1、Antriebstechnik Trommel- und Scheibenbremsen Berechnungsgrundstze _ _ Power transmission engineering; principles for drum- and discbrakes, calculation DIN 15 434 Teil 1 Inhalt Seite 1 Anwendungsbereich und Zweck 1 2 Grundlagen . 1 3 GrBenwerte, konstante GrBen, Formelzeichen und Einheiten . 2 4 Bere
2、chnung der Haltebremsen. . 1 O 5 Berechnung der Stoppbremsen . 10 5.1 Erforderliches Brernsmoment 1 O 5.2 Ermittlung des Bremstrommeldurchmessers 11 5.3 Ermittlung des wirksamen Bremsscheiben- durchmessers . 12 5.4 Nachrechnen der Bremszeit und des Nachlaufweges 12 Seite 5.5 Verschleiwert der Bremsb
3、elge . 13 5.6 Ermittlung der Erwrmung von Bremstrommeln und Bremsscheiben 14 5.6.1 Annahme von Temperaturwerten . 16 5.6.2 Abfhrbarer Wrmestrom 16 5.6.3 Entstehender Wrmestrom 19 5.6.4 berprfen des Bremstrommel- oder Brems- scheibendurchmessers 19 5.7 Notaus-Stoppbremse . 19 6 Berechnung der Regelbr
4、emsen . 23 7 Sonstige Anforderungen. . 23 Anhang A - Berechnungsbeispiele. . 23 1 Anwendungsbereich und Zweck Die Festlegungen dieser Norm gelten fr die Berechnung der Trommel- und Scheibenbremsen mit Auendoppelbacken im Bereich der Antriebstechnik. Mit dieser Norm sollen einheitliche Begriffe und G
5、rundstze fr die Berechnung von Trommel- und Scheibenbremsen allgemein gltig angewendet werden. 2 Grundlagen Nach Bauart der mechanischen Reibungsbremsen werden Band-, Kegel-, Trommel- und Scheibenbremsen unterschie- den. Ausfhrung, Anordnung und Wirkung der Bremsbelag- trger sind ebenfalls kennzeich
6、nend fr die Benennung nach Bauart. Der Begriff ,Doppelbackenbremsen“ wurde bisher nur fr Auendoppelbacken-Trommelbremsen angewendet. Seit Einfhrung der Auenbacken-Scheibenbremsen ist die Benennung nicht mehr kennzeichnend fr die Bauart der Bremsen. Deshalb wurde der Begriff Trommel- und Scheiben- br
7、emse eingefhrt, wobei die Anzahl der gleichzeitig wirk- samen Auendoppelbacken in der Berechnung nach Ab- schnitt 5 zu bercksichtigen ist. Bei Trommelbremsen sind in der Regel Doppelbacken auf einer Bremstrommel und bei Scheibenbremsen ein, zwei oder auch mehr als zwei Doppelbacken gleichzeitig auf
8、einer Bremsscheibe wirksam. Da Bandbremsen fr Neukonstruk- tionen kaum noch angewendet werden, wird hier nur auf das Schrifttum l und 2 hingewiesen. Mechanische Kegel-Reibungsbremsen mit axial wirkender Bremskraft werden z. B. bei Verschiebeankermotoren angewendet. Hierfr knnen die Festlegungen dies
9、er Norm sinngem nach Angaben des Herstellers angewendet werden. Die Benennung nach Funktion der Bremsen ist in Tabelle 1 zusammengefat und erklrt. Tabelle 1. Benennung der Bremsen nach Funktion und Bedeutung Haltebremse I Stoppbremse Regel bremse (Manvrierbremse) Bedeutung Bremse, durch die das unbe
10、ab- sichtigte Anlaufen einer Welle aus dem Stillstand verhindert wird. Bremse, die eine umlaufende Welle in kurzer Zeit zum Stillstand bringt, (n2 = O). Dies gilt auch, wenn eine gewollte Notausschal- tung erfolgt (Notaus-Stopp- bremse). Bremse, die das Einhalten einer bestimmten Wellendrehzahl be-
11、wirkt. Diese Berechnungsgrundstze fr Trommel- und Scheiben- bremsen enthalten Verfahren fr die Berechnung nach den Abschnitten 5 und 6. Die Benutzung der Verfahren erfordert fr jeden Anwendungsfall die Erfassung aller wesentlichen Einflufaktoren. Es ist zu beachten, da die Anforderungen in den Anwen
12、dungsbereichen betrchtlich variieren knnen. Deshalb sollen Bremsen- und Anlagenhersteller sowie Be- treiber eng zusammenarbeiten, Erfahrungen austauschen und Einflu auf betriebssichere und wirtschaftlich vertretbare Bremseinrichtungen nehmen. Die Art des rechnerischen Nachweises ist zu vereinbaren.
