Фрикционное устройство

 

1. ФРИКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее ведущий, ведомый фрикционные элементы и установленные с возможностью поворота относительно них и с возможностью взаимодействия с нпми по фрикционным поверхностям промеж точные фрикционные элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьщения износа фрикционны.х элементов и обеспечения безударного плавного включения, на фрикционных поверхностях ведущего, ведомого и промежуточного элементов выполнены последовательно и равномерно размещенные относительно друг друга и от внешних краев упомянут|5| элементов каналы для подвода пленкообразующей жидкости в виде сквозпых пазов, причем пазы в промежуточном элементе выполнены ступенчат1 1ми, сори епти ров а иными в направлении вращения элементов, а наи.меньшее расстояние между соседними сквозными пазами меньше наибо,1Ы11ей ступени ступенчатого паза промежуточно1Ч) эле.мента. 2.Устройство по п. 1. отличающееся гем, что промежуточный элемент выполнен (5 виде тонкостенного кольца, а его сквозные пазы - Н-образной формы со скосамп па ш торцах. 3.Устройство по п. 1, отличающееся ел тем, что промежуточный элемент вынолнен в виде диска, а его сквозные пазы - Т-обС разной формы со скосами на торцах. о со СП ел ГЧЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зюи F !6 D 25063 =

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3407915j25-27 (22) 17.03.82 (46) 23.08.84. Бюл. № 31 (72) Чебоксарский завод промышленных тракторов (53) 625-825.54 (088.8) (72) А. Д. Петров (56) 1. Патент США ¹ 2773568, кл. 188-77, опублик. 1956.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 576455, кл. F 16 D 49 08, 1975 (прототип). (54) (57) 1. ФРИКЦИОННОЕ УСТРОИСТВО, содержащее ведущий, ведомый фрикционные элементы и установленные с возможностью поворота относительно пих и с возможностью взаимодействия с ними flo фрикционным поверхностям промежуто«ные фрикционные элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения износа фрикционных элементов и обеспечения безударного плавного включения, на фрикционных поверхÄÄSUÄÄ 1109552 A ностях ведущего, ведомого и промсжуто«ного элементов выполнены последовательноо и равномерно размещенные относитсл ыго дру! 3p)«ÿ и от впс1пних краев упомни тык элементов каналы для подвода плснкообразующей жидкости в виде сквозных пазов, причем пазы в промсжуто«ном элементе выполнены ступенчатыми, сориентированными в направлении вращения элементов, а наименьшее расстояние между соссднимп сквозными пазами меньше наиболыпсй ступени ступенчатого паза промежуточного элемента.

2. Устройство по и. 1, отличающеее» им, что промежуточный элемент выполнен в виде тонкостенного кольца, и его сквозные пазы — Н-образной формы со скосами на торцах.

3. Устройство по í. 1, отличаюииеее» тем, что промежуточный элемент выполнен в виде днска, а его сквозные пазы — 1-образной формы со скосами на торцаi.

1)09552

?(зобретение 0T(iocHTcH к машино(. Tpo(н иlо, в частности к автомобилестроению. где может быть использовано в тормозных устройствах с герметичным корпусом.

Известно фрикцион(юе устройство в виде ленточного тормоза, содержащего тормозной барабан, ленту и фрикционные колодки, которые равномерно расположены межлу лентой и барабаном и связаны между сOбой сепаратором (1).

Недостатком устройства является износ фрикционных колодок при расторможенпом барабане, который происходит вследствие того, что колодки установлены на неподвижном относительно барабана сепараторе и касаются его поверхности. Кроме износа. происходит дополнительный нагрев врап(аю1tl(ãoñH расторможенногo оарабана.

Напбол c близким к изобретеник> по выполняемой функции и дости(.аемому эффекту является фрикционное устройство в виде ленто !Ного тормоза, содержащий вел» п(к) i;i(I ü (тор м О»ной Оа рыб(! н ), всдомук> часть (ленту) и равномерно расположенныс мс)к»(х ними промежуточные фрикционньн- элементы (колодки). Колодки снабжены упругими элементами, связывак)щими их ме)кд» сОООЙ и подпружи нива юши м и K рабочей поверхности оарабана, при этом больший коэффициент трения между колодками и лентой обеспечен за счет рифлепий или покрьгг(Ié, выполнеш!ых 13 контакти;>x . юш,их поверхностях (2).

