Тормоз

Тормоз (от греч. tоrmos - отверстие для вставки гвоздя, задерживающего вращение колеса), комплекс устройств для снижения скорости движения или для осуществления полной остановки машины или механизма, а в подъёмно-транспортных машинах также для удержания груза в подвешенном состоянии.

Т. подразделяются по принципу действия на механические (фрикционные), гидравлические и электрические (электромагнитные, индукционные и т.д.). По конструктивному выполнению рабочих элементов различают Т. колодочные, ленточные, дисковые, конические и др.

Наибольшее применение в машинах и механизмах (подъёмно-транспортные машины, механизмы станков, железнодорожные поезда) находят колодочные Т. с внешними колодками, расположенными на качающихся рычагах, обычно диаметрально по отношению к тормозному барабану. В автомобилях применяются колодочные Т. с внутренними колодками (рис. 1).

Конструктивные разновидности колодочных Т. (рис. 2) определяются главным образом рычажной системой и типом привода. В механизмах передвижения некоторых транспортных машин, железнодорожных вагонов и локомотивов применяются колодочные рельсовые Т., действие которых основано на прижатии тормозных колодок к рельсам. Эти Т. особенно эффективны при экстренном торможении.
В ленточном Т. вместо колодок используется гибкая лента, охватывающая барабан, что позволяет повысить момент трения, возрастающий с увеличением угла обхвата. Ленточные Т. находят применение в механизмах подъёма, передвижения и поворота подъёмно-транспортных машин. К недостаткам ленточных Т. относятся значительное усилие, изгибающее вал тормозного барабана, неравномерность распределения давления и износа фрикционного материала по дуге обхвата, большее по сравнению с др. Т. влияние изменения коэффициента трения на тормозной момент.
В дисковых Т. момент трения создаётся в результате прижатия дисков, вращающихся вместе с валом механизма, к закрепленным дискам. Дисковыми Т. можно получать высокие значения момента трения, возрастающего с увеличением числа дисков. Кроме того, эти Т. отличаются компактностью, возможностью относительно лёгкой защиты их от окружающей среды (вплоть до герметизации). Недостатки - плохой отвод тепла от поверхностей трения, особенно в многодисковых Т. Дисковые Т. находят применение в различных механизмах транспортных машин, металлообрабатывающих станков.
Перспективны дисково-колодочные Т., в которых трение создаётся между торцевыми поверхностями диска и прижимаемыми к диску с обоих торцов фрикционными колодками, перекрывающими только небольшую часть поверхности трения диска, что обеспечивает улучшение теплоотвода и повышение срока службы колодок. Существенное достоинство дисково-колодочного Т. - относительно малый момент инерции диска (по сравнению с моментом инерции тормозного барабана колодочного или ленточного Т.), что уменьшает нагрузку на двигатель при пуске механизма и кинетическую энергию, переходящую в теплоту при торможении. Такие Т. особенно эффективны в системах торможения тяжёлых транспортных машин, например грузовых автомобилей.
В механизмах подъёмно-транспортных машин применяются грузоупорные Т., в которых тормозной момент создаётся под действием транспортируемого груза. Эти Т. применяются в качестве спускных Т. в подъёмных и стреловых лебёдках, а также как аварийные Т. в эскалаторах. В грузоподъёмных машинах с ручным приводом используют так называемые безопасные рукоятки (грузоупорные Т. с храповым механизмом), предотвращающие вращение (раскручивание) приводных рукояток под действием поднимаемого груза. По условиям безопасности работ в некоторых машинах и механизмах необходимо применение так называемых скоростных Т. (ограничителей скорости), которые не допускают увеличения скорости движения механизма сверх заданной, но остановить механизм и груз не могут. Их используют для регулирования скорости спуска тяжёлых грузов в приводах различных подъёмников, конвейеров, в испытательных установках и т.п. Различают несколько типов скоростных Т.: центробежные, динамические (гидравлические), вихревые (индукционные), порошковые. Например, в центробежном Т. при увеличении скорости движения сверх заданной возрастает центробежная сила вращающихся элементов Т., создающая давление на неподвижную часть тормозного устройства, в результате чего возникает необходимый тормозной момент.
