Ленточно-колодочный тормоз с подвижными самоустанавливающимися фрикционными накладками

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяжелонагруженных ленточно-колодочных тормозах, например, буровых лебедок. Ленточно-колодочный тормоз с подвижными самоустанавливающимися накладками содержит тормозной шкив с установленными на нем фрикционными накладками, которые подпружинены между собой, и тормозную ленту. Фрикционные накладки посажены на жесткие металлические элементы, простирающиеся через середины толщин накладок, с возможностью перемещения на них, и при этом каждая “накладка матка” через каждые π/4 прикреплена наглухо к жестким металлическим элементам, а в каждом секторе фрикционные накладки между собой связаны пружинами неодинаковой жесткости. Техническим результатом является возможность осуществления перераспределения и почти выравнивания удельных нагрузок на набегающей и сбегающей ветви тормозной ленты, что ведет к повышению эффективности действия тормоза и равномерному износу рабочих поверхностей внутренних и внешних фрикционных узлов. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяжелонагруженных ленточно-колодочных тормозах, например, буровых лебедок.

Известен ленточно-колодочный тормоз, в котором для обеспечения равномерного износа фрикционных накладок, последние выполнены из материала с различной износостойкостью и расположены в последовательности от наибольшей износостойкости на набегающей ветви ленты до наименьшей износостойкости на сбегающей ее ветви /1, аналог/. В данном тормозе не достигается перераспределение удельных нагрузок между набегающей и сбегающей ветвью тормозной ленты.

Известен ленточный тормоз, в котором для обеспечения равномерного износа фрикционных накладок последние расположены на шкиве и снабжены упругими элементами, связывающими их между собой и подпружинивающими к рабочей поверхности шкива, причем коэффициент трения между наружной поверхностью фрикционных накладок и тормозной лентой больше, чем между внутренней поверхностью фрикционных накладок и рабочей поверхностью тормозного шкива /2, прототип/. Недостатком является то, что необходимо иметь фрикционные материалы с различными коэффициентами трения для наружной и внутренней рабочих поверхностей фрикционных накладок.

Предложенное техническое решение по сравнению с аналогом и прототипом имеет следующие отличительные признаки:

- может работать в любом тормозном режиме при невысоких удельных нагрузках на внутренних и внешних фрикционных узлах тормоза;

- не возникает необходимость подбора фрикционных материалов с различными коэффициентами трения для наружной и внутренней рабочих поверхностей фрикционных накладок;

- за счет разной жесткости пружин между подвижными накладками, ограниченными в секторах тормозного шкива неподвижными накладками, наблюдается неодинаковое перемещение накладок относительно рабочих поверхностей шкива и ленты, что приводит к постоянному перераспределению удельных нагрузок между ветвями ленты, и как следствие, к их почти выравниванию;

- использование пружин между подвижными накладками позволяет гасить низкочастотные колебания фрикционных узлов и обеспечивать мягкую посадку тормозной ленты на внешние поверхности фрикционных накладок.

Цель изобретения - постоянное перераспределение удельных нагрузок и их некоторое выравнивание между ветвями тормозной ленты и подвижными фрикционными накладками шкива для повышения эффективности торможений и ресурса равномерно изношенных фрикционных накладок.

Поставленная цель достигается тем, что фрикционные накладки посажены на жесткие металлические элементы, простирающиеся через середины толщин накладок, с возможностью перемещения на них, и при этом каждая "накладка матка" через каждые π/4 прикреплена наглухо к жестким металлическим элементам, а в каждом секторе фрикционные накладки между собой связаны пружинами неодинаковой жесткости.

На фиг.1 показан общий вид ленточно-колодочного тормоза; на фиг.2 - узел А на фиг.1 - положение подвижных самоустанавливающихся фрикционных накладок на рабочей поверхности шкива при разомкнутой и замкнутой тормозной ленте; на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б на фиг.1 фрикционных узлов тормоза. На фиг.2 использованы следующие условные обозначения: , - натяжение набегающей и сбегающей ветви тормозной ленты.

Ленточно-колодочный тормоз с подвижными самоустанавливающимися фрикционными накладками содержит тормозной шкив 1 с ребордами 2, закрепленный на валу 3 механизма. На рабочей поверхности шкива 1 равномерно размещены фрикционные накладки 4, имеющие внутреннюю 5 и внешнюю 6 рабочие поверхности. В средней части каждой фрикционной накладки 4 по ее длине выполнены два сквозных отверстия 7, благодаря которым накладки 4 затем нанизываются на цилиндрические стержни 8. Последние выгнуты по кругу. При этом между накладками 4 устанавливаются цилиндрические пружины 9, заканчивающиеся шайбами 10 (предназначены для увеличения поверхности взаимодействия с боковыми сторонами накладок). На концах цилиндрических стержней 8 нарезана резьба, и они соединяются между собой муфтой (не показана), с помощью которых обеспечивается посадка с натягом фрикционных накладок 4 на рабочую поверхность шкива 1. При этом каждая "накладка матка" через каждые π/4 прикреплена наглухо к стержням 8 с помощью цилиндрических штифтов 11. В каждом секторе фрикционные накладки 4 между собой связаны пружинами 9, имеющими неодинаковую жесткость. Тормозная лента 12 со стороны сбегающей ветви одним концом шарнирно соединена с корпусом опоры 13, а другим, то есть концом набегающей ветви, - с рычагом 14.

