УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ТОРМОЗА С ГИБКИМ ШКИВОМ Российский патент 2006 года по МПК F16D51/50 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в грузоподъемных, дорожных и строительных машинах, а также в металлорежущих станках.

Известен тормоз, содержащий закрепленный на рабочем валу гибкий шкив и взаимодействующие с его внутренней поверхностью, раздвигающиеся наружу тормозные колодки, и при этом тормоз снабжен неподвижным тормозным барабаном, охватывающим гибкий шкив и взаимодействующим с ним своей внутренней поверхностью, несущей фрикционные накладки [1, аналог]. Основным недостатком тормоза является то, что в нем высокая теплонагруженность внутренних и внешних пар трения фрикционных узлов.

Устройство для затяжки выравнивания теплонагруженности барабанно-колодочного тормоза содержит тормозной барабан, тормозные колодки с основаниями, фрикционные накладки и теплоотводящие вставки, прикрепленные к колодке с помощью полых винтов, выполненных в виде тепловой трубы. При этом каждая теплоотводящая вставка первого ряда под полыми винтами является горячей зоной тепловой трубы и соединена поперечной теплопроводной пластиной с каждой теплоотводящей вставкой второго рода, расположенного в средней части накладок, а каждый конец второго ряда полых винтов, т.е. холодные зоны тепловых труб соединены гибкими оребренными трубопроводами с концами третьего ряда полых винтов, находящихся со стороны нерабочей поверхности основания колодки и свободного края обода барабана [2, прототип]. Данное устройство имеет недостаток в том, что его нельзя применить для охлаждения как внутренних, так и внешних пар трения фрикционных узлов тормоза.

По сравнению с аналогом и прототипом предложенное техническое решение имеет следующие существенные признаки:

- снижение поверхностных температур внутренних пар трения фрикционных узлов как более теплонагруженных достигается за счет неравномерного охлаждения их поверхностей цилиндрическими трубками различного поперечного сечения, являющихся элементом тепловой трубы;

- снижение поверхностных температур внешних пар трения фрикционных узлов как менее теплонагруженных достигается за счет кондуктивного и конвективного теплообмена;

- достигается снижение поверхностных температур внутренних и внешних пар трения фрикционных узлов тормоза, что ведет к улучшению его эксплуатационных параметров;

- обеспечивается почти постоянный уровень теплонагруженности внутренних и внешних пар трения фрикционных узлов тормоза благодаря поддержанию на их поверхностях температур ниже допустимых для материалов фрикционных накладок.

Поставленная цель достигается тем, что в тормозе с гибким шкивом охлаждающие узлы на кольцевых секторах внешних фрикционных накладок выполнены в виде теплопроводных подложек, имеющих продольные ребра, выведенные заподлицо с их внутренними поверхностями, а во внутренних фрикционных накладках охлаждающие узлы выполнены в виде цилиндрических трубок различного поперечного сечения, расположенных радиально в теле тормозных колодок и соединенных в них с секторными кольцевыми полостями, заполненных жидкостью, и при этом горячими зонами тепловых трубок являются загерметизированные концы цилиндрических трубок со стороны рабочих поверхностей накладок, а холодными зонами тепловых трубок являются концы цилиндрических трубок, погруженные в жидкость секторных кольцевых полостей колодок.

На фиг.1 изображен предлагаемый тормоз с гибким шкивом, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - поперечный разрез тормоза с устройством для охлаждения его внешних и внутренних фрикционных узлов.

Тормоз содержит стальной гибкий шкив 1, выполненный в виде стакана и имеющий наружную 2 и внутреннюю 3 рабочие поверхности. Ступица стакана с помощью призматической шпонки 4 закреплена на рабочем валу 5. Для уменьшения осевых габаритов тормоза гибкий шкив 1 может быть выполнен в виде кольца с зубчастым соединением со ступицей.

