CHƯƠNG 4: CÁC BỘ PHẬN PHANH HÃM pot

Chơng 4
các bộ phận phanh hãm
4.1. Nhiệm vụ của phanh hãm
Phanh hãm là bộ phận quan trọng trong máy nâng. Đây là cơ cấu an toàn không thể
thiếu. Phanh hãm làm cho cơ cấu hoặc máy đang chuyển động dừng hẳn hoặc chuyển động
chậm lại tuỳ theo tính chất và yêu cầu của công việc. Theo chức năng sử dụng, thiết bị
phanh hãm đợc chia làm hai loại: Thiết bị dừng và phanh.
Thiết bị dừng chỉ có tác dụng làm dừng hẳn chuyển động của cơ cấu hoặc máy ở
cuối thời kỳ hoạt động. Nó đợc sử dụng chủ yếu ở cơ cấu nâng mà bánh phanh chỉ quay một
chiều và truyền động thờng bằng cơ bắp, ngoài ra có thể sử dụng kết hợp với phanh đĩa và
phanh tự động kể cả truyền động bằng động cơ. Trong máy nâng thờng dùng hai loại: Thiết
bị dừng bánh cóc và thiết bị dừng con lăn.
Phanh là thiết bị vừa có thể dừng hẳn chuyển động vừa có thể làm chậm dần tốc độ
chuyển động của cơ cấu và máy. Khác với thiết bị dừng, phanh phải phát sinh năng lợng để
khắc phục động năng của khối lợng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay trong các
bộ phận của máy nâng. Quá trình phanh là quá trình tạo ra lực ma sát hoặc mô men ma sát
của phanh để chống lại lực hoặc mô men trên bộ phận đặt phanh. Theo kết cấu, điều kiện
làm việc, nguyên tắc điều khiển và công dụng mà phanh đợc chia ra:
-Phanh đĩa, phanh đai, phanh hai má, phanh nón, phanh li tâm.
-Phanh thờng đóng, phanh thờng mở.
-Phanh tự động và phanh đợc điều khiển.
-Phanh dừng và phanh hạn chế tốc độ.
Việc lựa chọn phanh hãm để bảo đảm sự làm việc bình thờng và sự an toàn trong quá
trình hoạt động của máy nâng là vô cùng quan trọng. Đây là một chỉ tiêu đã đợc TCVN
5863-1995 (yêu cầu về an toàn trong lắp đặt và sử dụng thiết bị nâng) quy định. Phanh má
thờng đợc dùng trong các loại tời và ở các cơ cấu máy nâng ( cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển
và cơ cấu quay) có truyền động độc lập. Phanh đai đợc sử dụng trong các loại tời và cơ cấu
máy nâng có bộ phận truyền động chung cho từng nhóm cơ cấu (nh ô tô cẩu, máy xây dựng
vạn năng). Phanh đĩa đợc sử dụng trong các palăng điện. Các cơ cấu dừng dùng giữ vật ở t
thế treo; phanh tự động dùng điều chỉnh tốc độ hạ vật trong một thời gian nhất định mà
không giữ đợc vật nâng v. .v.

Các yêu cầu cơ bản của thiết bị phanh hãm:
-Phải có mômen phanh đủ lớn để thắng đợc mô men xoắn trên trục đặt phanh và đợc
tính theo công thức:
M
p
= M
x
, (Nmm) ; (4-1)
-Đóng mở nhanh, có độ tin cậy cao.
- Kết cấu phải đơn giản, chắc chắn, dễ chế tao.
- Dễ điều chỉnh, đễ thay thế và kiểm tra.
- Nhỏ gọn, hiệu suất cao, giá thành rẻ.
- M
x
là mô men xoắn trên trục đặt phanh, Nmm .
85
Trong công thức 4-1 thì là hệ số an toàn; thờng lấy > 1 để đề phòng quá tải do vật
nâng vợt quá tải danh nghĩa và xuất hiện tải trọng động khi làm việc. Mặt khác không chọn
quá lớn để tránh cho cơ cấu phải dừng đột ngột khi phanh (do gia tốc phanh lớn vì thời
gian phanh quá ngắn) gây ra tải trọng động tác dụng lên cơ cấu cơ khí và phần kết cấu thép.
Hệ số có thể tham khảo theo bảng 4-1.
Bảng 4-1. Hệ số an toàn của phanh
Loại dẫn động Chế độ làm việc

Dẫn động bằng tay - 1,5
Dẫn động máy Nhẹ
Trung bình
Nặng
Rất nặng
1,5

1,75
2,0
2,5
4.2. Thiết bị dừng
4.2.1. Thiết bị dừng bánh cóc
Cấu tạo của thiết bị dừng bánh cóc gồm hai chi tiết chính: bánh cóc 2 và cóc hãm 1
(hình 4-1). Bánh cóc 2 đợc lắp trên trục cần phanh hãm, thông thờng lắp trên trục dẫn
động có mô men xoắn nhỏ. Do kết cấu hoặc lí do khác mà ở một số máy nâng ngời ta có
Hình 4-1. Bánh cóc răng ngoài: 1- Cóc, 2- Bánh cóc, 3- Lò xo
thể lắp bánh cóc trên trục trung gian hay trực tiếp trên trục tang. Lắp trực tiếp trên trục
tang là an toàn nhất nhng do mô men lớn nên cơ cấu cóc hãm rất cồng kềnh. Bánh cóc có
dạng răng đặc biệt và khi cóc hãm ăn khớp với răng bánh cóc thì chỉ cho phép trục lắp bánh
cóc quay theo chiều nâng. Để quay ngợc lại theo chiều hạ, nhấc cóc hãm không cho ăn
khớp với bánh cóc. Bánh cóc có thể có dạng răng ngoài (hình 4-1) hoặc răng trong (hình
4-2b).
Hình 4-2. Dạng răng bánh cóc ngoài và trong
86

90
9
0


a
r
c
c
.
s
i

n

R
N.f
N
P
A
B
1
2
3
1
0
c
.
s
i
n

B
P
h
a=1,5m

b
'
e
a) b) c)
a

9
0

+

a
~
6
0

h
a
6
0

3
0

t
h
R
~
7
0

t
a)
b)
Cóc hãm đợc bố trí phía trên hoặc phía dới bánh cóc. Để bảo đảm cho cóc hãm luôn
ăn khớp với bánh cóc có thể dùng thêm lò xo giữ 3 (hình 4-1). Cóc hãm 1 thờng trợt trên

mặt răng bánh cóc và chịu lực va đập khi vào khớp, gây tiếng ồn và mài mòn. Để khắc
phục bớt nhợc điểm này ngời ta dùng bánh cóc có mô dun nhỏ hoặc đặt đồng thời nhiều cóc
hãm lệch bớc nhau.
Vị trí của trục quay cóc hãm đặt sao cho đờng tiếp tuyến của lực vòng P của bánh cóc
phải đi qua tâm trục quay của cóc hãm và tạo ra góc 90
0
ở điểm tiếp
xúc để lực tác dụng lên răng bánh cóc và cóc hãm là nhỏ nhất. Khi làm việc, đỉnh của cóc
hãm tác dụng lên mặt răng bánh cóc một lực N và lực ma sát trên bề mặt răng là Nf. Để
cóc hãm 1 vào khớp đợc với răng bánh cóc 2 thì phải bảo đảm điều kiện (lấy mômen với
tâm A) ( hình 4-1) :
Ncsin Nfbcos. (4-2)
Từ đó tg f = tg hay > , trong đó là góc ma sát của bánh cóc và cóc hãm.
Khi f = 0,25 ữ 0,3 thì 14 ữ 17
0
, thờng chọn 17
0
Lực vòng P trên răng bánh cóc đợc xác định theo công thức:
P =
zm
M2
D
M2
xx
=
, N; (4-3)
trong đó: M
x
- môn xoắn trên trục lắp bánh cóc, Nmm;
D - đờng kính ngoài của bánh cóc, mm;