Недостатком этого устройства являлся

B I I 3 iI HT c 1 ь н ы Й од н О ст 0 Р 0 н н и и и 3 и 0(I I P 0 H Bжу1очнь(х (PpHKL!ItoH!Ii.ix элементов (колоДОК) ПРОИСХОДЯП(и И ИЗ-З3 (l(»ОЛИНЫ КОВ(Х >IOментов сил трения мел(ду фрикционными колодками H б() рыб(! Ном, ы также между фрикционнымп колодками и лентой. Пос. кольку эти моменты обеспечены только за счет рифлений или покрытий, выполне!шых на поверхностях трения, то довольно сложно обеспе шть эти моменты одиныковыми.

Неодинаковые моменты сил трения определяк>т существенно отличак>(циеся по IOсоли>тной вели (ине скорости сколь)кения ,о.1oä(iK li0 барабану и колодок пo тормоз11011 ЛЕII i С»» Ч1 О И ОО СЛ (IВ 1 И 83(! »»»ЕЯЗЯ I! (I l»lit

ИЗI(OC.

11ел!»к) из00рстсния яв. 1>lстся повыlп(. lilt() нале)KHocTH путем умс Hbl(IBHHR износа фрикционных элементов и обеспечения безудBpП О ГО, i l. 3 В Н 0 ГО В КЛ К) Ч Е и И Я.

ПоставлсH HBH I,c,.lü достигается тем. чтO в фрикц!Н>ином устройстве, содержащем Вс лущий, ведомый фрикционные элемен..-ы и устыновленнь!е с возможностью поворота относительно них с возможностью взаимодействия с ними Но фрикционным поверх:locтям промежуточные фрикционные элементы, ня фрикцио?lных пОВерхностях Ведущего, ведомого и промежуточного элементов выполнены последовательно и равномерно размещенные относительно друг друга и от внешних краев упомянутых элементов

5 каналы для подвода пленкообразующей жидкости в виде сквозных пазов, причем пазы в промежуточш)м элементе выполнены ступенчатыми, сориентированными в направлении вращения элементов, а наименьшее расстояние между соседними сквозными пазами меньше наибольшей ступени ступенчатого паза промежуточного элемента.

При этом промежуточный элемент выполнен в виде тонкостенного кольца, а его сквозные пазы Н-образной формы со скосами на торцах.

Кроме того, промежуточный элемент выполнен в виде диска, а его сквозные пазы—

T-образной формы сп скосами на торцах.

На фиг. 1 изображено фрикционное устройство ленточного типа; на фиг. 2 — разрез Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 — — конструкция о,(ногс из промежуточных фрикционных элементов (колец) со сквозными пазами на нем и схема нагружения промежуточного (1)pHKционного элемента при работе его во вкл!Оченном фрикционном устройстве; на фиг. 4 — сечение Б-Б «а фиг. 3; ны фиг. 5 конструкция промежуточного фрикционного элемента, устанавливаемого во фрикционное устройство, соседнего с промежуточным

Зо фрикционным элементом (фиг. 3) с варианT0»I выполнения сквозного паза; II(! фиг. 6— сечение Б-Б ны фиг. 5; на фиг. 7 -- два после. (овы?(льно соедин(:нных промежуточных фрикциопllû Y элемента, устанавливае lhlx Bo фрикционное устройство; на фиг. 8вариант фрикционного устройства дискоl30 "0 типы; li?! фи г, 9 — — KoHcTph KII Hя Одног0 из промежуточных элементов (дисков) со сквозными !!азами Н3 нем; на фиг. 10 -- сечс:1ие Г-Г на фиг. 9; ны фиг. 1 — конструкция промежуточного (ррикционногo элемента. устанавливаемого во фрикционное устройство (фиг. 8), соседнего с промежуточным фрикционным элементом (фиг. 9) с вариантом вьшî1нения сквозного паза; на фиг. 12 — сечение ДД ня фиг. 11; на фиг. !3 — — два последовательно соединенных промежуточных фрикционных элемента, установленных в указаннос. Н3 фиг. 8 фрикционное устройство; на фиг. 14 — схема нагружения промежуточного элемента при

SO

P 3 U OT((. Г 0 B O В КЛ IОЧ Е H H O »I ф Р И К Ц И 0 Н НО М устройстве дискового типа.

