Akademia Techniczno Rolnicza w Bydgoszczy

Wydział Mechaniczny

Zakład Ogólnych Podstaw Konstrukcji Maszyn

Temat: Badanie efektywności pracy hamulca taśmowego.

Studium : Mgr Semestr IV

Grupa A

Data ćw. 21.04.99

Skład grupy:

Paweł Frankowski

Ireneusz Olszak

Tomasz Jagła

Adam Sagan

Robert Gugała

I . Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zbadanie efektywności hamowania hamulca taśmowego dla różnych układów pracy (sumowy, zwykły, różnicowy) .

2. Wprowadzenie:

Hamulcami nazywamy urządzenia, których zadaniem jest wytracanie energii mechanicznej układu przez zamianę jej na inny rodzaj energii. Może to być energia cieplna, jak w hamulcach ciernych , wodnych, lub energia elektryczna w hamulcach elektrycznych.

Hamulce znajdują zastosowanie do następujących celów:

1) do zatrzymywania wału maszyny lub zatrzymywania pojazdu - jako hamulce zatrzymujące (normalnie w czasie pracy są zluzowane),

2) do trzymania wału maszyny - jako hamulce trzymające ( normalnie zahamowane ),

3) do regulacji prędkości jakiegoś układu - jako hamulce wstrzymujące; mogą one być równocześnie zatrzymującymi,

4) do obciążania badanych maszyn momentem obrotowym - jako hamulce pomiarowe (cierne, wodne, elektryczne).

W budowie maszyn najczęściej spotyka się hamulce cierne. Są one odwróceniem sprzęgieł ciernych. Przez unieruchomienie części napędzanej sprzęgła np. przez przytwierdzenie jej do korpusu maszyny sprzęgło zamienia się w hamulec. Podobnie jak sprzęgła rozłączne cierne hamulce dzielimy w zależności od kierunku siły włączania na: promieniowe, osiowe, styczne.

Przykładem hamulca stycznego jest hamulec taśmowy. Na rysunku 1 przedstawiono najczęściej spotykane rozwiązania hamulców taśmowych.

Rys. 1. Hamulec taśmowy: a) zwykły, b) sumowy, c) różnicowy.

3. Przeprowadzenie ćwiczenia:

Opis stanowiska badawczego

Stanowisko pomiarowe (rys.2.) składa się z podstawy 17 na której został zamocowany silnik 10 oraz za pomocą ułożyskowania 12 tarcza hamulca 13. Silnik jest bezpośrednio połączony z tarczą wałkiem na którym znajduje się momentomierz 11. Sygnał z momentomierza jest przetwarzany w oscylografie i odczytywany ze skali tego urządzenia. Hamowanie jest wywołane dźwignią 15 za pośrednictwem taśmy 16, która ma bezpośredni kontakt z tarczą hamulca 13. Siła hamująca zostaje zadana przez obciążniki, które umieszcza się na szalce 14. Czytnik momentomierza posiada skalę z której dokonuje się odczytu mierzonej wartości wielkości. Oscylograf włącza się przyciskiem 9

(włącza się kontrolka 1), natomiast przyciski 8 i pokrętło 2 służą do kalibracji urządzenia. Przyciskiem 7 i pokrętłem 3 ustala się zero oscylografu. Zmianę zakresu skali można przeprowadzić za pomocą przycisków 4, 5, 6

Rys. 2. Widok ogólny stanowiska badawczego

Oznaczenia:

1 - Kontrolka. 2 - Kalibracja. 3 - Zero oscylografu.

4 - ( x 0,5 - bezp. odcz ze skali). 5 - xl (odczyt pom. przez 2).

6 - x2(odczyt pomn.4). 7 - Zero. 8 - Kalibracja.

9 - Sieć. 10 - Silnik 11 - Momentomierz.

12 układ łożyskujący. 13 - Tarcza hamulca. 14 - Szalka.

15 - Dźwignia. 16 - Taśma hamulca. 17 - Podstawa

19 - Włącznik główny 18 - Regulacja prędkości obrotów silnika

20 - Włącznik. 21 - Wyłącznik

Włączenie stanowiska następuje po przekręceniu włącznika głównego 19 i włączeniu przycisku 20.Pokręcając pokrętłem 18 można zmieniać wartość prędkości obrotowej silnika. Wyłączenie urządzenia umożliwia przycisk 21.

Obliczenia momentów tarcia przeprowadza się według wzorów:

1. Hamulec zwykły

Natomiast dla przeciwnego kierunku obrotów

2. Hamulec sumowy

Natomiast dla przeciwnego kierunku obrotów

3. 
   Hamulec różnicowy

Natomiast dla przeciwnego kierunku obrotów

Oznaczenia przyjęto tak jak na rysunku 1.

