Роликовые остановы относятся к фрикционным самотормозящим механизмам. Их действие основано на использовании силы трения, и они являются наиболее совершенными механизмами, обеспечивающими безударное приложение нагрузки при минимальном угле холостого хода, предшествующем заклиниванию.
Роликовые остановы
Роликовый останов (рис. 1) состоит из корпуса 1, втулки 2 и заложенных в клиновые пазы роликов 3.во время вращений втулки 2 против часовой стрелки (при неподвижном корпусе 1) ролики увлекаются силой трения в более широкую часть клинового паза, что обеспечивает свободное вращение втулки 2, а следовательно, и вала механизма относительно корпуса 1.
Роликовый останов
Рис. 1
При изменении направления вращения ролики увлекаются в узкую часть клинового паза, что приводит к заклиниванию роликов в пазу и остановке втулки. Для более быстрого заклинивания роликов в конструкцию останова включены пружины 5 и штифты 4, отжимающие ролики в угол паза.
Расчет роликового останова
Наибольший крутящий момент, возникающий при заклинивании роликов, с учетом динамических нагрузок равен:
где М — номинальный крутящий момент от груза на валу останова; κд = κдв + κм — коэффициент динамичности: величина κдв учитывает тип двигателя; величина κм учитывает тип подъемно-транспортной машины. При электроприводе кдв = 0,25; при шестицилиндровом двигателе внутреннего сгорания кдв = 0,4; а при четырехцилиндровом кдв = 0,5. Для элеваторов и грузовых подъемников км = 1,2; для кранов и пассажирских лифтов км = 2.
Расчет роликовых остановов ведут по расчетному крутящему моменту Мр = Мmax/κт, где κт = 0,6 ÷ 0,9 — коэффициент, зависящий от точности изготовления и монтажа останова. Чем больше точность, тем больше значения κт.
Нормальная сила, действующая на ролик:
где z — число роликов, D — внутренний диаметр корпуса; α — угол заклинивания.
Заклинивание ролика является весьма сложным процессом перекатывания упругого цилиндра между двумя упругими поверхностями. Оно происходит, если силы и моменты сил, действующие на ролик в начальный момент заклинивания, стремятся втянуть его в клиновое пространство между корпусом и втулкой. При одинаковых значениях коэффициента трения f между роликом и и обеими втулками значение угла α должно удовлетворять неравенству:
Обычно для обеспечения саморасклинивания останова угол α = 6 ÷ 8°. При проектировании роликовых останововов подъемно-транспортных машин число роликов z = 3 ÷ 5, длина ролика l = (1,25 ÷ 1,5)d, внутренний диаметр корпуса D = 8d, где d — диаметр ролика. Расчет деталей останова ведут на контактное смятие. Максимальное контактное касательное напряжение в месте контакта ролика со втулкой:
где Е — приведенный модуль упругости контактирующих элементов. Допускаемые контактные напряжения [τ], МПа, для случая линейного контакта роликов при выполнении деталей из качественных сталей (например, корпус и втулка — из стали 15Х или 20Х; ролик — из стали 40Х), для механизмов с малым числом включений Nц < 107 принимают [τ] = (8,0 ÷ 12,0) HRC, где HRC – число твердости по Роквеллу. Для механизмов с частыми включениями расчет ведут по пониженным допускаемым напряжениям:
где Nц ≥ 107 — общее число циклов нагружения за срок службы.