Фрикционный тормоз

 

I. ФРИКЦИОННЫЙ ТОРМОЗ, содержащий корпус, тормозной вал, нажимное устройство и фрикционные элементы , установленные внутри корпуса подвижно в осевом направлении относительно вала и с возможностью взаимодействия между собой и с нажимным устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения нагревания фрикционны .х эле.ментов в процессе торможения и стабилизации тормозного момента, он снабжен установленной внутри корпуса с возможностью вращения шестерней, на периферии фрикционных элементов вЬ1полнены зубчатые венцы, кинематически связанные с шестерней, причем передаточное отношение одного фрикционного элемента с шестерней не равно передаточному отношению другого. (Л о со от СП 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1109554

3(58 F 16 D 63/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ б 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 329! 073/25-27 (22) 18.05.81 (46) 23.08.84. Бюл. № 31 (72) И. Г. Бородин и Ю. Л. Неелов (53) 62-592 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 423954, кл. F 16 D 63/00, 1972.

2. Александров М. П. Тормозные устройства в машиностроении. М., «Машиностроение», 1965, с. 222.

3. Александров М. П. «Тормоза подъемно-транспортнык машин. М., «Машгиз, 1958, с. 152, фиг. 103 (прототип). (54) (57) l. ФРИКЦИОННЫЙ ТОРМОЗ, содержащий корпус, тормозной вал, нажимное устройство и фрикционные элементы, установленные внутри корпуса подвижно в осевом направлении относительно вала и с возможностью взаимодействия между собой и с нажимным устройством, отличаюи(ийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения нагревания фрикционных элементов в процессе торможения и стабилизации тормозного момента, он снабжен установленной внутри корпуса с возможностью вращения шестерней, на периферии фрикционнык элементов выполнены зубчатые венцы, кинематически связанныс с шестерней, причем передаточное отношение одного фрикционного элемента с шестерней не равно передаточному отношению другого..11О11бо

2. Тормоз по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен упругими секторообразными фрикционно-клиновыми вставками и подпружиниваюгцей и кольцеобразной пружиной, один из фрикционных элементов выполнен в виде взаимосвязанных и подвижных относительно друг друга дисков с торцевыми клиновыми поверхностями под фрикционно-клиновые вставки, а другой в виде барабана, причем фрикционные элементы установлены концентрично и с возможностью взаимодействия друг с друтом.

Изобретение относится к машиностроению, н частности к тормозным устройствам подъемно-транспортного оборудования.

Известен клинчатый фрикционный тормоз, содержащий зубчатук) и клинчатук> фрикционную передачи, контактируюсцие поверхности которых имеют разные скорости (1) .

Однако конструкция такого п>рмоза сложна из-за того, что в ней предусмотрены дополнительная (карданная) связь между зубчатой и фрикционной передачами, а также сложное радиальное перемешение фрик. ционного катка, кроме того, она недостаточно надежна, так как консольная уста нонка катка и барабана на валах приводит к возникновению изгибающHx моментов этих валов, а в резульгате вхождения зубчатой нары н зацепление при разных скоросTHx вращения возникак>т значительные динамические нагрузки на зубья.

Известен дисковый фрикционный тормоз, содержащий ряд дисков, нечетные из которых связаны с направляющей на корпусе, d четные установлены н направляк)щиx на валу, соединенном с тормозным механ гамом (2) .

Однако при работе этого тормоза практически всн кинетическая энергия движуLLLHxcR масс переходит в тепловую и выделяется, в основном, на поверхностях дискон. Перегрев поверхностей трения из-за и:;LocTdTo÷íoãо теплоотвода ведет к снижению мощности тормоза. Кроме акогo, при перегреве элементов тормоза увеличивается их износ, нарушается точность пригонки деталей, а также правильная работа подшипникон тормозного вала.

Наиболее близким к предлагаемому Ilo технической сущности и достигаемому эффекту является конусный фрикционный тормоз, содержаший корпус, тормозной вал и установленные на валу фрикционные элементы, нзаимодействуюгцие между собой по конус ным фри кционным поверхностям, 3. Тормоз»u I!. 1, от гичающийся тем, что фрикционные элементы выполнены в виде акета плоских дисков, одна половина которого кинематически связана с тормозным валом, а другая свободно установлена на нем, причем каждый диск одной половины пакета установлен между двумя дисками другой.

4. Тормоз по Ii. 1, отличающийся тем, что шестерня выполнена из уllðóãого материала. причем один из фрикционных элементов выполнен в виде гнкина, а другой — н виде не:годви>к>>ой втулки (3).

Недостатками известного тормоза являс> ются высокая скорость скольжения фрикционных элементов по поверхности неподвижной втулки и ухудшение условий работы п>рмоза, так как из-за сильного нагрева фрикционных поверхностей резко снижается

10 коэффициент трения, в результате чего поI ижается надежность работы самого тормоза, сокращается срок службы фрикционных элементов.

Целью изобретения является повышение надежности тормоза путем уменьшения на15 грена L)>pHhlIHI>I!HI!x элементов в процессе торможения и стабилизации тормозного момента.