13、Die in diesen Berechnungsgrundstzen enthaltenen Einflu- faktoren basieren auf Forschungsergebnissen, Konstruk- tions- und Betriebserfahrungen. Faktoren, die durch Messung undloder umfassende rech- nerische Analyse undioder gesicherte Betriebserfahrung, begrndet sind, drfen angewendet werden. In dies
14、em Fall sind Genauigkeit und Zuverlssigkeit des gewhlten Verfahrens sowie die Voraussetzungen nachzu- weisen. Fortsetzung Seite 2 bis 32 Normenausschu Antriebstechnik (NAN) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Normenausschu Maschinenbau (NAM) im DIN einverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH
15、, Burggrafenstrae 6, 1000 Berlin 30 DIN 15 434 Teil 1 Jan 7989 Preisgr. 01.89 - Vertr -Nr. O015 Sehne Bogen Ki =- des Winkels y = Konstante DIN 15 435 Teil 2 und Teil 3 DIN1 DIN 15434 TEIL 1 89 H 2794442 0037528 905 Seite 2 DIN 15 434 Teil 1 3 Grenwerte, konstante Gren, Formelzeichen und Einheiten I
16、n den Tabellen 2 und 4 stimmen die Zeichen mit den angegebenen Normen berein. Alle in dieser Norm enthaltenen Gleichungen sind Zahlenwertgleichungen. Die in ihnen angegebenen Grenwerte und Zeichen gelten nur fr die in den Tabellen 2 bis 7 angegebenen Einheiten. Fr die Zeichen dl in cm oder m und All
17、 in cm2 oder mSind in den Gleichungen jeweils die einzusetzenden Einheiten angegeben. Tabelle 2. GrBenwerte fr Trommelbremsen Einheit oder Einheiten- Verhltnis Grenwert 1) =5 Mae in mrn nach Zeichen Bedeutung bi m Breite der Bremstrommel I DIN 15 431 0,375 . di b2 cm 0,355 . di Breite des Bremsbelag
18、es DIN 15 435 Teil 2 und Teil 3 b3 m 0,3. di 2, Breite der Innenseite des Bremstrommel- kranzes ohne Steg I cm c1 in cm = 0,l . c1 in mm Dicke des neuen Bremsbelages DIN 15 435 Teil 3 Bremsbelages Cl c3 cm 0,2. ci in mm 10 c3 in cm 2 Dicke des verschlissenen aufgenieteten Bremsbelages c2 in mm + 2 1
19、0 c3 in cm 2 di cm m Zahlenwert fr di in cm oder m einsetzen Auendurchmesser der Bremstrommel DIN 15 431 DIN 15 435 Teil 1 bis Teil 3 m 0,95. di 2, Innendurchmesser des Bremstrommelkranzes 1 - cm2 0,204 . d: Projektionsflche eines Bremsbelages .,Q DIN 15 435 Teil 2 und Teil 3 Ai Ai i cm2 m2 0,434 .