Фрикционное устройство содержит фрикционные элементы, которые во вкл(оченном состоянии устройства ле(ггочного типа, связыва(от ведущую 1 и ведомую 2 части. Бо у фрикцион 10xl устройстве дискового типы (фи!.. 8 } мо(.у1 Оь!ть устЯНОВ. I Hbl НО 1вижнь!с. в осевом направлении, имск>щие механические связи с ведущей и ведомой частя1109552 ми устройства веду(цие 3 и ведомые 4 фрикционные элементы (диски). обеспечивающие параллельную работу фрикционных элементов. Свободно и последовательно установленные промежуточные элементы 5 и 6 являются фрикционными и участвуют в передаче крутящего момента во включенном состоянии фрикцион ного устройства.

Количество промежуточных элементов

5 и 6 в устройстве может быть от одного и более. В случае применения в устройстве одного промежуточного элемента роль соседних выполняют ведущий и ведомый 2 элементы.

Промежуточные элементы 5 и б свободны в том смысле, что они не имеют механических связей как между собой, так и с ведущей 1 или с ведомой 2 частями, а связь осуществляется благодаря пленке жидкости на поверхностях трения 1 и I!. Пленка жидкости автоматически обеспечивает равенство моментов сил трения и равенство скоростей скольжения íа противоположных поверхностях трения I и 11. ГIри свободной установке фрикционных элеменТоВ напряжения сдвига во фрикционных элементах не зависят от толщины этих элементов, поэтому промежуточные фрикционныс элементы 5 и б выполнены oTHoc»Tcëüío тонкими (порядка 1 мм и менее). В частности, эти элементы определяются конструкцией ведущей и ведомой 2 частей. Промежуточные фрикционные элементы в виде колец установлены с определенным предварительным натягом на ведущую 1 или на ведомук) 2 части. Свободная и последовательная установка относительно тонких фрикционных элементов позволяет существенно увеличить площадь поверхностей трения фрикционного устройства, соответственно и площадь, на которой происходят процессы десорбции пленки жидкости и механического трения.

Промежуточные фрикционные элементы 5 имеют сквозные пазы Н-образной формы, при этом пазы 8 соседних промежуточных элементов 6 могут быть выполнены прямоугольной формы. Пазы прорезаны перпендикулярно поверхностям трения 1 и 11.

В области пазов промежуточных фрикционных элементов на поверхностях соседННх фрикционных элементов происходят процессы адсорбции пленки жидкости. Свободная и последователье!ая установка, имеющая сквозные пазы, относительно тонких фрикционных элемен foB позволяет су!цественно увеличить площадь поверхностей, адсорбирующих жидкость.

Сквозные пазы 7 и 8 выполнены на равных расстояниях друг от друга и от внешних, внутренних краев фрикционных элементов, причем расстояние между соседними сквозными пазами меньше наибольшего расстояния между ступенчатыми торцами лк)оого паза. Благодаря этому фрикционные элементы всегда имеют общие сквозные щели (окна) 9, образованные частями сквозных пазов 10 и 11.

При взаимном повороте промежуточных свободHhlx фрикционных элементов вокруг оси вращения размеры сквозных щелей 9 изменяются, при этом пленкообразующая и охл ажда ющая жидкость, находя щаяся в частях сквозных пазов 10 и 11 каналов подвода изменяет направление движения.

Части сквозных пазов 10 и 11, образующих сквозные щели в соседних фрикционных элементах, имеют скошенные торцы 12 и 13.

Скосы 14, выполненные на торцax 12 и 13 частей сквозных пазов 10 и 11, предназначены для улучшения условий регулиронан ия то 11ц и)!ы и.)(. II KH жидKQE ти н (1 по в(. рх ностях трения 1 и II за счет отбрасывания жидкости при выходе ее из щелей 9. !!ля подвода пленкообразукхщей и охлаждающей

)кидкосги в веду!Ией или BEëî)IoII част!! имееются ряд сквозных отверстий 15, которые lip!1 Bi>lllo;IIIEIIHH устройства мокрого типа могут Оыть выполнены в виде несквозных радиальных каналов.

Фрикционное устройс во работа T следую!цим Ооразом.

