromagnetii cu cursa lunga, de curent alternativ trifazat ( g..11), se compun dintr-o armatura 1 , care la conectarea

electromagnetului este atrasa de cele trei bobine 2 si e&ecuta o miscarede translatie. a armatura este &ata ti!a 3. #rmatura si bobinele suntinchise in carcasa 4 , prevazuta cu cutia cu cleme . +lectromagnetuldispune de un amortizor pneumatic 6 , pentru micsorarea socurilor laconectare si deconectare. Forta de tractiune este de 4 4; /, iarcursa armaturii de 4 mm.

+lectromagnetii cu cursa scurta, de curent alternativ monofazat( g. .14), se compun din placa de &are 1 , !ugul magnetic 2 , armaturamobila 3 si bobina &a 4 . a conectarea electro-magnetului, armatura

mobila, atrasa de bobina, e&ecuta o miscare de rotatie in !urul articulatiei O. Forta de actionareasupra arcului este de 14 4; /, cursa armaturii de mm, iar unghiul de rotire de 9.

%idicatorul electrohidraulic ( g. .15) se compune din cilindrul hidraulic cu simplaactiune 1 , pistonul 2 , pompa 3 , electromotorul 4 , ti!a 5 a pistonului, carcasa 6 si arcul de franare 7 ."arcasa este umpluta cu ulei de transformator, folosit ca lichid de lucru pentru cilindrul hidraulic sica mediu de racire pentru motor. a conectarea motorului, pompa, antrenata de motor, aspira uleiul


6/14

din spatiul de deasupra pistonului si il refuleaza, sub presiune, sub piston. #cesta, ridicandu-se, printi!a sa, actioneaza asupra triunghiului rigid al franei, in sensul defranarii. in acelasi timp, pistonulcomprima arcul de franare.

a deconectarea motorului, arcul de franare destinzandu-se readuce pistonul in pozitiainitiala, iar acesta, prin ti!a sa, actioneaza asupra triunghiului rigid al franei, in sensul franarii. Inacelasi timp, lichidul de lucru este trimis din spatiul de sub piston, in cel de deasupra lui.

Forta de tractiune a ridicatoarelor electrohidraulice tipizate este de ; 41 /, iar cursa ti!ei de mm.

.4.5. Calculul franelor cu saboti

a strangerea sabotului pe roata de frana, presiunea nu se repartizeaza in mod uniform inlungul sabotului, legea de repartitie a presiunii depinzand de modul de montare a sabotilor peparghiile portsabot.

In cazul sabotului montat articulat la parghia portsabot, presiunea intr-un punct oarecareare valoarea?

, ( .5)

in care? #a$ % este presiunea ma&ima care apare in punctul determinat de intersectia rotii cu dreaptacare uneste centrul rotii cu articulatia sabotului@ #a$ % - presiunea ma&ima care apare in puncteledecalate cu 3 9 fata de dreapta care uneste centrul rotii cu articulatia sabotului@ & - unghiul format

de raza care trece prin punctul considerat, cu dreapta care uneste centrul rotii cu articulatiasabotului.


7/14

In gura .1; a este aratata distributia presiunii pe semicircumferinta, iar in gura .1; b -distributia presiunii pe lungimea sabotului.

#doptarea legii de distributie a presiunii conform relatiei ( .5) conduce la faptul cafortele ' (rezultanta fortelor normale elementare) si ( 8 μ)' (rezultanta fortelor de frecareelementare) sunt aplicate in interiorul sabotului, in punctul A, la distanta * de centrul rotii, iardreapta OA este decalata in sens invers miscarii cu unghiul + $ ( g. .1 ). 'nghiul + $ este dat derelatia?

. ( .;)

Distanta * are valoarea?

. ( . )

%ezultanta , a fortelor ' si ( trece prin articulatia sabotului, ceea ce corespunde conditiei deechilibru.

"ercetarile referitoare la distributia presiunii in lungul sabotilor au aratat caracterulprocesului de franare, rezultatele obtinute ind veri cate de practica e&ploatarii franelor. Aotusi,valorile mici ale unghiului + $ ( + $ 85 9) si ale distantei * (*81, 1,140 - ), fac ca in practica de


8/14

proiectare sa nu se utilizeze metoda e&acta a calculului franei, mult mai laborioasa, ci metodaapro&imativa, bazata pe repartitia uniforma a presiunii in lungul sabotului si pe aplicareafortelor ' si ( in punctul de intersectie al rotii cu dreapta care uneste centrul rotii cu articulatiasabotului.

%ezultatele obtinute pe baza acestei metode, mai simple, sunt pe deplin acceptabile,deoarece diferentele date de variatia coe cientului de frecare in timpul e&ploatarii suntcomparabile cu corectarile pe care le introduce utilizarea metodei e&acte de calcul.

In continuare se e&empli ca metoda apro&imativa de calcul pentru tipurile de frana utilizatemai frecvent.

a frana cu saboti &ati articulat pe parghiile portsabot, cu franare prin greutate si defranare prinelectromagnet cu cursa lunga ( g. .1 ), la deconectarea electromagnetului, sub actiuneacontragreutatii , a greutatii a parghiei acesteia si a greutatii a a armaturii mobile aelectromagnetului, in ti!a verticala apare forta ,. #ceasta roteste triunghiul rigid, in articulatiileacestuia actionand fortele ( si -. Forta ( se transmite prin ti!a, parghiei portsabot din stanga, iarforta - actioneaza asupra parghiei portsabot din dreapta. $ub actiunea componentelororizontale / (egale intre ele) parghiile portsabot se rotesc, strangand sabotii pe roata de frana. "aurmare, intre saboti si roata de frana apar fortele normale ' 1 si ' 4 si fortele defrecare 18 μ)' 1 si 48 μ)' 4 unde μ este coe cientul de frecare dintre saboti si roata de frana.