Z, m - số răng và mô duyn của bánh cóc.
Sức bền của răng bánh cóc đợc kiểm tra uốn giống nh bánh răng thờng:

2
u
22
u
u
mm/N,][
6
ba
D
Mh2
6
ba
Ph
W
M
===
; (4-4)
trong đó:
h = 0,75m - chiều cao chân răng, mm;
a = m - chiều dày chân răng, mm;
b =
m
- chiều rộng chân răng, mm;
m =

t
mô duyn của răng bánh cóc;

t - bớc răng bánh cóc, mm;
Thay các giá trị a, b vào 4-4 ta đợc:

3
u
3
u
][z
M
08,2m
mx
M9

=

=
, mm; (4-5)
Mô duyn cho bánh cóc răng trong:
87
m =1,2
3
u
][z
M

, mm; (4-6)
Ngoài ra cần kiểm tra áp suất từng 1mm trên bề mặt răng:

;mm/N],p[
b

P
p
1
=
(4-7)
[p] - lực phân bố cho phép của vật liệu bánh cóc trên một đơn vị chiều dài, N/mm;
[p]=50 ữ 100N/mm cho vật liệu gang đúc; [p] = 150 ữ 290N/mm cho vật liệu bằng thép.
Cóc hãm khi làm việc vừa chịu uốn vừa chịu nén do đó cần kiểm tra theo ứng suất tổng
hợp (hình 4-1c):
=
n
+
u
[
u
], N/mm
2
; (4-8)
trong đó

2
u
u
n
'b
Pe6
W
M
'b
P

F
P

==

==

Khi dùng vật liệu thép để chế tạo cóc hãm và bánh cóc, thờng dùng thép 45 hoặc 40X,
phải xử lý bề mặt để đạt độ cứng nhất định. Vì có va đập trong quá trình làm việc nên hệ số
an toàn bền chọn k = 6 đối với ứng suất cho phép.
4.2.2. Thiết bị dừng con lăn
Trong máy nâng, thiết bị dừng con lăn đợc sử dụng kết hợp với phanh. Thiết bị này
làm việc dựa trên nguyên lý nêm và lực ma sát. Kết cấu của thiết bị dừng con lăn đợc mô tả
trên hình 4-3, trong đó có 3 bộ phận chính: Bạc lồng 2, con lăn 3 và vỏ cố định 4.
Bạc lồng 2 đợc lắp cố định với
trục 1 bằng then, là trục cần phanh
hãm. Các con lăn 3
nằm ở khe hở giữa bạc lồng và vỏ cố
định 4. Khi trục 1 quay ngợc kim đồng
hồ, các con lăn ở vị trí lỏng, không bị
kẹt nên trục quay bình thờng. Khi
dừng quay, do tải trọng của
vật nâng có xu hớng kéo trục quay ng-
ợc lại, lập tức các con lăn bị đẩy vào vị
trí hẹp hơn và bị kẹt giữa bạc lồng 2 và
vỏ cố định 4 (dạng nêm) sinh ra lực ma
sát chống lại chiều chuyển động của
trục 1.
Lực nén N, do con lăn bị kẹt giữa
bề mặt của bạc lồng và vỏ cố định, đợc

tính:

zfD
M2
N
x
=
,N; (4-9)
88
Hình 4-3. Thiết bị dừng con lăn: 1- Trục, 2- Bạc
lồng, 3- Con lăn, 4- Vỏ cố định
2


d
D
N
a
4
3
1
N
trong đó:
M
x
- mômen xoắn trên trục cần phanh hãm, Nmm;
z - số con lăn trong thiết bị dừng, z = 4 ữ 6;
D - đờng kính trong của vỏ cố định, mm;
f - hệ số ma sát giữa con lăn và bạc lồng, vòng cố định, f = 0,06.
Góc côn = 4

0
lấy theo điều kiện tự hãm:

2
tg

< f hay < 2;
trong đó là góc ma sát, khi = 3
0
30 thì f = 0,06.
Từ quan hệ hình học ta có:
cos =
dD
da2

+
, trong đó a, d theo hình 4-3.
Chiều dài con lăn l = (1 ữ 2)d, thông thờng lấy l =1,5d.
Con lăn có tiếp xúc đờng với bạc lồng và vỏ cố định nên ứng suất tiếp xúc đợc kiểm tra
bằng công thức: Giữa con lăn và vỏ cố định:

txtx
][
Dd
dD
E
l
N
59,0

=
, N/mm
2
. (4-10)
Giữa con lăn và lõi của thiết bị dừng:

txtx
][
d
l
E
l
N
59,0 =
, N/mm
2
;

(4-11)
E - môđun dàn hồi của vật liệu N/mm
2
;
d - là đờng kính con lăn, mm.
4.3. Thiết bị phanh
4.3.1. Phanh hai má
Phanh má có thể là phanh một má và phanh
hai má. Phanh một má đợc sử dụng ở máy
nâng đơn giản và quay tay. Loại này thờng gây
uốn trục khi phanh. Trong máy nâng thờng dùng
phanh hai má. Phanh hai má có loại má phanh cố

định (hình 4-4) và má xoay bản lề (hình 4-6) .
Theo hình 4-4 lực vòng trên bánh phanh có
thể tính:
Hình 4-4. Phanh hai má
P = (N
1
+N
2
).f , N (4-12)
Xác định N
1
, N
2
từ lực cần thiết phải tạo ra trên cánh tay đòn khi phanh:
89
b
c
a
N
1
2
N
f
N
2
K
N
1
f
K

fba
1
KcN
1
+
=
, N;

fba
1
KcN
2

=
, N;

