Фрикционный тормоз Советский патент 1984 года по МПК F16D63/00 

2. Тормоз но п. 1, отличающийся тем, что он снабжен упругими секторообразными фрикционно-клиновыми вставками и подпружинивающей 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 другом.

3.Тормоз по п. 1, отличающийся тем, что фрикционные э 1ементы 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.

4.Тормоз но п. 1, отличающийся тем, что и естерня выпо.шена из упругого материала.

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

Изобретение относится к машиностроению, в частности к тормозным устройствам подъемно-транспортногооборудования. Известен клинчатый фрикционный тормоз, содержащий зубчатую и клинчатую фрикционную передачи, контактирующие поверхности которых имеют разные скорости 1 . Однако конструкция такого тормоза сложна из-за того, что в ней предусмотрены дополнительная (карданная) связь между зубчатой и фрикционной передачами, а также сложное радиальное перемещение фрикционного катка, кроме того, она недостаточно надежна, так как консольная установка катка и барабана на валах приводит к возникновению изгибающих моментов этих валов, а в результате вхождения зубчатой нары Б зацепление при разных скоростях вращения возникают значительные динамические нагрузки на зубья. Известен дисковый фрикционный тормоз, содержащий ряд дисков, нечетные из которых связаны с направляющей на корпусе, а четные установлены в направляющих на Ba.iy, соединенном с тормозным механизмом 2. Однако при работе этого тормоза практически вся ки11ет1 ческая энергия движущихся масс переходит в тепловую и выделяется, в основно.м, на поверхностях дисков. Перегрев поверхностей трения из-за недостаточного теплоотвода ведет к снижению мощности тормоза. Кроме того, при перегреве э.тементов тормоза увеличивается их износ, нарушается точность пригонки деталей, а также правильная работа подшипников тормозного вала. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является конусный фрикционный тормоз, содержащий корпус, тормозной вал и установленные на валу фрикционные элементы, взаимодействуюш.ие между собой но конусным фрикционным поверхностям. причем один из фрикционных элементов выпо.шен в виде п 1кива, а другой - в виде неподвижной втулки 3. Недостатками известного тор.моза являются высокая скорость скольжения фрикционных элементов по поверхности неподвижной втулки и ухудшение условий работы тор.моза, так как из-за сильного нагрева фрикп.ионных поверхностей резко снижается коэффициент TpetniH, в результате чего понижается надежность работы самого тормоза, сокращается срок службы фрикционных э:1ементов. Целью изобретения является повышение надеж}{ости тормоза путем уменьшения на|-рева фрикционных элементов в процессе торможения и стабилизации тормозного момента. Поставленная цель достигается тем, что фрикционный тормоз, содержац;ий корпус, тормозной вал, нажи.мное устройство и фрикционные элементы, установленные внутри корпуса подвижно в осевом направлении относительно вала и с возможностью взаимодействия между собой и с нажимным устройством, снабжен установленной внутри корпуса с возможностью вращения шестерней, на периферни фрикционных элементов выполнены зубчатые венцы, кинематически связанные с шестерней, причем передаточное отношение одного фрикционного элемента с шестерней не равно передаточному отношению другого. . Кроме того, тормоз снабжен унруги.ми секторообразными фрикционно-клиновыми вставками и подпружинивающей их кольцеобразной пружиной, один из фрикционных элементов выполнен в виде взаимосвязанных и подвижных относительно друг друга двух дисков с торцевыми клиновыми поверхностя.ми под фрикционно-клиновые вставки, а другой в виде барабана, причем фрикпионные элементы установлены концентрично и с возможностью взаимодействия друг с другом. Кроме того, фрикционные элементы 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 друго и.

При этом 1иестерня может быть выполнена из упругого материала.

Из сказанного ясно, что уменьшение температуры нагрева фрикционны.х 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 тормозо.м не изменяются.

Так в сравниваемых конструкция.х при одинаковом числе пар поверхностей трения, одинаковом радиусе действия силы трения, осевого нажи.много усилия и коэффициента трения не из.меняется тормозной момент, время торможения.

На фиг. 1 изображены фрикционный тормоз с клинообразными поверхностями трения и фрикционные элементы, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения фрикционного тормоза с плоскими поверхностями трения у фрикционных элеме.мтов.