Момент трения, создаваемый Т., зависит от усилия, с которым фрикционные элементы Т. (колодки, лента, диски) прижимаются к поверхности трения элемента, связанного с механизмом (барабан, диск), и от свойств материалов трущейся пары. Для увеличения усилия прижатия в некоторых Т. используется эффект самоторможения, при котором сила трения, возникающая между трущимися поверхностями, способствует дополнительному сжатию этих поверхностей. Для обеспечения малых габаритных размеров Т. и меньшей мощности его привода с одновременным получением больших тормозных моментов применяют фрикционные материалы, которые приклеивают или приклёпывают к рабочим элементам Т.
Для управления Т. служит привод, который может быть механическим, гидравлическим, пневматическим, вакуумным, электромагнитным, электрогидравлическим, электромеханическим и т.п. При механическом управлении Т. (обычно ручные Т. автомобилей и др. транспортных машин) усилие управления передаётся от рычага или педали управления к рабочим элементам Т. через систему тяг, рычагов, шарниров. При значительном удалении Т. от места управления механический привод становится громоздким. Более совершенны гидравлическая система управления Т. (например, в легковых автомобилях и подъёмных кранах) и пневматическая система (например, в грузовых автомобилях, автобусах, трамваях, железнодорожных поездах, шасси самолётов). Пневматические и электропневматические системы привода Т. (рис. 3), в которых основными силовыми органами являются тормозные силовые цилиндры, связанные воздушной магистралью с компрессором через кран машиниста, а системой рычагов с фрикционными колодками, применяются на железнодорожном подвижном составе (см. Казанцева тормоз, Матросова тормоз).При электрическом приводе Т. используют специальные тормозные электромагниты постоянного или переменного тока, воздействующие на рычажную систему Т., а также электрогидравлические или электромеханические толкатели, которые представляют собой устройства, состоящие из преобразователя энергии с самостоятельным двигателем и собственно толкателя со штоком, движущимся поступательно и соединённым с рычажной системой Т. Толкатели Т. нечувствительны к перегрузкам (позволяют ограничить ход штока в обоих направлениях без опасности перегрузки двигателя и элементов толкателя), дают возможность работать с большой частотой включений, благодаря чему их можно использовать в системах регулирования скорости движения рабочих органов машины. В некоторых конструкциях Т. находят применение приводы от короткозамкнутого серводвигателя, соединённого с рычажной системой Т. через зубчатую или кривошипную передачи.
Кроме торможения, осуществляемого описанными Т., применяют торможение электрическое и аэродинамическое (например, с помощью тормозных парашютов и элементов механизации крыла самолёта), а также торможение, производимое в результате изменения режима работы двигателя машины (например, тормоз-замедлитель в автомобиле).
Лит.: Александров М. П., Тормозные устройства в машиностроении, М., 1965; Мащенко А. Ф., Розанов В. Г., Тормозные системы автотранспортных средств, М., 1972; Борисов С. М., Фрикционные муфты и тормоза строительных и дорожных машин, М., 1973; Крылов В. И., Клыков Е. В., Ясенцев В. Ф., Автоматические тормоза, М., 1973; Казаринов В. М., Иноземцев В. Г., Ясенцев В. Ф., Теоретические основы проектирования и эксплуатации автотормозов, М., 1968; Гавриленко Б. А., Минин В. А., Словников Л. С., Гидравлические тормоза, М., 1961; Иогансон Р. А., Индукторные тормоза, М. - Л., 1966.
М. П. Александров, Ю. К. Есеновский-Лашков, В. Г. Иноземцев, Е. В. Клыков. Под общей редакцией М. П. Александрова.