Thay vào (4-12):
+
+
=
fba
1
(KcfP
)
fba
1

, N; (4-13)
Nh vậy áp lực phanh ở hai má phanh khác nhau N

1
N
2
. Để cho N
1
= N
2
= N cần phải
triệt tiêu giá trị b để lực phanh K tạo ra bằng nhau. Do vậy trong thực tế ngời ta dời tâm
quay O
1
O
2
để triệt tiêu b và lực ở đầu tay đòn (hình 4-5) hoặc lắp hai má động nh hình 4-6.
Lực phanh lúc này sẽ là:
K =
c
Na
, N. (4-14)
Từ sơ đồ phân tích lực cho thấy rằng lực ép N ở hai má bằng nhau nếu khoảng cách hai
tâm O
1
O
2
= D ở phanh hai má cố định, và O
1
O
2
= D+2b ở phanh hai má phanh ghép với tay
đòn bằng bản lề. Lắp

theo phơng pháp thứ
hai này có u điểm là
tránh đợc hiện tợng
má phanh không áp
sát vào bánh phanh
trên toàn bộ bề mặt
tiếp xúc do sai số khi
chế tao, lắp ráp, do
mòn không đều. Ngày
nay ngời ta hay sử
dụng phơng pháp lắp
ghép này.
Nh vậy theo
hình 4-5 ta có thể xác
Hình 4-5. Xác định lực
phanh hai má cố định
định đợc lực cần phanh F
1
nh sau (cần chú ý tới áp suất bề mặt phanh O của):
F
1
=
e
h
c
a
fD
M
e
h

c
a
N
e
h
K
ph
==
N; (4-14)
M
ph
= 2Nf R (4-15)
Độ lớn và phơng chiều của phản lực gối tựa quay R
1
, R
2
tại O
1
,O
2
tốt nhất nên xác
định bằng đồ thị.
Đối với loại má
phanh lắp bản lề với
cánh tay đòn, thì hợp
lực N
1
, N
1
f và N

2
, N
2
f
là V
1
, V
2
trong trạng
thái cân bằng của hai
90
a
c
N
V
R
R
N
N
f
2
D
R
2
R
1
0
f
N
2

0
V
N
1
V
U
U
f
N
K
1
F
2
F
e
h
1
F
2
F
2
M
F
f
N
N
a
c
D
0

1
1
2
R
R
2
1
0
R
N
f
V
N
V
K
N
f
V
2
U
F
1
1
F
h
e
R
N
U
K

má phanh phải đi qua tâm quay O của bản lề (hình 4-6). Điểm đặt của hợp lực V
1
, V
2
bị lệch lên trên hoặc xuống dới so với đờng tâm của bánh phanh tuỳ theo chiều
Hình 4-6. Lực trong phanh hai má có bản lề
quay của bánh phanh. Lựa chọn kích thớc phanh: Khi lựa chọn phanh cần chú ý tới áp suất
bề mặt phanh

360
DB
N
F
N
p
0


==
[p] , N/mm
2
;

(4-16)

0
- góc ôm của má phanh trên bánh phanh;

B - chiều rộng của má phanh, mm (hình 4-7).
[p] - áp suất cho phép trên bề mặt làm việc của

phanh. Đối với chế độ làm việc trung bình thì chọn
vật liệu làm má phanh là: [p] = 1,5 ữ 2 N/mm
2
;
amiăng chọn [p] = 0,3 ữ 0,4 N/mm
2
, gỗ [p] = 0,3
N/mm
2
. Trong trờng hợp làm việc nặng cần chọn giá
trị [p] bằng 60% giá trị trên. Đối với phanh thả giá trị
[p] chọn nhỏ hơn 20 ữ 30% giá trị chế độ làm việc
trung bình .
Hình 4-7. áp suất trên bề mặt phanh
Nh vậy có công thức tính mômen phanh:
M
ph
= pFfD , Nmm; (4-17)
trong đó: F - diện tích bề mặt tiếp xúc;
p - áp suất bề mặt [N/mm
2
].
Cờng độ mài mòn và nhiệt độ má phanh vừa phụ thuộc áp suất p vừa phụ thuộc vận tốc
trợt v trên bề mặt bánh phanh. Gọi p [N/mm
2
] là áp suát trên 1 mm
2
diện tích bề mặt phanh
khi làm việc thì công do ma sát pf sinh ra trên quãng đờng s [m] sẽ là:
A = pfs , Nm/mm

2
. (4-18)
Khi biết vận tốc vòng v [m/s] thì tính đợc quãng đờng s:
- Phanh dừng (chuyển động chậm dần đều)

2
vt
s =

- Phanh thả (chuyển động đều)
vts =
Vậy công ma sát trung bình (t =1 s) sẽ là:
P = pf
2
v
, Nm/mm
2
.s ; đối với phanh dừng. (4-19)
P = pfv , Nm/mm
2
.s ; đối với phanh thả. (4-20)
Để đơn giản khi tính toán kiểm tra ngời ta dùng trị
số quy ớc pv [pv] thay cho P. Khi P = 0,3 ữ 0,5 Nm/mm
2
.s thì đối với phanh dừng:
91
B
D
N

f = 0,3
smm/Nm3,32pv
2
ữ=


smm/Nm5,22,1pv4,0f
smm/Nm85,27,1pv35,0f
2
2
ữ==
ữ==
Đối với phanh thả có thể chọn bằng một nửa giá trị trên. Khi vận hành chế độ nhẹ thì
chọn giá trị p.v lớn, ngợc lại khi vận hành chế độ nặng thì chọn p.v giá trị thấp.
Nhiệt độ cho phép tại bề mặt của má phanh là:
- Tấm lót là amiăng dệt [t] = 200
0
C
- Tấm lót là amiăng cán [t] = 220
0
C
- Không có tấm lót [t] = 150
0
C.
4.3.2. Phân loại phanh hai má:
Phân loại phanh hai má là dựa vào phơng pháp tạo ra lực K trên tay đòn. Trong máy
nâng ngời ta thờng dùng ba loại phanh sau đây:
1. Phanh hai má kiểu thanh kéo.
Dùng đối trọng G để tạo ra mômen phanh (hình 4-8). Cấu tạo của phanh bao gồm:
Bánh phanh 1 đợc lắp trên trục cần

phanh bằng mối ghép then, các má
phanh 2, các tay đòn 3, thanh kéo
4, 5, 6, nam châm điện từ 7 và đối
trọng 8. Phanh hai má kiểu thanh
kéo là loại phanh thờng đóng. Khi
không có điện nam châm 7 không
làm việc, đối trọng G làm thanh 6
quay chung quanh O
1
kéo thanh 5
với lực F
1
và làm xoay thanh 4 tạo
ra lực K trên tay đòn 3 và tạo thanh
mô men phanh M
ph
. Khi có điện,
máy nâng cần làm việc, nam châm
7 hút thanh 6 quay ngợc lại và giải
phóng lực F
1
, K tạo khe hở giữa
bánh phanh và má phanh. Để tính
trọng lợng đối trọng G, tạo ra lực
làm việc K và xác định lực hút của
nam châm 7 đủ lớn để đóng mở
phanh, ta dựa vào việc cân bằng
mô men theo nguyên lý đòn bẩy.
Giả thiết lực nén hai má bằng
nhau:

N
1
= N
2
= N =
fD
M
ph
, N;
Lực K cần thiết phải tạo ra trên tay đòn 3:
K
c
a
fD
M
N
c
a
ph
==
,N; (4-21)
92

Hình 4-8. Phanh hai má kiểu thanh kéo: 1- Bánh
phanh, 2- Má phanh, 3-Tay đòn, 4, 5, 6- Thanh kéo,
7-Nam châm 8- Đối trọng.
R
P
a
c