20、d: Bremsflche eines Bremsbelagpaares DIN 15 435 Teil 2 und Teil 3 AP 3,644 . d: Oberflche der gesamten Bremstrommel A2 = AH + A22 + A23 I mL A21 m2 1,178 . d: Oberflche der Auenseite des Brems- trommelkranzes A21 = 71. dl . b1 I A22 0,895 d: Oberflche der Innenseite des Brems- trommelkranzes A22 = T
21、C . dp . b3 I - A23 m2 1,571 . d: Oberflche der Seitenflchen der Bremstrommel I- K1 1 0,939 VB cm3 I 0,434 (CI - 3) d: Verschleivolumen eines Bremsbelag- paares DIN 15 435 Teil 2 und Teil 3 Y Grad 70“ Umschlingungswinkel einer Bremsbacke DIN 15 435 Teil 2 und Teil 3 I) Konstante Gren siehe Tabelle 3
22、 2, Die Grenwerte entsprechen den in der Praxis blichen Abmessungen; bei wesentlichen Abweichungen sind die Werte nach Angabe des Herstellers einzusetzen. dl rnm 200 250 31 5 Al Ai i VB A2 A21 - All crn3 cm2 rn2 Klebung Nietung rn2 m2 5rr 0 5=3 c = 82 0,0174 111 69 0,1458 0,0298 128 0,0271 174 1 o9
23、0,2278 0,0465 202 0,0431 345 21 5 0,361 6 0,0738 I I 400 500 630 326 0,0694 556 347 0,5830 0,1190 51 O O, 1 085 1042 760 0,911 o 0,1860 81 O O, 1 723 1654 1206 1,4463 0,2953 Tabelle 4. GrBenwerte fr Scheibenbremsen 710 Zeichen 1028 0,2188 2625 21 88 i ,8369 0,3751 Einheit Grenwert l) 5=3 Mae in rnrn
24、 nach Bedeutung Breite der Brernsscheibe bi m 0,015; 0,030; 0,042; 0,080; 0,112 in rn DIN 15 432 b3 rn - 0,5. b1 in rn Breite des Belftungsspaltes Dicke des neuen Bremsbelages Dicke des verschlissenen Bremsbelages 2) DIN 15 433 Teil 2 * c1 crn cl in cm = 0,l . c1 in mrn c3 cm 0.2 . Cl . 10 c3 in cm
25、2 in mm DIN 15 433 Teil 2 * di m di = f (dz) Zahlenwert von dl in rn einsetzen DIN 15 433 Teil 1 und Teil 2 *) * wirksamer mittlerer Reibungsdurchrnesser rn d2 in m = d2. in mm Auendurchmesser der Brernsscheibe DIN 15 432 d2 d3 m d2 1,8 c- Innendurchrnesser der Brernsscheibe DIN 15 432 oder 2) Al cr
26、n2 Ai = f (d2) Brernsflche eines Bremsbelages DIN 15 433 Teil 2 * DIN 15 433 Teil 2 * Al 1 cm2 rn2 Bremsflche eines Brernsbelagpaares k = 1 Brernsflche eines Brernsbelagpaares k = 1 rn2 Brernsflche von k Brernsbelagpaaren Oberflche der gesamten Bremsscheibe mit Innenbelftung A2 A21 rnL A2 = A21 A23
27、ohne Innenbelftung (massiv) rn2 1,086. d$ ss 1,2 * d; Stirnflchen der Bremsscheibe 7l A21 = 2. (g - d:) . - 4 Stirnflchen im Belftungsspalt (1 OVO Zuschlag fr Querrippen) A22 2 . (d; - d:) * * 1,l 4 A22 rn2 m2 Vorhandene Oberflche der Brernsscheibe im Bereich des Auendurchmessers d2 ohne Innenbelftu
28、ng (massiv) A23 VB mit Innenbelftung crn3 Verschleivolumen eines Brernsbelagpaares VB = 2 . Al (Cl - C3) DIN 15 433 Teil 2*) *) Z.Z. Entwurf l) Konstante Gren siehe Tabelle 5 2) Genauere Werte nach Angabe des Herstellers einsetzen. DIN1 DIN 15434 TEIL I 89 = 2794442 0037530 563 A 22 A23 sz s3 innen
29、belftet massiv m2 m2 I m2 Seite 4 DIN 15 434 Teil 1 A2 z=5 innenbelftet massiv m2 I m2 Die fr die Berechnung von Scheibenbremsen zutreffenden GrBenwerte fr in cm2 in m2 VB incm3und dl in m sind nach den Festlegungen in DIN 15 433Teil1 und Teil 2 (z.Z. Entwrfe) einzusetzen. Die Stirnflchen der Bremss