Fortele normale ' actioneaza de la sabot spre roata, iar fortele de frecare , in sens inverssensului de rotatie al rotii. %eactiunile normale ' ale rotii actioneaza de la roata spre sabot, iarreactiunile fortelor de frecare asupra sabotului actioneaza in sensul rotirii rotii de frana. Datoritamontarii articulate a sabotilor la parghiile portsabot, fortele normale se transmit in articulatiilesabotilor.

Introducand in articulatiile ecarui sabot doua forte de sens contrar, paralele si egalecu 1 , respectiv 2 , fortele barate 1 si respectiv 4 formeaza cupluri, care tind sa roteasca sabotiifata de articulatiile lor, rotire impiedicata de dispozitivele prezentate in gura .1 . Fortelenebarate 1 respectiv 4 , actioneaza asupra parghiilor portsabot.

Din conditia de echilibru a parghiei portsabot din stanga rezulta?

,


9/14

de unde?

. ( . )

Din conditia de echilibru a parghiei portsabot din dreapta rezulta?

de unde?

. ( . )

:omentul de franare va ?

( . )

:omentul de franare trebuie sa e mai mare decat momentul de torsiune la arborele franei,adica?

,

sau?

, ( .3)

in care + este un coe cient de siguranta la franare in functie de regimul de functionare almecanismului ( + 8 1, 4).

Din relatia ( . ) rezulta?

.

Din conditia de echilibru a triunghiului rigid rezulta?

. ( .1 )

Din conditia de echilibru a parghiei contragreutatii rezulta valoarea contra-greutatii?

. ( .11)

Forta de tractiune B a electromagnetului rezulta din conditia de echilibru a parghieicontragreutatii (pentru , 8 O)?


10/14

. ( .14)

*entru a tine seama de frecarile din articulatii, valorile a contragreutatii si a fortei detractiune se maresc cu apro&imativ 1 C fata de cele rezultate din calcul.

"ursa a armaturii mobile a electromagnetului trebuie saasigure deplasarea radiala a ecarui sabot cu distanta fata de roatade frana ( 1 mm).

#dmitand o crestere de 1 C pentru preluarea !ocurilor dinarticulatii si a elasticitatii sistemului de parghii si ti!e al franei, cursaarmaturii va data de relatia?

. ( .15)

*e baza fortei de tractiune si a cursei armaturii mobile,electromagnetii se aleg din catalog.

a strangerea sabotilor pe roata de frana, rezultantele fortelorcare actioneaza asupra acesteia vor ( g. .1 )?

Fortele 1 si 4 sunt paralele. Daca se introduc in centrul rotii de frana cate doua forte desens contrar, paralele si egale cu 1 si respectiv 4 , fortele barate 1si respectiv 4 formeazacuplurile de franare, iar arborele rotii de frana va solicitat la incovoiere de forta?

( .1;)

+forturile care actioneaza in barele, si articulatiile franei sunt ( g. .1 )?

@

@

@

@

@


11/14

.

Daca la frana considerata parghiile portsabot sunt indreptate astfel incat distanta b sa enula, fortele normale pe cei doi saboti ' 1 si ' 4 devin egale, iar ca rezultat, arborele nu mai este

solicitat la incovoiere (E 8 ).

%oata de frana, respectiv cupla!ul elastic, se alege in functie de momentul de franare cerut,facandu-se calcule de veri care a franei la presiune si la incalzire.

eri carea la presiunea admisibila se face cu a!utorul relatiei?

, ( .1 )

in care? ' este cea mai mare dintre cele doua forte normale@ A - suprafata de frecare dintre sabot siroata.

$uprafata de frecare este data de relatia?

, ( .1 )

in care? este diametrul rotii de frana@ - latimea rotii@ + - unghiul de infasurare a sabotului(frecvent 3 9, mai rar 9).

eri carea franelor la incalzire este deosebit de importanta pentru buna functionare amecanismului. In literatura de specialitate sunt indicate diferite metode pentru calculul e&act alincalzirii franelor. 2 metoda apro&imativa, care da rezultate bune in practica, este cea prin care se

limiteaza valoarea produsului )! , unde este presiunea efectiva dintre roata si sabot, e&primatain :*a, iar ! - viteza periferica a rotii de frana, e&primata in m


12/14

Din conditia de echilibru a parghiei portsabot din stanga rezulta?

sau

.

Deoarece?

,

rezulta?

. ( .1 )

Din conditia de echilibru a parghiei portsabot din dreapta rezulta?

,

sau?

. ( .1 )

:omentul de franare are e&presia?

. ( .13)

Din relatia ( .13) rezulta?


13/14


14/14

( .45)

aloarea comprimarii suplimentare este data de relatia?

. ( .4;)

a frana cu franare prin arc si defranare prin ridicator electrohidraulic ( g. . ), forta decalcul a arcului, respectiv forta de tractiune a ridicatorului se determina cu relatia ( .1 ). "ursa ti!eipistonului ridicatorului este data de relatia?

. ( .4 )

Documents

Frane Cu Saboti