L
L
L
1
0
2
2
1
R
1
0
3
2
G
NC
h
e
3
2
1

V
N
f
N
V
N
N
f
D

5
4
KK
1
F
6
8
7
Lực F
1
cần thiết phải tạo ra trên tay đòn 5:

e
h
c
a
D.f
M
e
h
KF
ph
1
==
(4-22)
Từ đó xác định đợc trọng lợng cần thiết của đối trọng có kể đến hiệu suất:

2
1
ph

L
L
e
h
c
a
fD
M
G

=
,N; (4-23)
Lực hút cần thiết của nam châm để mở phanh:

3
1
ph
nc
L
L
e
h
l
a
fD
M
kP

=
, N; (4-24)

Phanh hai má kiểu thanh kéo có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, không gây uốn trục
phanh, có thể tạo đợc mô men phanh lớn. Nhợc điểm của loại phanh này là hệ thống tay đòn
phức tạp, nhiều khâu, nhiều khớp nên hiệu suất thấp, đồng thời dễ gây biến dạng tay đòn
lớn, quán tính lớn. Do những nhợc điểm đó mà ngày nay loại phanh này ít đợc sử dụng
trong máy nâng.
2. Phanh hai má điện từ
Phanh hai má kiểu lò xo có nam châm điện thờng gọi là phanh điện từ. Một loại
phanh điện từ ký hiệu TKT do Liên Xô cũ chế tạo đợc sử dụng rộng rãi trong máy nâng. So
với phanh hai má kiểu thanh kéo, loại
phanh này có nhiều u điểm hơn nh kết
cấu đơn giản, chắc chắn, có hiệu suất và
độ tin cậy cao. Đây là loại phanh thờng
đóng nhờ lò xo 4 tác động vào tay đòn
tạo ra lực K (hình 4-9). Kết cấu của
phanh bao gồm: Bánh phanh 1 lắp vào
trục cần phanh, các má phanh 2 đợc lắp
chốt vào tay đòn 3. Lò xo nén 4 lắp lồng
ngoài thanh 5 và trong vỏ thanh đẩy 6.
Do đó lò xo 4 bị chặn một đầu do vỏ
thanh 6 và một đầu do đai ốc 7 lắp trên
thanh 5. Lò xo phụ 8 có nhiệm vụ giữ ổn
định phanh và tạo lực mở nhanh má
phanh khỏi bánh phanh. Thanh đẩy 9
một đầu gắn vào đầu tay đòn 3 và một
đầu là vật liệu nhiễm từ của nam châm
khi làm việc. Nam châm điện 10 đợc lắp
trực tiếp lên tay đòn 3. Khi có điện nam
châm 10 hút làm cho thanh 9 quay
quanh điểm mút của thanh 3 bên phai và
thân của nó tì vào thanh 5 đẩy thanh này

chuyển động sang trái và nén lò xo 4
làm cho hai má phanh nhả ra tạo thành khe hở giữa má phanh và bánh phanh.
Nhợc điểm của phanh hai má điện từ là tỷ số truyền của các cánh tay đòn nhỏ nên khó
tạo đợc mômen phanh lớn. Khi phanh gây va đập giữa 9 và 10 do lực hút của nam châm, vì
vậy khi phanh liên tục không đợc êm.
Lực cần thiết K đặt ở đầu tay đòn có tính đến hiệu suất đợc xác định theo công thức:
93
Hình 4-9. Phanh điện từ: 1- Bánh phanh, 2-
Má phanh, 3- Tay đòn, 4- Lò xo, 5- Thanh đẩy, 6-
ống lồng, 7- Đai ốc, 8- Lò xo phụ, 9- Cần, 10-
Nam châm điện
D
N
f
c
01

N
a
R1
1
3
2
K
N
02
f
N
R2
P

NC
10
9
P
6
8
4
5
7
e
b
max
K
c
Df
M
N
c
a
ph

==
, N; (4-25)
trong đó chọn hiệu suất = 0,95 cho khớp xoay có bôi trơn và = 0,9 khi không bôi trơn.
Lực đẩy của lò xo 4 để tạo ra mô men:
P
lx
= K +P
lxp
, N; (4-26)

P
lxp
- lực nén của lò xo phụ 8; P
lxp
= 20 ữ 80 N.
Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo 4 khi nam châm 10 làm việc:
P
max
= K +2
C
a
c
, N; (4-27)
trong đó : 2
a
c
- độ nén của lò xo 4 khi hai má phanh mở ra với khe hở ;
C - độ cứng của lò xo.
Mômen ứng với khớp xoay o
3
khi nam châm làm làm việc:
M
nc
= P
nc
e = P
max
b = (K +2
C
a

c
)b , Nmm.
Từ đó lực hút cần thiết của nam châm là:
P
nc
= P
max
b = (K +2
C
a
c
)
c
b
(4-28)
Hành trình phanh đợc xác định theo công thức:
h
p
= 2
a
c
m
1
(4-29)
Hệ số lợi dụng hành trình lấy m = 0,8 ữ 0,85
3. Phanh hai má điện - thuỷ lực
Phanh hai má dùng cần đẩy điện thuỷ lực có cấu tạo nh hình 4-10. Bánh phanh 1 đợc
lắp trên trục phanh, má phanh 2 lắp bản lề với tay đòn 3. Để tạo đợc lực K, một đầu của
tay đòn nối trực tiếp bằng bản lề với thanh truyền 5 và đầu thanh thứ hai nối vơí thanh kéo
4. Một đầu của thanh truyền 5 đợc nối với cần đẩy của bình điện thuỷ lực 6 và lò xo 7 . Lực

nén lò xo 7 tạo ra mô men phanh,
cần đẩy thuỷ lực 6 dùng để mở
phanh khi máy hoạt động. Khi có
điện, cần đẩy điện thuỷ lực 6 đẩy
thanh 5 ép lò xo 7 và tạo ra khe hở
giữa má phanh và bánh phanh.
Đây là loại phanh thờng đóng
và có nhiều u điểm hơn phanh điện
từ. Nó khắc phục đợc sự va đập,
khi mở phanh êm dịu, không bị đột
94
Hình 4-10. Phanh hai má điện - thuỷ lực: 1- Bánh
phanh, 2- Má phanh, 3- Tay đòn, 4, 5- Thanh kéo, 6-
Cần, 7- Lò xo, 8- Bơm, 9-Động cơ điện, 10- Bình điện
thuỷ lực.
c
L1
0201
a
R1
2
1
N
R2
f
N
N
f

N

D
8
10
9
3
b
e
a
5
4
7
6
ngột. Từ những u điểm trên mà ngày nay trong máy nâng sử dụng phanh điện thuỷ lực là
chủ yếu. Loại phanh này chế tạo khó hơn phanh điện từ do kết cấu của bình điện thuỷ lực
có động cơ điện, bơm li tâm và pitông thuỷ lực đòi hỏi độ chính xác cao.
Lực K cần thiết để phanh đợc tính theo công thức:
K
c
a
Df
M
N
c
a
ph