Поставлегшая цель достигается тем. что фрикг:,ионный тормоз, содержащий корпус, тормозной нал, нажимное устройство и фрикционные элементы, установленные внутри корпуса подвижно в осевом направлении относительно вала и с возможностью взаимодействия между собой и с нажимным

iñòðойстном, снабжен устанGâ TåHíой внут25 ри корпуса с возможностью вращения шестерней, на периферии фрикционных элементов выполнены зубчатые неHLlbl, кинематически связанные с шестерней, причем передаточное отношение одного фрикционного элемента с шестерней не равно передаточному от)юшени)о другого.

Кроме того, тормоз снабжен упрх гими секторообразными фрикционно-клиновыми вставками и подпружиниваюшей их кольцеоб1>азHой гl1>ужиной, один из фрикционHЫХ элементов выполнен в виде взаимосвязанных и подвижных относительно друг друга двух дисков с торцевыми клиновыми поверхностями под фрикционно-клиновые вставки, а другoH в виде барабана, причем фрикпиоппь:е элементы установлены концентрично и с нозможностью взаимодействия друг с другом. Кроме того, фрикционные эле1109554

15

30 менты могут быть выполнены в виде пакета плоских дисков, одна половина которого кинематически связана с тормозным валом. а другая свободно установлена на нем, причем каждый диск одной половины пакета установлен между двумя дисками другой.

Г1ри этом шестерня может быть выполнена из упругого материала.

Из сказанного ясно, что у меньшение температуры нагрева фрикционных элементов достигается за счет того, что процесс торможения осуществляется между подвижными фрикционными элементами, окружные скорости которых незначительно отличаются друг от друга. При этом основные характеристики процесса торможения по сравнению, например, с известным тормозом не изменяются.

Так в сравниваемых конструкциях при одинаковом числе пар поверхностей трения, одинаковом радиусе действия силы трения, осевого нажимного усилия и коэффициента трения не изменяется тормозной момент, время торможения.

На фиг. 1 изображены фрикционный тормоз с клинообразными поверхностями трения и фрикционнь(е элементы, продольный разрез; на фиг. 2 — вариант выполнения фрикционного тормоза с плоскими поверхностями трения у фрикционных элементов.

Фрикционный тормоз с клинообразными поверхностями состоит из подвижно расположенных внутри корпуса фрикционных элементов, нажимного устройства (условно обозначенного буквой «Р») и клиновых фрикционных вставок 1. Один из фрикционных элементов выполнен в виде бараоана 2, а другой — в виде дисков 3 и 4 с клиновыми поверхностями под фрикционную вставку 1, которая установлена между ними и барабаном 2. Диски 3 и 4 жестко, но подвижно в осевом направлении установлены на тормозном валу 5.

Барабан 2 по периферии снабжен зубчатым венцом 6 и через цилиндрическую шестерню 7 связан с корпусом 8. Один из дисков, а именно диск 3, имеет зубчатый венец 9, который кинематически связан с шестерней 7. Фрикционные вставки 1 выполнены в виде сегментов и удерживаются в прижатом с клинообразными поверхностями дисков 3 и 4 положении кольцеобразной пружиной 10.

Передаточное отношение барабана 2 с шестерней 7 не равно передаточному отношени(о диска 3 с шестерней. Однако наиболее эффективно, когда указанные отношения не равны единице, не равны между собой и незначительно отличаются друг от друга.

Зубчатые соединения с указанными передаточными отношениями могут быть выполнены различными соппособами. Для выполнения отличающихся друг от друга передаточных отношений может быть применено коррегирование зацеплений. Зубчатые

55 сое п(пения могут быть выполнены с одинаковым и разным модулеч. Применение разных модулей чожет быть использовано прп выполнениi соорной шестерни 7, сосTo я(цей из двуx шестерен, установленных на оощей оси.

При необходимости, для исключения изгибак1щсчо чочеIIT3 вала и повып(ения мощlIocTIl тормоза. может быть установлено несколько шестерен равномерно по окружности, (.ог (3cHo варианту исполнения фрнкциоHHîå устрoйство может быть выполнено с плоскими поверхностямп трения в виде чногодискового тормоза, который содержит нечетные диски I. свободно установленные на валу 12, соединяемом с тормозным механизмом (не показан). Четные диски 13 установлены на и i!If(3x на валу 12 с зазором относительно дисков 11. Каждый нечетный зиск 1 снабжен зубчатым венцоч 14, который связан с направляющей. выпо.(ненной в виде цилиндр(шеской шестерни 15, закрепленной HH оси 16 в корпусе 17. Каждый, илп по крайfic«мере один, «còíûè . (иск

13 снабжен зубчатыч венцом 18, также связан((ым с шестерней 15. Передаточные отношения зубчагых if«p венец 14 — — шестерня 5 и Bell(.Il, 18 п(сс1 ария 15 I(c р;! Вны между собой. При этом lfepcдато (нос отноп(ение Klillcч«тпчс скоп цепи диск 11 шестерня 15 — .Нес к I3 - - H(iл !2 fic равно единице.