30、cheibeA21 in m2 abzglich der Bremsbeiagflchen Ali . k in m2 knnen somit nach Tabelle 4 und 5 berechnet werden. Tabelle 5. Konstante GrBen fr Scheibenbremsen 710 mm 250 0,0679 30 0,5475 30 315 0,1078 355 t;oi 0,1369 A 0,1738 I I 450 0,2199 500 I 30 I 0,2715 560 0,3406 I I 630 I 30 I 0,4310 I 11* I 80
31、0 I 42 I 0,6950 I 112 I 900 I!:; 0,0148 0,1191 0,0148 0,0297 0,241 7 0,1375 Die fr die Berechnung von Trommel- und Scheibenbremsen zutreffenden Formelzeichen, Einheiten und deren Bedeutung sind fr den Bereich der Technischen Mechanik in Tabelle 6 und fr den Bereich der Thermodynamik in Tabelle 7 ent
32、halten. Diese Festlegungen geiten fr alie Zahlenwertgleichungen nach Abschnitt 5. Anmerkung: Zahlenwertgieichungen sind Gleichungen, in denen die Formelzeichen Zahlenwerte bedeuten. Bei den Zahlenwert- gieichungen ist stets anzugeben, in weichen Einheiten die in ihnen vorkommenden Gren einzusetzen s
33、ind. Die ,Ein- heitenprobe“ ist Nachprfung einer Gleichung auf richtiges Einsetzen der Gren und Einheiten. DIN1 DIN 15434 TEIL 1 89 D 2794442 0037531 4TT D DIN 15 434 Teil 1 Seite 5 Tabelle 6. Formelzeichen fr den Bereich der Technischen Mechanik Zeichen Bedeutung Einheit oder Einheitenverhltnis m S
34、2 - a Bremsverzgerung a= tB UT1 - UT2 , fr Stoppbremsen zi2 = O m oder cm Bremstrommel-Auendurchmesser bei Trommelbremsen oder wirksamer Reibungs- durchmesser der Bremsscheiben bei Scheibenbremsen dR m Laufraddurchmesser abgebremster Rder bei Fahrwerken Seiltrommel-Durchmesser - auf Mitte Seil bezog
35、en - bei Hubwerken dT m Fallbeschleunigung g = 9,81 bersetzung zwischen Bremswelle und Abtriebswelle . ni z=- nAbt i 1 iF 1 bersetzung eines Flaschenzuges, entspricht der Anzahl der tragenden Seilstrnge in einem Flaschenzug eines Seiltriebes i = - = - (siehe DIN 15 020 Teil 1, hierbei betrgt iF = n)
36、 Gesamtbersetzung zwischen Bremswelle und Last VT ns Uh nF zges = z IF zges 1 k 1 Anzahl der auf eine Bremsscheibe gleichzeitig wirkenden Bremsbelagpaare Fr Trommelbremsen betrgt k = 1 Die Last (Masse), auch Tragfhigkeit oder Traglast genannt, ist die Summe des Ge- wichtes aus: Nutzlast, Anschlagmit
37、tel und Lastaufnahmemittel (siehe DIN 15 003) Eigengewicht (Masse) des Tragmittels, z. B. Unterlasche, Traverse oder Gehnge (siehe DIN 15 003) n min- Drehzahl der Bremswelle min- Drehzahl der Bremswelle bei Bremsbeginn bezogen auf Nenndrehzahl des Motors Drehzahl der Bremswelle bei Bremsbeginn bezog
38、en auf bersynchrone Drehzahl des Motors, bedingt durch die Lastbeschleunigung whrend der Totzeit to, z. B. bei Hub- werken min- n2 min- Drehzahl der Bremswelle bei Bremsende, fr Stoppbremsen n2 = O Drehzahl der Abtriebswelle Drehzahl der Antriebswelle Anzahl der Seilstrnge, die auf eine Bremse wirke
39、n Anzahl der Flaschenzge eines Seiltriebes (nF = 1; 2 oder 4) Anzahl der Seilstrnge eines Seiltriebes ns = i. n Drehzahl der Seiltrommel fi = VT dT * TI nAbt min- nAnt min- 1 1 1 min- N cm2 P Rechnerische Pressung zwischen Bremsbelag und Bremstrommel oder Brernsscheibe DINL DIN 35434 TEIL II 9 M 279