==
, N; (4-30)
Lực lò xo 7 cần thiết để đóng phanh đợc xác định từ phơng trình cân bằng thanh 5:
P

lx
=
1
ph
1
L
btgc
c
a
Df
M
L
btgc
K
+

=
+
, N. (4-31)
Hành trình cần thiết của cần đẩy thuỷ lực đợc xác định:
h
p
= 2
am
l

+ btgc
L
1
, mm. (4-32)

Hệ số lợi dụng hành trình lấy m = 0,8 ữ 0,85
4.4. Phanh đai
Kết cấu chung của phanh đai bao gồm bánh đai 1 lắp trên trục phanh, đai thép 2 bao
quanh bánh phanh với góc ôm , cần 3 để tạo lực phanh (hình 4-13). Lực phanh đợc tạo ra
nhờ ma sát giữa đai khi ép chặt vào bánh phanh. Để chống mài mòn đai thép và tăng ma sát
ngời ta lắp vào mặt đai phía bánh phanh một lớp bằng gỗ, amiăng hoặc da.
Quá trình làm việc của đai trên bánh phanh thể hiện trên hình 4-11. Theo công thức Ơle
có thể xác định lực căng của đai tại một góc ôm bất kì :
S = S
min
e
f


Khi góc bằng góc ôm thì lực căng lớn nhất
của nhánh vào:
S
max
= S
min
e
f


(4-33)
Mômen phanh đợc tạo ra trên bánh phanh do lực
ma sát:
M
ph
= (S

max
- S
min
)
2
D
, Nmm. (4-34)
Từ các biểu thức trên ta tìm đợc giá trị S
max
, S
min
:
S
max
1e
e
D
M2
f
f
ph

=


, N; (4-35)
Hình 4-11. áp suất trên mặt phanh đai
S
min
1e

1
D
M2
f
ph

=

(4-36)
4.4.1. áp suất trên mặt phanh
95
min
P
max
P
max
S
min
S
a
?
ở phanh đai, áp suất trên mặt phanh phân bố không đều. áp suất giảm dần từ p
max
tại S
max
đến p
min
tại S
min

Từ hình 4-12 ta tách một cung trên đai thép giới hạn bởi
d vô cùng bé, trên đó tác dụng các lực kéo S, S + dS, áp lực
dN và lực ma sát fdN và phần tử này ở trạng thái cân bằng.
Chiếu các thành phần lực lên trục dN và chiều vuông góc với
dN ta có:
0
2
d
sin)dSS(
2
d
sinSdN =

+



0
2
d
cos)dSS(
2
d
cosSfdN =

+

+

Hì

nh 4-12. Xác định lực trong đai


Thành phần
2
d
sindS

vô cùng bé nên bỏ qua và đặt
2
d
2
d
sin



, cos
1
2
d


ta có:

fdNdS
.0
2
d
S

2
d
SdN
=
=






S
dS
fd =


1
2
S
S
lnf =

1
2
f
S
S
e =

Từ đó: S

max
= S
min
e
f


áp suất của đai lên bánh phanh tại điểm bất kì:


DB
S2
Bd
2
D
Sd
dF
dN
p
=


==
,N/mm
2
; (4-37)
trong đó B - chiều rộng của đai
Vậy áp suất lớn nhất của đai lên bánh phanh đợc xác định :
p
max

=
DB
S2
max
, N/mm
2
; (4-38)
áp suất nhỏ nhất :
p
min
=
DB
S2
main
,N/mm
2
; (4-39)
Công của lực ma sát trung bình cũng đợc tính nh đối với phanh má:
96
min
S
d

2
0
d

2
d

?
1
S+dS
max
S
dN
f.dN
S
A = p
tb
f
2
v
, Nm/mm
2.
s đối với phanh dừng; (4-40)
A=p
tb
fv , Nm/mm
2.
s đối với phanh thả ; (4 -41)
trong đó: p
tb
là áp suất trung bình và có thể tính theo bán kính số học của p
max
và p
min
theo:
p

tb.
fvS =Pv;
P - lực vòng, N;
v - tốc độ vòng, m/s;
Từ đó tính đợc :
p
tb
=
Sf
P
, N/mm
2
(4-42)
áp suất trumg bình có thể lấy:
p
tb
= 0,2 ữ 0,3 N/mm
2
cho lót bằng gỗ;
p
tb
= 0,3 ữ 0,5 N/mm
2
cho lót bằng amiăng;
Dùng cho phanh thả thì chọn giá trị áp suất bằng một nửa giá trị trên.
Trị số [pv] có thể chọn:
pv 2,5 Nm/smm
2
cho phanh dừng;
pv 1,5 Nm/smm

2
cho phanh thả.
4.4.2. Phân loại phanh đai
Việc phân loại phanh đai chủ
yếu dựa vào cấu tạo và phơng pháp
định vị hai đầu đai và đợc chia thành
ba loại chính:
1. Phanh đai đơn giản
Phanh đai đơn giản đợc thể
hiện trên hình 4-13, một đầu của đai
2 đợc lắp bản lề với tâm o
2
cố định
cùng với một đầu của tay đòn 3 và
đầu thứ hai đợc lắp bản lề với tay
đòn 3 cách tâm o
2
một quãng a. Đầu
thứ hai của tay đòn là điểm đặt lực G
và tấm cực âm
của nam châm điện G
n
, trọng lợng
thanh 3 là G
t
. Xét trờng hợp đang
nâng nh hình 4-13:
Xác định đợc mô men phanh theo S
max
,S

min
:
M
ph
= S
max
2
D
- S
min

2
D
= (S
max
- S
min
)
2
D
=P
2
D
(4-43)
97
Hình 4-13. Lực phanh đơn giản: 1- Bánh đai, 2-
Đai, 3- Tay đòn
e
b
3

2
o
a
min
S
max
S
2
1
1
o
a
?
n
P
h
GG
c
G
t
n
Từ đó có lực vòng: P =
)1e(S
D
M2
f
min
ph
=

(4-44)
Và S
max
1e
e
D
M2
.f
f
ph

=


, N; (4-45)
S
min
1e
1
D
M2
e
ph

=

, N (4-46)
Tính G cần thiết để phanh khi nâng:
G
1

=
)
b
eGcG
(a
1e
e
Db
M2
b
eGcGaS
nt
f
f
ph
ntmax
+


=



, N. (4-47)
Tính G cần thiết để phanh khi hạ:
G
2
=
)
b

eGcG
(a
1e
1
Db
M2
b
eGcGaS
nt
f
ph
ntmin
+


=


, N. (4-48)
Nh vậy G
1
> G
2
là e
f

lần. Phanh đai đơn giản không thích hợp với máy nâng quay hai
chiều. Loại này chỉ sử dụng cho loại cơ cấu
nâng các chiều quay nh trên hình 4-14.
Hành trình đầu đai khi phanh:

h = Trong đó: - khe hở giữa
đai và bánh phanh, mm.
- góc ôm của đai trên bánh phanh.
2. Phanh đai vi sai
Phanh đai vi sai có cấu tạo nh hình 4-14.
Hai đầu của đai 2 đợc lắp trên cùng thanh 3 về
hai phía đối diện và cách gối quay 0
2
một đoạn
là a, c. Khi cần phanh phải dùng một tải trọng
G và các phần trọng lơng của thanh G
t
, phần
âm của nam châm G
n
. Mômen phanh do S
max
,
S
min
tạo ra khi nâng đợc thể hiện trên hình 4-
14:
Gb + G
t
e + G
n
d = S
max
a - S
min

c = S
min
(ae
f

- c)
Khi nâng:
G
1
=
b
dGeG)cae(S
nt
f.
min


, N. (4-49a)
Khi hạ:
G
2
=
b
dGeG)cea(S
nt
f.
min


, N. (4-49b)