Со стороны торцевой части корпуса 6 тормоза установлены на металлической подложке 7 с радиальными ребрами 8 фрикционные накладки 9. Металлическая подложка 7 с поперечными ребрами 8 выполнена из теплопроводного материала, например меди. Накладки 9 имеют два рабочих участка в виде секторов, которые при торможении взаимодействуют с наружной поверхностью 2 утолщенной части гибкого шкива 1. При этом образуются внешние фрикционные узлы. Внутренняя поверхность 3 утолщенной части гибкого шкива 1 при торможении контактирует с рабочими поверхностями 10 вкладышей 11, являющихся своего рода внутренними фрикционными накладками, выполненных из фрикционного материала. Вкладыши 11 имеют грибоподобную форму и крепятся к тормозным лодкам 12 с помощью цилиндрических трубок 13. Последние расположены радиально в теле вкладыша 11 и колодке 12. Цилиндрические трубки 13 имеют различное поперечное сечение и со стороны рабочей поверхности 10 вкладыша 11 имеют шляпки 14, являющиеся герметизаторами и которые заканчиваются на глубине допустимого износа вкладыша 11. При этом трубки 13 большего поперечного сечения расположены в теле вкладыша 11, а меньшего - непосредственно в теле тормозных колодок 12. Это обстоятельство и является основным в обеспечении их эффективной работы. Второй конец цилиндрических трубок 13 соединен с кольцевой секторной полостью 15 тормозной колодки 12. Полость 15 заполнена жидкостью, например 25-%-ный раствор аммиака, имеющей высокую скрытую теплоту парообразования. Объемы полости 15 и цилиндрических трубок 13 вакууммированы, что позволяет использовать эффект "тепловой трубы" для охлаждения внутренних фрикционных узлов.

В тормозе различают верхнюю (а) и нижнюю (б) тормозные колодки 12. Последние могут перемещаться в радиальном направлении в направляющих окнах 16 фланца 17, прикрепленного через цилиндрический обод 18 к корпусу 6 тормоза. Перемещение колодок 12 осуществляется кулачком 19, установленным на валике 20 управления, поворот которого может осуществляться посредством приводного устройства.

Пружины 21 удерживают колодки 12 в постоянном контакте с кулачком 20, осуществляя тем самым отвод вкладышей 11 от гибкого шкива 1 при растормаживании (от накладок 9 шкив 1 отводится при растормаживании под действием сил упругости).

Устройство для охлаждения тормоза с гибким шкивом работает следующим образом. До начала торможения вал 2 вращается. Вместе с ним вращается гибкий шкив 1. При повороте валика 20 кулачок 19, преодолевая действие пружин 21, перемещает колодки 12 в радиальном направлении от центра. В результате этого в контакт с внутренней поверхностью 3 гибкого шкива 1 входят рабочие поверхности 10, вкладыши 11 и начинается процесс торможения. В результате чего на поверхностях внутренних фрикционных узлов генерируется некоторое количество теплоты. Последняя с помощью шляпок 14 и собственно цилиндрических трубок 13 передается телу тормозных колодок 12 и жидкости полости 15. Особенностью работы одинаковых устройств для охлаждения эффектом "тепловой трубки" внутренних фрикционных узлов тормоза, расположенных в верхней (а) и нижней (б) тормозных колодок 12, является следующее. В данных охлаждающих устройствах горячими зонами тепловой трубы являются шляпки 14 и большая часть длины цилиндрических трубок 13, соприкасающихся с телом тормозных колодок 12. Меньшая часть длины цилиндрических трубок 14, погруженная в жидкость полости 15, будет являться холодной зоной тепловой трубы. При этом в нижней (б) тормозной колодке 12 горячая зона тепловой трубы будет смоченной, а в верхней (а) тормозной колодке 12 не смоченной, исходя из того, что все объемы перед их вакуумированием заполняются на две трети. В этот период тормозной момент еще мал, что способствует плавности торможения. Дальнейший поворот кулачка 19 приводит к деформации гибкого шкива 1 и входу в контакт его наружной поверхности 2 и рабочих поверхностей накладок 9, т.е. вступают во взаимодействие внутренние фрикционные узлы тормоза. В результате чего генерируемая теплота на поверхностях внутренних фрикционных узлов теплопроводностью передается ребрам 8, их подложке 7 и от них корпусу 6 тормоза, а от него естественным теплообменом в окружающую среду, снижая тем самым теплонагруженность внешних пар трения. Тормозной момент возрастает до своего предельного значения, механическая энергия расходуется на нагревание внутренних и внешних фрикционных узлов тормоза и на деформацию гибкого шкива 1, вращающегося между их неподвижными поверхностями трения. При повороте валика 20 в другую сторону тормоз легко выключается.