IV. Protokół pomiarowy.

Wyniki pomiarów dla hamulca zwykłego ( prędkość 200 obr/min)

Moment hamowania MT (Nm)
Lp	Ciężar	Z badań		Z obliczeń
		Obr. Lewe	Obr. prawe	Obr. Lewe	Obr. prawe
1	5	0,6	1,8	0,76	1,43
2	10	1,2	4	1,53	2,86
3	15	1,6	6,8	2,30	4,30
4	20	2,2	∞	3,07	5,73
5	25	2,8	∞	3,84	7,17
6	30	3,6	∞	4,60	8,60
7	35	4	∞	5,37	10,04
8	40	4,8	∞	6,14	11,47

∞ - zakleszczenie się hamulca

Wyniki pomiarów dla hamulca sumowego ( prędkość 200 obr/min)

Moment hamowania MT (Nm)
Lp	Ciężar	Z badań		Z obliczeń
		Obr. Lewe	Obr. Prawe	Obr. Lewe	Obr. prawe
1	5	0,8	1,2	1,45	1,65
2	10	1	2,2	2,90	3,31
3	15	1,6	3,4	4,35	4,96
4	20	2,1	4,8	5,80	6,62
5	25	2,8	6	7,25	8,27
6	30	3,2	7,2	8,70	9,93
7	35	3,8	∞	10,15	11,58
8	40	4,4	∞	11,60	13,24

∞ - zakleszczenie się hamulca

Wyniki pomiarów dla hamulca różnicowego ( prędkość 200 obr/min)

Moment hamowania MT (Nm)
Lp	Ciężar	Z badań		Z obliczeń
		Obr. Lewe	Obr. Prawe	Obr. Lewe	Obr. prawe
1	5	0,8	∞	0,52	1,65
2	10	1,2	∞	1,05	3,31
3	15	1,8	∞	1,58	4,96
4	20	2,4	∞	2,11	6,62
5	25	3	∞	2,63	8,27
6	30	3,8	∞	3,16	9,93
7	35	4,4	∞	3,69	11,58
8	40	5,1	∞	4,22	13,24

∞ - zakleszczenie się hamulca

5. Wnioski :

Tematem ćwiczenia było badanie efektywności hamowania hamulca taśmowego w różnych układach pracy. Z wyników doświadczalnych zauważyliśmy iż największy ( nieskończenie duży ) moment hamowania wykazuje układ hamulca różnicowego ( dla obrotów prawych) . Następowało bowiem samoczynne kleszczenie się układu już dla najmniejszego obciążenia. Jednak najprawdopodobniej nie wynika to z idealnej charakterystyki pracy hamulca w tym układzie, tylko jest spowodowane błędem konstrukcyjnym stanowiska.

Z dalszych pomiarów stwierdziliśmy bardzo dobrą skuteczność hamowanie w układzie zwykłym dla obrotów prawych, gdzie przy małej sile hamowania otrzymywaliśmy stosunkowo duży moment hamowania. Zaważyliśmy również wyraźną zależność wartości momentu hamowania od kierunku obrotów . Na przykład dla hamulca sumowego wartość momentu tarcia dla obrotów prawych była dwukrotnie większa niż dla obrotów lewych. Moment tarcia obliczany nieznacznie różnił się od momentu zmierzonego doświadczalnie dla hamulców zwykłego i różnicowego, natomiast dla układu sumowego wartości obliczeniowe znacznie odbiegały ( dla obrotów prawych ) od wartości doświadczalnych. Na podstawie wykresów stwierdzić można, że najmniejsze różnice co do wartości momentu tarcia dla obrotów lewych i prawych posiada hamulec zwykły. Natomiast wartości obliczane i zmierzone w najmniejszym stopniu różnią się dla hamulca różnicowego dla obrotów lewych (dla obrotów prawych nie można było tego stwierdzić ponieważ - jak już wcześniej wspomniano następowało zakleszczenie się hamulca) w pozostałych przypadkach wartości zmierzone i obliczane nie są do siebie tak zbliżone. Zauważyć również można, że zakleszczanie się hamulca zarówno zwykłego jak i sumowego następowało przy momencie tarcia wynoszącym powyżej 7,3 Nm (pomiar dokonany dla obrotów prawych). Na podstawie wyników obliczeniowych i doświadczalnych stwierdzić można, że najmniejszą efektywność hamowania posiada zarówno dla obrotów lewych jak i prawych hamulec sumowy, natomiast największą hamulec różnicowy (przy założeniu stałych obrotów).

1

7

---