98
2
P
n
b
d
min
S
3
2
o
c
S
a
max
1
?
1
o
a
G
t
G
n
G
e
h
h
2
1

Hình 4-14. Phanh đai vi sai: 1- Bánh
phanh, 2- Đai, 3- Tay đòn.
Trong công thức này cho thấy a - ce
f


có thể là dơng hoặc âm tuỳ thuộc vào trị số a, c t-
ơng ứng. Khi G có giá trị âm, có nghĩa là phanh tự hãm do tác dụng của nội lực mà không
cần tới lực tác động từ bên ngoài. Muốn phanh vi sai điều khiển đợc cần phải thoả mãn
điều kiện:
G > 0 hoặc (a-be
f

) > 0


>
c
a
e
f


Khi đổi chiều mômen phanh M
ph
thì lực G cũng thay đổi. Do đó loại phanh này
cũng không dùng đợc cho trờng hợp cần phanh hai chiều.
Do có thể tạo đợc mômen phanh lớn với lực đóng phanh nhỏ mà phanh vi sai không
dùng cho tời dẫn động máy mà chỉ dùng cho tời tay và đóng mở phanh bằng tay.
Hành trình của các đầu đai phanh khi đóng mở phanh đợc xác định từ hệ phơng trình:

a
h
c
h
hh
21
12
==
Từ đó ta có:

ca
a
h;
ca
c
h
21

=

=
(4-50)
3. Phanh đai hai chiều
Để có thể dùng cho cơ cấu cần có mô men
phanh đổi chiều, ngời ta sử dụng phanh đai hai
chiều. Phanh đai hai chiều có kết cấu nh hình 4-
15. Đặc điểm của loại phanh này là mômen do
lực S
min

,S
max
tạo ra phải có giá trị cùng dấu.
Khi bánh phanh quay theo chiều nâng:

Hì
nh 4-16. Đai phanh
G
1
=
b
dGeG)cae(S
nt
f
min
+

(4-51)

Khi bánh phanh quay theo chiều hạ:
G
2
=
b
dGeG)ace(S
nt
f
min
+

(4-52)
Khi a = b thì G
1
= G
2
= G :
99
2
b
d
a
o
2
c
max
S
3
S
min
?
o
1
a
1
n
P
t
G
G
n

G
e
h
Hình 4-15. Phanh đai hai chiều:
1- Bánh đai, 2- Đai, 3- Tay đòn
G =
b
dGeG
)1e(Db
)1e(aM2
b
dGeG)1e(aS
nt
ef
f
.ph
nt
f
min
+


+
=
+


N. (4-53)
Phanh đai hai chiều đợc dùng phổ biến hơn so với hai loại phanh đai trớc. Trong cùng
điều kiện làm việc thì lực G ở đây lớn hơn trong phanh đơn giản (e

f


+1) lần.
Phanh đai có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, dễ chế tạo, giá thành rẻ, lắp đợc trong không
gian hẹp. Phanh đai có nhợc điểm là gây uốn trục, chóng mòn; áp lực của đai lên bánh
phanh phân bố không đều và độ mòn của chúng theo quy luật e
f

;

độ tin cậy trong sử dụng
của phanh đai kém hơn phanh hai má. Cấu tạo đai phanh và cố định các đầu đai nh hình 4-
16.
4.5. phanh nón
Phanh nón là loại phanh điển hình của phanh áp trục. Trong các loại phanh này,
lực tác dụng để tạo mômen phanh là lực dọc trục do lò xo, đối trọng hoặc sức ngời
gây nên qua hệ thống của tay đòn, hệ truyền động thuỷ lực hay khí nén.
Sơ đồ tính toán phanh nón đợc thể hiện
trên hình 4-17. Đĩa nón ngoài 2 đợc lắp trên
trục phanh 1 bằng then. Đĩa nón trong 3 đợc
lắp lồng không với trục 1 và di chuyển dọc
trục nhờ lực ép P của lò xo 5 qua tay đòn 4.
Bán kính trung bình của mặt ma sát R
tb
lấy
theo yêu cầu về kết cấu. Quan hệ giữa bán
kính ngoài và bán kính trong có thể lấy
R
ng

=(1.2ữ1,6)R
tr
. Để tránh kẹt mặt nón, lấy
góc
2

phải lớn hơn góc ma sát của các mặt
tiếp xúc:
tg
2

> 1,2f;
Thông thờng =16
0
ữ 25
0
.
Lực dọc trục cần thiết để tạo mô men phanh yêu cầu: P'R
tb
f = M
p
. Từ đó

fR
2
sinM
P
tb
p

=
(4-54)
Lực của lò xo cần thiết để đóng phanh:
T=
b
aP

(4-55)
Hiệu suất của tay đòn lấy = 0,9 ữ 0,95
Chiều rộng mặt nón đợc xác định theo áp lực cho phép của mặt ma sát [p]:
100
Hình 4-17. Phanh nón: 1-Trục, 2- Đĩa nón
ngoài, 3- Đĩa nón trong, 4- Tay đòn, 5- Lò xo

2
R
5
4
2 3
R
R
P
1
tr
ng
b
T
a
tb
B =

2
sin]p[R2
P
tb


(4-56)
4.6. phanh đĩa
Phanh đĩa có nguyên lý hoàn toàn giống phanh nón và đợc thể hiện trên hình 4-18.
Ta có thể coi phanh đĩa là phanh nón có góc
2

