Александров М.П. и др.. Грузоподъёмные машины. Учебник. Часть 2. Страница 1

7.5. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТОРМОЗА

В процессе торможения кинетическая энергия движущегося груза и вращающихся масс механизма переходит в тепловую энергию и вызывает нагревание тормоза. Одной из задач правильного конструирования тормоза является ограничение нагрева поверхности трения, который не должен превышать температуру, допускаемую для данного типа фрикционного материала, поэтому каждое тормозное устройство необходимо проверять по нагреву. Недооценка тепловых явлений в тормозах грузоподъемных машин может привести к ненормальной работе тормоза и даже аварии.

Проверку тормозов по нагреву иногда рекомендуют производить по величине pv или fpv (здесь р — давление между трущимися поверхностями; V — скорость скольжения). Этот метод проверки основан на ограничении удельной работы трения в тормозе некоторой эмпирически установленной величиной. Если удельная работа трения оказывается меньше или равна этой эмпирической величине, то предполагается, что использование тормоза с учетом нагрева и износа будет удовлетворительным. В действительности произведение pv или fpv не отражает фактического режима работы и загрузки механизма, не учитывает в должной мере свойств фрикционных материалов и не может служить характеристикой нагревания тормоза. Более правильным является проведение теплового расчета с учетом действительных условий использования механизма грузоподъемной машины.

Попытки аналитического решения задачи нагрева и охлаждения тормоза, работающего в повторно-кратковременном режиме, натолкнулись на трудности, непреодолимые средствами современной математики вследствие того, что тормоз не является однородным телом — отдельные элементы его обладают различными теплофизи- ческими параметрами и весьма сложной конфигурацией. Кроме того, условия работы механизмов (частота торможений, использование по грузоподъемности, потери на трение внутри машины и т. п.) весьма различны для различных грузоподъемных машин. Математическое описание процесса нагревания и охлаждения тормоза состоит из сложной системы дифференциальных уравнений, определяющих распространение теплоты в элементах тормоза и окружающей среде. Решение этих уравнений возможно только при введении большого числа допущений, снижающих точность расчета.

Одним из возможных путей решения поставленной задачи является применение аппарата теории подобия, дающей возможность на основании синтеза методов теоретической и экспериментальной физики получить обобщенные критериальные уравнения, устанавливающие связь между факторами, влияющими на процесс нагревания и охлаждения тормозного устройства [2].