40、4442 0037532 336 Seite 6 DIN 15 434 Teil 1 Tabelle 6. (Fortsetzung) Zeichen Einheit oder Ein heitenverhltnis Bedeutung zulssige Pressung zwischen Bremsbelag und Bremstrommel oder Bremsscheibe N - cm2 Pzul Nm W cm2 s cm2 _.- - flchenbezogene Reibleistung der Reibpaarung cm3 kW h Verschleiwert des Bre
41、msbelages Nachlaufweg einer geradlinig bewegten Masse whrend der Totzeit 4 so m Nachlaufweg einer geradlinig bewegten Masse whrend der Bremszeit m m gesamter Nachlaufweg zwischen Bremsbefehl und Stillstand Sges = SO + SB Sges S t0 Totzeit zwischen Abgabe des Bremsbefehls und Beginn der Bremsverzgeru
42、ng ab- hngig von Zeitverhalten des Bremslftgertes nach Abschaltung und Einstellung der Bremse bei Stoppbremsen Bremszeit von Beginn der Bremsverzgerung bis zum Stillstand. bei Regelbremsen Bremszeit von Beginn der Bremsverzgerung bis zur Erreichung der Geschwindigkeit bei Bremsende. Gesamtzeit zwisc
43、hen Bremsbefehl und Stillstand tges = i0 4- tB Umfangsgeschwindigkeit bei Bremsbeginn bezogen auf dl und Nenndrehzahl des Motors Umfangsgeschwindigkeit bei Bremsbeginn aus bersynchroner Drehzahl ni bezogen auf dl tB S S Lges m - S vi m - S Urnfangsgeschwindigkeit bei Bremsende bezogen auf dl m S mit
44、tlere Umfangsgeschwindigkeit fr Bremstrommel oder Bremsscheibe bezogen auf verschiedene unterteilte Durchmesser, z. B. von Ringflchen bei der Drehzahl ni der Bremswelle m - S UT 1 Geschwindigkeit einer geradlinig bewegten Masse (Translation) bei Bremsbeginn, wenn keine Beschleunigung whrend der Totz
45、eit eintritt. m - S Geschwindigkeit einer geradlinig bewegten Masse im Senksinn bei Bremsbeginn aus bersynchroner Drehzahl nk des Motors bedingt durch die Lastbeschieunigung whrend der Totzeit to, z. B. bei Hubwerken Geschwindigkeit einer geradlinig bewegten Masse (Translation) bei Bremsende. Fr Sto
46、ppbremsen gilt VT 2 = O m - S UT 2 m min vh Hubgeschwindigkeit der Last Geschwindigkeit des Drahtseiles auf der Seiltrommel VT = h iF = dT iI . nT m min h- Anzahl der Bremsungen je Stunde DINI DIN 15434 TEIL L 89 2794442 0037533 272 H DIN 15 434 Teil 1 Seite 7 Tabelle 6. (Fortsetzung) 1 Zeichen Einh
47、eit oder Einheitenverhltnis Bedeutung wirklich vorhandene relative Einschaltdauer des Motors AnpreEkraft je Bremsbacke ED F N G N Gewichtskraft einer waagerecht geradlinig bewegten Masse (z. B. Kran oder Laufkatze) IB kg m2 Trgheitsmoment der Bremsscheibe oder Bremstrommel einschlielich Motorkupp- l
48、ung und anderer mitdrehender Massen, z. B. Wirbelstrombremse kg m2 Trgheitsmoment des Getriebes reduziert auf die Bremswelle Trgheitsmoment des Motorlufers reduziert auf die Bremswelle IG !M kg m2 kg m2 Summe aller Trgheitsmomente auf die Bremswelle reduziert h Gebrauchsdauer eines Bremsbelages Nm e
49、rforderliches Bremsmoment bezogen auf eine Bremsscheibe oder -trommel vorhandenes Bremsmoment bezogen auf eine Bremsscheibe oder -trommel zulssiges Bremsmoment bezogen auf eine Bremsscheibe oder -trammel MBvorh MB zu1 Nm Nm ML Nm Moment der ruhenden Last und der Widerstnde, z. B. aus Reibung und Wind, be- zogen auf die Bremswelle (Last) MN Nm
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