= 90
0
. Nhng phanh đĩa có một mặt
ma sát đòi hỏi lực phanh lớn nên ít đợc sử dụng.
Trong máy nâng ngời ta chỉ dùng phanh đĩa với nhiều mặt ma sát (hình 4-18). Phanh
gồm có các đĩa ma sát 5 không quay có thể
dịch chuyển dọc trục theo chốt dẫn h ớng 1.
Trên các đĩa 5 có gắn các mặt ma sát 6. Các
đĩa thép 7 không có các bề mặt ma sát đợc lắp
bằng then hoa với trục phanh. Phanh đóng nhờ
lực lò xo 4 và ép các đĩa 5 vào các đĩa 7.
Phanh mở nhờ các nam châm điện 3 với ngàm
hút 2 gắn cố định trên đĩa 5. Các bề mặt ma
sát có thể làm việc không có bôi trơn hoặc bôi
trơn bằng mỡ hoặc ngâm trong dầu.
Bán kính trong của bề mặt ma sát đợc
chọn nhỏ nhất có thể theo yêu cầu kết cấu.
Bán kính ngoài thờng lấy R

ng
= (1,25 ữ 2,5)R
tr
.
Để đảm bảo bôi trơn tốt, các đĩa làm việc
ngâm trong bể dầu, nên lấy R
n
- R
tr
60mm.
Lực dọc trục cần thiết để tạo mômen
phanh đạt yêu cầu:

fZR
M
P
tb
ph
=
,N; (4-57)
trong đó : Z - các đôi mặt ma sát;
f - hệ số ma sát;
R
tb
- bán kính trung bình của mặt ma sát, mm.
Nếu coi công do ma sát ở mọi điểm của bề mặt tiếp xúc nh nhau thì R
tb
= 1/2(R
n
-R

tr
).
áp suất trên bề mặt ma sát phải kiểm tra theo công thức:

]p[
)RR(
P
p
2
tr
2
ng


=
(4-58)
áp suất cho phép của một số loại vật liệu trong phanh áp trục có thể lấy
theo bảng 4-2.
Bớc dịch chuyển của đĩa ép ngoài cùng:

;ih =
101
Hình 4-18. Phanh đĩa: 1- Chốt dẫn hớng,
2-Ngàm hút, 3- Nam châm, 4- Lò xo, 5, 7- Đĩa
ép, 6- Mặt ma sát
R2
4
5
R1
1

7
6
2
3


- khe hở trung bình giữa các đĩa; với đĩa có lót vật liệu ma sát lấy
mm75,0
, đối
với kim loại khô 0,5mm, với đĩa kim loại làm việc trong bể dầu 0,2 mm.
i - số đĩa ma sát.
Bảng 4-2. áp suất cho phép [p] đối với phanh áp trục, N/mm
2
Vật liệu ma sát Không bôi trơn Bôi trơn mỡ Trong bể dầu
Kim loại trên kim loại
Vật liệu dệt hay đan trên kim loại
Vật liệu cán trên kim loại
0,2
0,3
0,6
0,4
0,6
1,0
0,8
0,8
1,2
4.7. phanh tự động
Phanh tự động là phanh dùng nội lực của cơ cấu để tạo thành phanh. Lực phanh do cơ
cấu tạo nên thờng là lực dọc trục nên trong phanh tự động thờng sử dụng kết cấu của phanh
đĩa hoặc phanh nón.

4.7.1. Phanh tự động với mặt ma sát không tách rời
Phanh tự động với mặt ma sát không tách rời thờng dùng trong các cơ cấu quay tay có
truyền động trục vít-bánh vít, đặc biệt là trong các palăng xích kéo tay dùng trục vít. Lực
đóng phanh P là lực chiều trục của trục vít do vật nâng gây ra và có khả năng tự động
phanh.
Phanh tự động với mặt ma sát không tách rời đợc thể hiện trên hình 4-19 gồm các
đĩa 2, 4 lắp trên trục vít 5 bằng then dẫn hớng, giữa chúng có bánh cóc 3 lắp lồng không
trên may ơ của đĩa 4 và có hai mặt ma sát M. Đĩa 2 có ngỗng tựa trên vỏ cố định 1 của
truyền động trục vít - bánh vít bằng ổ đỡ chặn. Bánh cóc 3 chỉ cho phép quay theo chiều
nâng vật. Vật nâng Q gây ra tải trên bánh vít của bộ truyền, mômen này gây ra lực chiều
trục P luôn hớng từ phải sang trái ép các mặt ma sát M không tách rời, vì vậy gọi là Phanh
tự động với mặt ma sát không tách
rời.
Khi nâng vật, ta quay tay quay
cùng trục vít theo chiều nâng vật,
bánh cóc quay cùng
với các đĩa và trục vít, cóc hãm trợt
tự do trên các răng các bánh cóc. Khi
ngừng quay, vật đợc giữ ở trạng thái
treo, trọng lợng vật nâng gây mômen
tải trên bánh vít và mômen này tạo
lực P theo chiều từ phải qua trái ép
chặt các đĩa 2 và 4 vào bánh cóc 3.
Lúc này các bộ phận 2, 3, 4, 5 liên
kết thành một khối cứng nhờ lực ma sát ở các mặt M. Đồng thời cóc hãm chống vào bánh
cóc tạo nên lực F, giữ bánh cóc không quay đợc theo chiều hạ. Do đó vật đợc giữ đứng yên.
Để hạ vật, ta quay tay quay theo chiều hạ, bề mặt ma sát giữa các đĩa M và bánh cóc bị trợt
làm vật hạ xuống.
Mô men tải trên bánh vít do vật nâng gây ra:
102

Hình 4-19. Phanh tự động với mặt ma sát không tách
rời: 1- Vỏ cố định, 2- 4- Đĩa, 3- Bánh cóc, 5- Trục.
1
2
4
3
5

tp
t
bv
2
D
a
Q
M =
, Nmm; (4-59)
trong đó :
Q - tải trọng nâng, N;
D
t
- đờng kính tang, mm;
a - bội suất pa lăng;

p

t
-hiệu

suất của pa lăng và tang.

Nh vậy lực chiều trục do vật nâng gây trên trục vít sẽ là:

tp
bv
t
bv
bv
D
D
a
Q
D
M2
P ==
, N; (4-60)
D
bv
- đờng kính vòng chia của bánh vít, mm.
Mômen tải trên trục vít:

vtp
t
v
bv
tv
i
D
a2
Q
i

M
M ==
, Nmm; (4-61)
ở đây: i - tỷ số truyền của trục vit - bánh vít;

v
- hiệu suất của bộ truyền trục ví-bánh vít.
Mômen phanh cần thiết phải tạo ra trên trục vít:

vpt
t
tvp
ai2
QD
MM

==
, Nmm; (4-62)
lấy hệ số an toàn = 1,2 ữ 1,25.
Lực dọc trục cần thiết để tạo mô men phanh theo yêu cầu:

vtp
tb
t
tb
p
ph
f.R
D
Zai2

Q
fZR
M
P

==
, N; (4-63)
Z- số đôi mặt ma sát của phanh đĩa;
R
tb
- bán kính trung bình của mặt ma sát, mm.
Muốn tạo đợc mômen yêu cầu từ P phải bảo đảm điều kiện P P
ph
:


pt
bv
t
aD
QD
vtp
tb
t
fR
D
Zai2
Q

,
hay
1
FZiR2
D
v
tb
BV


; (4-64)
Nếu điều kiện này không bảo đảm thì phải điều chỉnh các thông số của phanh đĩa tức là
phải tăng R
tb
, f, Z.
Muốn hạ vật phải tác dụng vào tay quay một mômen:
103
M
h
= M
p
- M
tv
= ( -1) M
tv
. (4-65)
Nh vậy muốn hạ vật ta phải tiêu hao năng lợng. Đây là nhợc điểm cơ bản của loại
phanh này. Để giảm M
h
có thể dùng giá trị nhỏ song nếu hệ số an toàn quá nhỏ ( =1) thì