Шестерик(! 5 (ц лесообразно вы по if(»z ь из эластичного упр ого материала, T .(K ка к P«c ((0.1o& elf f(l>lc сc".fcfl H H x 1 аза иной Iilccтерни в нерио;(торчожения могуT скручиваться друl относительно друга (вследствие существования относительной скорости дисков 11 и 13) в пределах упругой деформации, на что будет затрачена часть кинетической эпер if(i, которая Нс будет рассеиваться на дilcK;ix, не перейдет в теп.1овчfo энс pl ик2, 3 сов(p(HHT работу llo носе. становлению первоначального состояния шест-рни 5 послс размыкания тормоза.

Диски I! и шестерня 15 кинематически связаны друг с другом постоянно как (lpH разомкнутом тормозе, так и в процессе торможения, поэтому перекос дисков при сжатом состоянии (опустим в пределах, обеспечивающих нормальную работоспособность кинематическпх пар без заклинивания, прп этом вал !2 является опорным для дисков 11, которые установлены на нем свободно (в подllJHIIHHK«x скольжения).

Фрпкционный тормоз с клинообразными поверхностями трения работает следующим образом.

Г!рп разомкнутом тормозе диски 3 и 4 с расположенными между ними фрикционнымп вставкачи 1 вращаются вместе с тормозным валом 5 и через зубчатьш венец

9 диска 3 ffp3(f(;(!of шестерню 7. Г!оследняя в canlo o«epcдь приводит во враи(ение бараоан 2, кинематически "зязанный с ней через зубчатый венец 6.

11 09554

1ак как передаточные отношения зубчатых пар диск 3 шестерня 7 и барабан 2-шестерня 7 не равны между собой, фрикционные элемеHTbl и барабан 2 вращаются с неравными скоростями.

Замыкание тромоза осуществляется при помощи механической, гидравлической или пневматической системы управления. При

:- том к дискам 3 и 4 прикладывается усилие замыкания Р, которое приводит к сближению дисков 3 и 4 и выжиманию фрикци-;«р онных вставок 1 к периферии до соприкосновения с барабаном 2. Возникающее при этом трение между фрикционными вставками и барабаном 2 тормозит тормозной вал 5. Подбирая передаточные отношения зубчатых пар, можно получить небольшую относительную скорость скольжения поверх.. ности барабана 2 и поверхности фрикционных вставок.

Фрик««ио««н«.«й тормоз с плоскими поверхностями -рения работает следующим образом.

Г1ри вращении вала 2 четные диски

3, установленные на шлицах, вращаются вместе с валом 12 и своими зубчатыми венцами 13 вращают шестерню 5, а последняя вращает нечетные диски 11. При этом все диски вращаются в одну сторону, но с разной угловой скоростью, так как передаточные отношения рядом расположенных зубчатых пар смежных дисков не равны между собой. В результате этого скорость скольжения дисков друг относительно друга при 30 замыкании тормоза во много раз меньше абсолютной скорости вала 12.

Замыкание тормоза осуществляется путем прижатия дисков 11 к четным дискам 3 силой Р в направлении, указанном на фиг. 2 стрелками. Источником осевой силы P может быть сила пружины, сила веса груза или усилие человека, прилагаемое посредством рычажной, гидравлической или пневматической систем (не показано).

При снятии силы P происходит размыкание тормоза.

В предлагаемом устройстве благодаря введению между четными и нечетными дисками кинематической цепи с передаточным отношением, не равным единице, кинетическая энергия вращающегося вала рассеивается в виде тепла, в основном, за счет деформации рассредоточенных конструктивных элементов кинематической цепи: зубчатых пар, тела шестерни, оси шестерни, подшипников оси и корпуса. И только часть кинетической энергии переходит втепло при трении фрикционных дисков.

При этом выполнение зубчатых пар с передаточными отношениями, отличающимися на незначительную величину, ведет и снижению скорости относительного скольжения фрикционных дисков, а следовательно, к снижению температуры нагрева поверхностей трения, стабилизации коэффициента трения, уменьшению износа фрикционных элементов.

Кроме того, при выполнении шестерни

15 из эластичного материала часть кинетической энергии при торможении может аккумулироваться самой «нестерней (в пределах упругой деформации), не переходя в тепло, и после размыкания тормоза тратиться «а восстановление первоначального ее состояния.

Таким образом, использование изобретения по сравнению с известным устройством, с базовы м об.ьектом, в качестве которого выбран дисковый короткоходовой электромагнитный тормоз стали ТВ-311, позволит повысить надежность работы тормоза за счет уменьшения рассеивания кинетической энергии фрикционными элементами путем снижения относительной скорости вращения фрикционных дисков при замыкании тормоза. При этом уменьшается износ фрикционных дисков, снизится их температура нагрева в процессе торможения, следовательно, будет повышена стабильность коэффициента трения (закона распределения давления), т.е. повышена стабильность тормозного момента.

1109554

/5 13 11

17 fl 13

Фиг.2

Составитель В. Розанов

Редактор Н. Лазаренко Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 5633 24 Тираж 913 Подписное

ВНИИНИ 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