При частом использовании тормоза на его внутренних фрикционных узлах будет генерироваться значительное количество теплоты, которое может превратить часть жидкости в объемах охлаждающего устройства в пар. Последний будет накапливаться возле горячей зоны тепловой трубы и по капиллярной структуре (не показана) внутренней поверхности цилиндрических трубок 13 будет возвращаться в ее холодную зону. В дальнейшем циклы тепловой трубы будут повторяться.

Применение предложенного технического решения позволяет снизить теплонагруженность внутренних и внешних пар трения фрикционных узлов, повысить их эффективность действия и увеличит ресурс вкладышей и фрикционных накладок.

Источники информации

1. А.с. 397700 (СССР), F 16 d 51/10, 1973, б.и. №37 (аналог).

2. Положительное решение на выдачу патента на изобретение от 15.07.2003 г. за №2000103357/11 «Устройство для выравнивания теплонагруженности барабанно-колодочного тормоза».

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в грузоподъемных, дорожных и строительных машинах, а также в металлорежущих станках. Устройство содержит закрепленный на вращающемся валу гибкий шкив, взаимодействующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью внешних фрикционных накладок, а также охлаждающие узлы. Накладки выполнены в виде кольцевых секторов и установленных в окнах неподвижного тормозного барабана. Внутренняя поверхность гибкого шкива при этом взаимодействует с наружной поверхностью внутренних фрикционных накладок, выполненных в виде вкладышей, установленных в раздвигающиеся тормозные колодки. Охлаждающие узлы на кольцевых секторах внешних фрикционных накладок выполнены в виде теплопроводных подложек, имеющих продольные ребра, выведенные заподлицо с их внутренними поверхностями. Во внутренних фрикционных накладках охлаждающие узлы выполнены в виде цилиндрических трубок различного поперечного сечения, расположенных радиально в теле тормозных колодок, соединенных в них с секторными кольцевыми полостями и заполненных жидкостью. При этом горячими зонами тепловых трубок являются загерметизированные концы цилиндрических трубок со стороны рабочих поверхностей накладок, а холодными зонами тепловых трубок являются концы цилиндрических трубок, опущенные в жидкость секторных кольцевых полостей колодок. Техническим результатом является повышение долговечности внутренних и внешних пар трения фрикционных узлов тормоза путем целенаправленного интенсивного их охлаждения. 3 ил.

Устройство для охлаждения тормоза с гибким шкивом, содержащее закрепленный на вращающемся валу гибкий шкив, взаимодействующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью внешних фрикционных накладок, выполненных в виде кольцевых секторов и установленных в окнах неподвижного тормозного барабана, внутренняя поверхность гибкого шкива при этом взаимодействует с наружной поверхностью внутренних фрикционных накладок, выполненных в виде вкладышей, установленных в раздвигающиеся тормозные колодки, а также охлаждающие узлы, отличающееся тем, что охлаждающие узлы на кольцевых секторах внешних фрикционных накладок выполнены в виде теплопроводных подложек, имеющих продольные ребра, выведенные заподлицо с их внутренними поверхностями, а во внутренних фрикционных накладках охлаждающие узлы выполнены в виде цилиндрических трубок различного поперечного сечения, расположенных радиально в теле тормозных колодок, соединенных в них с секторными кольцевыми полостями и заполненных жидкостью, при этом горячими зонами тепловых трубок являются загерметизированные концы цилиндрических трубок со стороны рабочих поверхностей накладок, а холодными зонами тепловых трубок являются концы цилиндрических трубок, опущенные в жидкость секторных кольцевых полостей колодок.