БАРАБАННО-КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ Российский патент 1998 года по МПК F16D65/813 

Изобретение относится к области машиностроению и может быть использовано в барабанно-колодочных тормозах дорожных и строительных машин, а также транспортных средствах и в других типах тормозов.

Известен барабанно-колодочный тормоз [1] , в котором теплопроводнные элементы выполнены в виде термоэлементов, состоящих из полупроводниковых стержней с проводимостями n- и p-типов, концы каждого из типов которых установлены с контактом с одной из электропроводных пластин и при этом рабочая поверхность барабана выполнена из материала, образующего горячий спай с противоположными концами полупроводниковых стержней, а внутренняя поверхность полости и стержни относительно накладки и основания электрически изолированы. Данное техническое решение имеет тот недостаток, что охлаждение пар трения тормоза происходит только в процессе торможения.

Известен барабанно-колодочный тормоз с охлаждением [2], в котором в тормозной колодке между ребрами размещена емкость системы охлаждения. В емкости расположения пористые электроды. Последние находятся в полостях высокого и низкого давления, подключенных к патрубкам подвода и отвода рабочего тела, заполняющего емкость. Регенеративный теплообменник образован корпусом емкости и выпуклой крышкой и связан с емкостью патрубками. Теплопроводные пластины размещены в тормозной колодке и связаны с емкостью. При торможении теплота через теплопроводные пластины передается корпусу емкости, от которого нагревается пористый электрод, а благодаря электрохимической реакции в емкости происходит охлаждение тормозной колодки. Далее техническое решение является сложным в конструктивном исполнении и требует герметизации многих узлов системы охлаждения.

Данное техническое решение по сравнению с аналогом и прототипом имеет следующие существенные отличительные признаки:
- достигается эффективное охлаждение пар трения барабанно-колодочного тормоза как в процессе торможения, так и при разомкнутом тормозе, что несвойственно аналогу и прототипу;
- обеспечивается интенсивный отвод теплоты от обода тормозного барабана в процессе торможения с помощью теплопроводной вставки и камер, чего нет в аналоге и прототипе;
- за счет разной площади поверхности теплопроводных камер (меньшей на набегающей части колодки, т.е. ее носочной части и большей на сбегающей, т. е. на пяточной) при взаимодействии с ободом тормозного барабана достигается одинаковый эффект охлаждения холодного спая полупроводниковых элементов;
- простота конструкции и надежность в эксплуатации.

Целью настоящего изобретения является повышение интенсивности охлаждения тормозной колодки, и как следствие, эксплуатационных параметров тормоза и ресурса его пар трения.

На фиг. 1 показан фрагмент барабанно-колодочного тормоза, а на фиг.2 - поперечный разрез барабанно-колодочного тормоза по А-А.

Барабанно-колодочный тормоз содержит тормозной барабан 1, тормозную колодку 2 с ребрами к основанию 3 которой с помощью заклепок 5 прикреплены фрикционные накладки 4 в набегающей (носочной) (а) и сбегающей (пяточной) (б) ее части. В средней части колодки 2 расположена теплопроводная вставка 6, пропущенная через окно 7, вырезанное в основании 3 колодки 2. Под основание 3 теплопроводная вставка 6 расположена между ребрами 8 колодки 2. При этом теплопроводная вставка 6 с помощью электроизоляции 9 отделена от тела колодки 2. В краях теплопроводной вставки 6 выполнены отверстия 10 и она с помощью винтов 11 крепится к основанию 3 колодки 2. В углубление 12 теплопроводной вставки 6 на величине ее допустимого износа рабочей поверхности установлены полупроводниковые элементы 13, 14 с проводимостями n- и p-типа в виде стержней с прямоугольным сечением, которые соединены между собой последовательно и разделены теплоизоляцией 15. Верхние концы полупроводниковых элементов 13 и 14 с материалом теплопроводной вставки 6 образуют горячий спай 16. К нижним концам полупроводниковых элементов 13 и 14 подключена плоская тепловая трубка 17, перекрывающая поверхность их концов. Холодная зона 19 тепловой трубки 17 имеет ребра 18.

Она образует холодный спай 20 для полупроводниковых элементов 13 и 14.