В выключенном состо»нии послсдовательНо соединенные промежуточньн фрикционныс элементы 5 и 6 удерживаются благодаря большой поверхности капиллярными силами (а Во фрикционном устройстве по фиг. 1 и силами, возникакицими под действием определенного предваритсльногo натяга) на ведущих 1 или ведомых 2 частях (t)pHKILHoHHoI o XстрОиства. Поэтому IlpH у Вс личении количества последовательно соединс!!Ных промежуточных фрикционных эл(менто» 5 и б потери энергии в выключенном фрикционном устройстве не увеличиваются.

Г!оследовательно соединенные промсжуточныс фрикционные диски, даже случайно оторвавшись друг От друга, вновь соединяются вместе, благодаря стремлению к минимуму поверхностной энергии. Сквозя(!с отверстия 15 и сквозные пазы 7 и 8 обеспечивают доставку пленкообразую!цей и охлаждающсй жидкости на поверхности

1 и II благодаря наличию щелей .).

При вклк)чении фрикционногo устройства свободныс <)рикционные 31cмснты легко трогаются с места.

Г1роисходит это несчотря на то. что коэффициент трения покоя больше коэффициент(1 тр(чl ия дв иж(. lнl я, и Oла Года ря томx, что для BI IJB l3. HB!!!Ill» избыточной жидкости. наход» IH1(É с» между пов(. рх ностя м и pc .ни» (как 1, так и 1!), требуется зе(ачительнос врем». Г1оскольку промежуточные фрикционные элементы 5 и 6 удерживаются ка110(9552

1:)

?0

2с; (1

35 пиллярными силами вместе, величина холостого х()да при вклк)чении фрикционногO устройства увеличивается незначительно с увеличением количества свободнbix фрикционпых элементов.

При буксовании во включенном состоянии моменты сил трения на противоположных поверхностях трения промежуточного фрпкционного элемента, при отсутствии моментов сил инерции этого свободного элемента, всегда одинаковы М = М)), а сам .промежуточный фрикционный элемент имеет среднюю скорость по сравнению со сКОростями фрикционных элементов, взаимодействующих с ним по поверхностям 1 и 11.

Механизм этого явления состоит â следующем.

Величишя моментов сил трения М1 =,Л)Г

Определяются в основном, толщинами пленок жидкости на поверхностях трения и 11.

Толщина пленки жидкости зависит от скоростей десорбции жидкости на этих rioBcpxн(.)с Гslx и clgl copD!

xJoffcIiTa трения М, уменьшается скорость скольжения промежуточного фрикционног0 э.(еме!Нга по IIOBepxHoci I и увели<ивается скорость скольжения по поверхности Il.

<1ем меньше момент инерции свободног0 фрикционного элемента, тем быстрее умень1 I! ñ1(. С 51 C KO P 0 C T h С КОЛ Ь Ж Е Н И Я 110 I! O BP P Xности 1 и увеличивается скорость скольж IJHH по новеpxHocTH Il. Уменьшение скорости скольжения промежуточного фрикl1l. 0HHîã0 элеме(гга по поверхности 1, происхо;!5!Н(cp. под дейстш(ем уве !Ичив(!!Оц(сгося момента трения М1, происходит и B следстви«измене!шя скорости вращения соседIICI O Г1РОМ(ЖУТОЧНОГО фРИКЦИОНПОI О ЭЛЕмента, взаимодействующего с рассматриВВсх» ii0 поверхности 1. Увсличе IHc cKOрос и скольжения по поверхности II, при неизм II IIOv. моменте трения М!1, BhiBhiвает увеличение .мощности сил трения на этoli повс pxliocòè, а потому увеличение око!)О("г(1 дссорбцин жидкости па ней. I аки!! Образом, HH поверхности II трения уси,!ивается протека!Гие процесса, способствующего уменьшению толщины жидкости на ней и увеличению момента трения М„. Поскольку пр» увеличении скорости поворота потока ж:I tl(îc sè сопротивление протеканию жид

КОО i lf 5, BcëHчивастся, TÎ yìcIIhUIcIHrc скОрс)(.ти сколl жения ГГО поверхпо(. и 1 вызывае . умен(нпсние сопротнвл" ния протекан1 ю жидкости через щели 9 к поверхности 1, а ЪВЕЛис(ЕНИС CKÎPÎCTfi СКОЛЬЖЕНИЯ ГIО ПОнерхности 11 вызывает увеличение сопротпвлс)!Hsi iipoтеканию жидкости через и;ели 9 к 110IIcpxностч II. Таким образом, на пов(р носп I начинает поступать большее количес Во жидкости, чем на поверхность 11, Поступлени!О большего коли 1ества пленкообразующей и охл а жда кицей жидкости на поверхность 1 способствукп также скосы )4, выполш нные н пазах фрикциончого элемента, контактирук)щего с рассматриваемым и ромежуточ и ы м (р рики но ни ы xl элементом по поверхности 11, которые при увеличении скорости скольжения по этой поверхности, способствуют увеличению количества жидкости, поступающей на поверхность 1 (они отбрасывают жидкость к поверхности I) .