phanh sẽ không ổn định và kém an toàn.
Cũng có thể xác định điều kiện tự hãm theo hình 4-19. Có thể viết:
Fr = Ptg( - )r , Nmm.
Để có khả năng tự hãm thì :
PfZR
tb
Ptg( - )r , Nmm.
Thông thờng phải thêm hệ số an toàn > 1 vậy điều kiện tự hãm sẽ là:
fZR
tb
tg( - )r;
r - bán kính của trục vít;
- góc ma sát;
- góc ăn khớp.
4.7.2. Phanh tự động với mặt ma sát tách rời
Phanh tự động với mặt ma sát tách rời thờng dùng cho các loại cơ cấu dẫn động bằng
tay hay dẫn động không phải động cơ điện, ví dụ: động cơ đốt trong mà ở đó khi hạ tải
trọng cần có cơ cấu phanh. Loại này có u điểm là có khả năng tự hãm kể cả khi bộ truyền
dùng bánh răng trụ. Với dẫn động tay, phanh thờng đặt ở trục dẫn động, còn dẫn động máy
phanh thờng đặt ở trục thứ hai sau trục động cơ để giảm ảnh hởng của tải trọng động của
các phần quay đến quá trình làm việc của phanh.
Sơ đồ kết cấu phanh tự động với mặt ma sát tách rời nh hình 4-20. Gồm có trục ren
truyền động 2 đợc dẫn động từ động cơ qua một cặp bánh răng nón 1 và truyền mômen
xoắn qua bánh răng 5 đến tang cuốn cáp. Đĩa 3 lắp trên trục bằng then, đĩa ma sát đợc chế
tạo cùng một chi tiết với bánh rằng 5 bên trong có tiện ren ăn khớp với ren của trục 2.
Giữa các đĩa 3 và đĩa trên bánh 5 có bánh cóc 3 lắp lồng không trên trục 2. Thông thờng
dùng vít kiểu ren thang hoặc ren chữ nhật có chiều ren sao cho khi nâng vật thì bánh răng 5
dịch chuyển sang trái ép đĩa vào bánh cóc. Bánh cóc chỉ cho phép quay theo chiều nâng
vật.
1. Nâng vật: Khi trục 2 quay theo chiều nâng vật, các đĩa ma sát M ép chặt vào bánh

cóc tạo thành một khối quay cùng với trục 2 để nâng vật. Khi ngừng quay, vật đợc giữ ở
trạng thái treo, dới tác dụng của trọng lợng vật nâng, các đĩa ma sát M vẫn ép chặt vào bánh
cóc 4 và cóc 7 giữ cho bánh cóc cùng trục 2 không cho quay theo chiều hạ.
104
R
tb
1
2
3
F
P
Khe hở
S
M
x
r
6
5
4
F
7
2. Hạ vật: Khi trục 2 quay theo chiều hạ vật với vận tốc góc không đổi
1
, bánh răng 5
dịch sang phải tách đĩa ma sát khỏi bánh cóc 4 và vật nâng hạ xuống do trọng lợng của nó.
Vật nâng tiếp tục rơi cho đến khi vận tốc góc của bánh răng 5 (cùng chiều với
1
) tăng dần
và bằng
1

thì bánh răng ngừng dịch chuyển sang phải ( vận tốc tơng đối giữa bánh răng 5
và trục 2 bằng không). Vận tốc góc của bánh răng 5 tiếp tục tăng và khi lớn hơn
1
thì nó
dịch chuyển sang trái ép dần đĩa ma sát vào bánh cóc 4 làm vận tốc góc của bánh răng 5
giảm, cho đến khi nhỏ hơn
1
nó lại tách đĩa ma sát ra khỏi bánh cóc 4. Cứ nh thế chu trình
trên đợc lặp lại. Nh vậy vật nâng đợc hạ theo chu kỳ lặp đi lặp lại. Để tốc độ đợc đều ngời ta
rút ngắn chu kỳ dịch chuyển của bánh răng 5 bằng vòng điều chỉnh 6 sao cho khe hở giữa
bánh răng 5 và vòng điều chỉnh 6 nhỏ nhất có thể.
Các mặt ma sát M, trong phanh tự động với mặt ma sát tách rời, thờng đợc tra dầu để
phanh làm việc êm. Với cơ cấu dẫn động máy, phanh đợc đặt trong bể dầu. Quãng đờng
phanh phụ thuộc vào tỷ lệ giữa lực quán tính của các phần quay trong cơ cấu và trọng lợng
vật nâng quy về trục đặt phanh. Trọng lợng vật nâng càng nhỏ thì quãng đờng phanh càng
lớn và ngợc lại. Để giảm quãng đờng phanh, trong các cơ cấu dẫn động máy, ngời ta thờng
đặt thêm phanh thờng đóng trên trục động cơ để dập tắt động năng của các phần quay trong
cơ cấu từ trục động cơ đến trục phanh.
Mômen xoắn trên trục đặt phanh do vật nâng gây ra:

1
t
x
ai2
QD
M =
, Nmm; (4-66)
trong đó: Q - tải trọng nâng, N;
D
t

- đờng kính danh nghĩa của tang, mm;
a - bội suất palăng nâng vật;
i,
1
- tỷ số truyền và hiệu suất tính từ trục đặt phanh đến trục tang.
M
x
có xu hớng ép các đĩa ma sát M vào bánh cóc 4 và cân bằng với mômen ma sát tại
đĩa ma sát với bánh cóc 4 và ma sát tại ren vít.
M
x
= PfR
tb1
+Prtg(+), Nmm; (4-67)
trong đó: f - hệ số ma sát giữa các đĩa và bánh cóc;
r - bán kính trung bình của ren vít, mm;
- góc nâng của ren vit;
- góc ma sát của ren vít (=2ữ3
0
, ngâm trong dầu)
R
tb1
- bán kính trung bình của các mặt ma sát giữa 3 và 4.
P - lực dọc trục tạo mômen phanh do trọng lợng vật nâng gây nên, N:

)](rtgfR[ai2
QD
)(rtgfR
M
P

1tb
1t
1tb
x
++

=
++
=
, N; (4-68)
Phanh đĩa có thể tạo ra mô men phanh từ lực P:
105

Hình 4-20. Phanh tự động có mặt ma sát tách rời: 1- Bánh răng nón, 2- Trục vít, 3- Đĩa ma
sát, 4- Bánh cóc, 5- Bánh răng với mặt ma sát, 6- Cữ, 7- Cóc
M
0
= PfR
tb1
+PfR
tb2
Trong đó : R
tb2
- bán kính trung bình của bề mặt ma sát giữa bánh 3, 5 và bánh cóc 4.
Vậy điều kiện để phanh làm việc đợc phải là:
M
0
M
x
;

Hay f (R
tb1
+R
tb2
) [f R
tb1
+ rtg(+)] (4-69)
Nếu R
tb1
= R
tb2
= R
tb
thì: 2fR
tb
[f R
tb
+rtg(+)] .
106