Полупроводниковые элементы 13 и 14 с горячим 16 и холодным 20 спаем, а также холодной зоной 19 тепловой трубки 17 с оребрением в целом составляют термобатарею. Плоская тепловая трубка 17 посредством трубопроводов со штуцерами 21 присоединена к основанию 3 колодки 2 и подключена к теплопроводной камере 22, простирающейся на всю ширину основания 2 и теплоизолированная 23 от него. Перед заполнением теплоносителем 24 объем тепловой трубки 17 вакуумируется. Теплопроводные камеры 22 установлены в носочной (а) и пяточной (б) части тормозной колодки 2, причем с разной площадью поверхности взаимодействия с ободом тормозного барабана 1 (за счет разного коэффициента взаимного перекрытия), что позволяет поддерживать одинаковый эффект охлаждения холодного спая полупроводниковых элементов 13 и 14. Генерируемая теплота на поверхностях трения тормоза делится на два потока. Первый - от теплопроводной вставки 6 передается полупроводниковым элементам 13 и 14 и от них тепловым трубкам 17. Второй - от теплопроводных камер 22, которые являются горячей зоной 25 тепловых трубок 17, через их стенки и теплоноситель 24 - к холодной зоне 19 трубок 17. Первый и второй тепловые потоки суммируются в холодной зоне 19 тепловых трубок 17 и от ребер 18 рассеиваются в окружающую среду. Эффективность работы тепловых трубок 17, запитанных теплотой от теплопроводных камер 22, зависит от положения тормозных колодок 2 в тормозном механизме. Иначе говоря, омывает или не омывает теплоноситель 24 в различных фазах горячую 25 и холодную 19 зоны тепловых трубок 17. Создаваемый при этом перепад температур T₁ и T₀ между горячим 16 и холодным 20 спаем термобатареи ведет к тому, что на холодном спае 20 возникает термоЭДС, которая при наличии замкнутой электрической цепи создает термоэлектрический ток.

Даже после завершения процесса торможения не происходит разрыв горячего спая 16 термобатареи и ее отключение, так как концы полупроводниковых элементов 13 и 14 постоянные контактируют с нагретой поверхностью теплопроводной вставки 6. Охлаждение последней продолжается до тех пор, пока перепад температур T₁ и T₀ не станет равным нулю.

Предположение техническое решение позволяет постоянно отводить значительное количество теплоты от пар трения барабанно-колодочных тормозов, что ведет к повышению его эксплуатационных параметров и ресурса пар трения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Заявка РФ N 94033699/28, F 16 D 65/813, 1996.

2. Авторское свидетельство СССР N 1649161, кл. F 16 D 65/813, 1991.

Барабанно-колодочный тормоз применяется в машиностроении, преимущественно в дорожных и строительных машинах, а также на транспортных средствах. В данном техническом решении поставлена задача повышения эксплуатационных параметров тормоза и ресурса его пар трения путем интенсификации его охлаждения. Для этого использованы термоэлектрический эффект и эффект тепловой трубки. Система охлаждения выполнена в виде термобатареи, установленной в теплопроводной вставке, отделенной электроизоляцией от тела тормозной колодки. В углублении теплопроводной вставки установлены полупроводниковые элементы с n- и р-типа проводимостью, соединенные между собой последовательно и разделенные теплоизоляцией. Верхние концы элементов с материалом вставки образуют горячий спай, а холодный спай образован холодной зоной тепловой трубки. Тормоз имеет высокую эффективность охлаждения, которая повышается с ростом теплонагруженности теплопроводной вставки, так как резко возрастает удельная электрическая проводимость полупроводниковых элементов батареи. 2 ил.

Барабанно-колодочный тормоз, содержащий тормозной барабан, колодки с основанием, фрикционными накладками и ребрами, между которыми размещена система охлаждения, выполненная в виде теплопроводной вставки, в которой размещены термобатареи, отличающийся тем, что он снабжен теплопроводными камерами, установленными на набегающей и сбегающей частях тормозной колодки, и тепловой трубкой, подключенной горячей зоной к теплопроводным камерам, термоэлементы термобатареи выполнены в виде полупроводниковых стержней с сечением прямоугольной формы и с проводимостями n- и p-типов, соединенных между собой последовательно, при этом горячий спай термоэлементов образован в месте взаимодействия термоэлементов с материалом теплопроводной вставки, а холодный спай образован холодной зоной тепловой трубки.