Следовательно, на поверхности 1 скорости процессов адсорбции становятся больше, чем на поверхности II, и поэтому на поверхш)сти (начинает прогекать более интенсивный процесс увеличения толщины пленки жидкости, чем на поверхности 11. Толщина

IIJIpнки жидкости, определяемая скоростя-, ми адсорбции и десорбции, на поверхности 1 начинает увеличиваться, (I па поверхности

11 начинает уменьшаться, вызывая одновременное уменьшение момента трения М I H увеличение момента трения М1(, препятствуя превышению одного момента над другим. Таким образом, мощности и работы сил трения на всех поверхностях трения последовательно соединенных промежуточных фрикционных элементов имеIOI тенденцию к выра в ни ва ни ю, что обеспечивает lloB hlu "IHc износостойкости фрикционных элем(. IITOB. При lio IHOx! исти1)ании пл(. нки жидкости на одной из поверя. остей трения, например между веду!цим диском 3 и промежуто !ным фрикцио!шым элемен-Oм 5, работа остальных промежуточных элеме!ггов

of)ccflCЧЕна, и Ри этом появление нежелате ihilhlx явлений, в частности автоколебаний, исключено.

При истирании пленки жидкости на noBcpxi1ocтях трения значительная часть эчерги, затрачивается на отрыв жидкости от поверхности, при этом незначительная часть энергии переходит в тепло, поглощаемое тонкими свободными фрикционными элементами. Выделение тепла происходит, в основном, при протекании про(,сссов адсорбir,èè на повсpxH()cTHx в области пазов соседних фрикционных элементов, при этом значительное количество теfl;13 поглощается избыточной жидкостью, омывакнцей поверхH0(ти Tip H и рот(.кани и ее в пс) за х. ПОэтому решак)щук) роль при повышении из Ioc0CT0ÉK0CTH ОКЯЗЬ! Бс)СТ МНС .!ИЧС.Н!! ая ПЛОЩаДЬ поверхностей трения. Уменьц)енlrasr толщина промежугочных фрнкци<)нных элеме, пов

H(играет сх Jl i(.(тв<.H lloH 1хс)ли для ) ì(.ll hflip1

Износостой кос I H BC. 1<,7 (f BHC 3 HB r HT(Ih-!!orO увеличения площади поверхности трения. .,сли же фрикционнос устройс(во содсржит lfo(. ((дона Ге;1ьно cop,:ин<НIHûp свооодные фрикционные элементы. IT) резкое нарас)ание момента сил трения на одной из

1109552 уф

72 поверхностей трения вызывает значительные силы инерции соседних свободных элементов, противоположные по направлению, но не вызывает значительного пикования момента, передаваемого последовательно срединенными фрикционными элементами, 5 поскольку этот момент определяется наименьшей из величин моментов трения, что улучшает работу устройства в конце буксования.

Лучшие технико-экономические показа- 1О тели предлагаемого фрикционного устройства обусловлены невысокими величинами удельных работ и мощностей трения, обеспечиваемыми большой величиной площади трущихся поверхностей, что позволяет применять сталь в качестве материала фрикционных элементов и уменьшить стоимость фрикционных устройств, охлаждаемых жидкостью на 30-60О О, поскольку необходимость в специализированных производствах фрикционных элементов со специальными фрикционными накладками отпадает. Уменьшаются сроки проектирования.

Использование изобретения по сравнению с базовым объектом — фрикционным устройством трактора Т330-повысит надежность устройства, так как уменьшится износ фрикционных элементов, снизятся динамические нагрузки на детали устройства за счет сглаживания пиковых моментов в процессах буксования и включения, кроме того, повысятся его технико-экономические показатели.

1109552

77 б Фиг

1109552

/109552

Фиг 12

<Риг 11

Составитель В. Розанов

Редактор H. Лазаренко Гехред И. Верес Корректор И. Муска

За к аз 5633/24 Тираж 9I:3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4