Фрикционные накладки 4 со своими внешними рабочими поверхностями 6 установлены с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью тормозной ленты 12 (внешние пары трения). Коэффициент трения рабочей поверхности тормозной ленты 12 и внешней рабочей поверхности 6 накладок 4 выбран таким же, как и коэффициент пары трения "рабочая поверхность тормозного шкива 1 - внутренняя рабочая поверхность 5 фрикционных накладок 4".

Ленточно-колодочный тормоз с подвижными самоустанавливающимися фрикционными накладками работает следующим образом.

В расторможенном положении шкив 1 свободно вращается вместе с фрикционными накладками 4, соединенных между собой с помощью цлиндрических пружин 9, установленных с натягом. Прочность соединения накладок 4 (соединенных между собой упругими элементами и таким образом поджатых к рабочей поверхности шкива 1) с рабочей поверхностью тормозного шкива 1 обеспечивается за счет натяга и определяется потребными удельными нагрузками на взаимодействующих рабочих поверхностях, то есть внутренней поверхности 5 накладок 4 и поверхности шкива 1. Упомянутые удельные нагрузки должны быть такими, чтобы силы трения, развивающиеся на посадочных поверхностных соединениях, были больше внешних сдвигающих сил, то есть сил трения, возникающих при взаимодействии рабочей поверхности тормозной ленты 12 с внешними рабочими поверхностями 6 накладок 4.

Удельные нагрузки, развивающиеся на внутренней паре трения, определяются по следующей зависимости:

где k - коэффициент запаса сцепления внутренних поверхностей 5 фрикционных накладок 4 с поверхностью тормозного шкива 1 (k>1); F_n - сила прижатия внутренних поверхностей 5 фрикционных накладок 4 с поверхностью тормозного шкива 1; f₁ - коэффициент трения между взаимодействующими поверхностями; а, в - ширина и длина фрикционной накладки 4.

При данной конструкции тормоза режим торможения включает в себя три стадии.

Первая (начальная), когда при нажатии на тормозной рычаг 14 рабочая поверхность тормозной ленты 12 взаимодействует с внешними рабочими поверхностями 6 накладок 4. Это возможно, пока F₁+F_n>F₂, (силы трения F₁ и F₂ соответственно между внутренними и внешними парами трения).

Вторая (переходная). При торможении сила F₁ растет быстрее за F₂, и в какой-то момент времени будет достигнуто равенство F₁+F_n=F₂ и произойдет срыв контакта накладок внутренней поверхности шкива 1. Этот режим является характерным при переходе от взаимодействия от внешних пар трения до внутренних.

Третья (заключительная), когда F₁>F₂. В этом случае внешние рабочие поверхности 6 накладок 4 становятся почти неподвижными относительно рабочей поверхности ленты 14, а их внутренние поверхности 5 взаимодействуют с рабочей поверхностью шкива 1.

При нажатии на приводной рычаг 14 происходит замыкание тормоза. При этом натяжение набегающей ветви () тормозной ленты 12 больше натяжения ее сбегающей ветви (). В первой стадии торможения фрикционные накладки 4 вращаются со шкивом 1, а тормозная лента 12 своей внутренней поверхностью взаимодействует с наружной поверхностью 6 накладок 4, и происходит притормаживание тормозного шкива 1. При второй стадии торможения увеличение силы нажатия на приводной рычаг 14 ведет к увеличению натяжения ветвей тормозной ленты 12, а следовательно, и к срыву неподвижного контакта всех внутренних поверхностей 5 накладок 4 с поверхностью шкива 1. Это приведет к перемещению подвижных накладок 4 относительно стержней 8, рабочих поверхностей ленты 12 и тормозного шкива 1 до тех пор, пока силы трения на внешних и внутренних парах трения и энергия сжатых пружин 9 в секторах шкива 1, перекрываемых лентой 12, не окажутся больше момента вращения тормозного шкива 1. Перемещение накладок 4 в направлении от набегающей ветви и сбегающей будет происходить в зоне каждого сектора шкива 1 на разные пути из-за неодинаковой жесткости пружин 9. Следовательно, тормозная эффективность каждого сектора будет разной, так как из-за разного шага между накладками 4 будет происходить перераспределение удельных нагрузок между набегающей и сбегающей ветвями ленты 12, что приведет к их почти выравниванию. Ограничителями для перемещающихся накладок 4 являются "фрикционные накладки матки". В третьей стадии торможения при дальнейшем увеличении силы нажатия на приводной рычаг 14 лента 12 как бы прилипает к внешней поверхности 6 накладок 4, а их внутренние поверхности 5 скользят по рабочей поверхности шкива 1, что в конечном итоге приводит к его остановке. При последующем использовании тормоза стадии торможения повторяются.

Таким образом, применение ленточно-колодочного тормоза с подвижными самоустанавливающимися накладками относительно шкива и тормозной ленты позволяет повысить эффективность торможений за счет самоустановки накладок, способствующей перераспределению и почти выравниванию удельных нагрузок на набегающей и сбегающей ветви тормозной ленты и, как следствие, равномерному износу рабочих поверхностей внутренних и внешних фрикционных узлов.

Источники информации

1. SU 911063 A1, 07.03.1982.

2. SU 576455 A, 15.10.1977.

Ленточно-колодочный тормоз с подвижными самоустанавливающимися накладками, содержащий тормозной шкив с установленными на нем фрикционными накладками, которые подпружинены между собой, и тормозную ленту, отличающийся тем, что фрикционные накладки посажены на жесткие металлические элементы, простирающиеся через середины толщин накладок, с возможностью перемещения на них и при этом каждая "накладка матка" через каждые π/4 прикреплена наглухо к жестким металлическим элементам, а в каждом секторе фрикционные накладки между собой связаны пружинами неодинаковой жесткости.