Фрикционный тор.моз с клинообразными новерхностя.ми состоит из подвижно расположенных внутри корпуса фрикционных элементов, нажимного устройства (ус;1овно обозначенного буквой «iP) и клиновых фрикционных вставок 1. Один из фрикционных элементов выполнен в виде барабана 2, а другой - в виде дисков 3 и 4 с клиновыми поверхностями под фрикционную вставку 1, которая установлена .между ни.ми и барабаном 2. Диски 3 и 4 жестко, но подвижно в осевом направлении установлены на тормозном валу 5.

Барабан 2 по периферии снабжен зубчатым венцо.м 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 сег.ментов и удерживаются в прижатом с клинообразны1ми поверхностями дисков 3 и 4 положении кольцеобразной пружиной 10.

Передаточное отношение барабана 2 с шестерней 7 не равно передаточному отношению 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 различны.ми соппособами. Для выполнения отличаюшихся друг от друга передаточных отношений может быть применено коррегирование зацеплений. Зубчатые

соединения быть выполнены с одинаковым и разным модулем. Применение разных модулей может быть использовано при выполнении сборной шестерни 7, состоящей из двух шестерен, установленных на общей оси.

При необходимости, для исключения из-гибаюшего момента вала и повьппения .мощности тормоза, может быть установ тено несколько шестерен равномерно по окружности.

Согласно варианту исполнения фрикционное устройство может быть выполнено с плоскими поверхностями трения в виде многодискового тормоза, который содержит нечетные диски II, свободно установленные на валу 12, соединяемом с тормозным механизмом (не показан). Четные диски 13 установлены на 1нлицах на валу 12 с зазором относительно дисков 11. Каждый печетный диск I 1 снабжен з бчат1)1м )М 14, который связан с на 1равляющей. выпо.шенной в виде цилиндрической njecTCpini 15, закрепленной на оси 16 в корпусе 17. Каждый, или по крайне один, четный JUICK 13 с 1абжен зубчатым 18, также связа 1Н)м с пестерпей 15. Передаточные отпоп еп Я зубчать х пар венец 14 - шестерня 15 вепец 18 Н1естерня 15 не равн между . это.м ередаточ 1ое отHonieiuie к(пемат ческой II П1естер я 15 - диск 13 -- ва.п 12 не равно .

Шестерню 15 целесообразно В з 1ол1нп-ь 13 эластич ого упругого материала, так как рас 1оложеппые сечения указанной inecтерпи в торможения могут скручиваться дру ог 1ос тельно дру1а (вследстB ie сушествован я относительно скорост дисков 11 13) В предслах у ругой деформа 1 и. на что будет затрачена часть ки1 етической , которая не будет рассеиваться а д 1сках, не ерейдет в те лову о энергию, а совершит работу вое становлению первоначального состояния нестерни 15 после тормоза.

II и )естерня 15 кинематическ связань с другом 1остоянно как ри разомкнуто.м тормозе, так и в про.ессе торможе ия, г оэтому ерекос дисков при сжатом состоянии до 1устим в пределах, обеспечиваюцдих норма. работоспособность кинематическ х iap без заклинивания, при этом вал 12 является опорным д,дя дисков 11, которые установлены на нем свободно (в скольжения).

Фр кционнь Й тормоз С клинообразнымИ поверхностями трения работает следую цим образом.

Пр) разо. тормозе диски 3 и 4 с расположе Ь ми между ними фр)кционнь ми вставкам 1 врап1аются вместе с TOpMO3Hb N вало. 5 через зубчатый венец 9 3 BpaniaiOT п естерню 7. Последняя в свою очередь 1ривод т во вра цение бараба 2. к немат ческ - тязанн з1Й с ней через зубчат : Й венец 6. Так как передаточные отношения зубчатых пар диск 3 шестерня 7 и барабан 2 - шестерня 7 не равны между собой, фрикционные элементы I и барабан 2 вращаются с неравными скоростями. Замыкание тромоза осуществляется при помощи механической, гидравлической или пневматической системы управления. При этом к дискам 3 и 4 прикладывается усилие замыкания Р, которое приводит к сближению дисков 3 и 4 и выжиманию фрикционных 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 поверхности барабана 2 и поверхности фрикционHbix вставок. Фрнкцио1пп 1й тормоз с плоскими поверхностями трения работает следующим образом. При 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 П. 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 замыкании тормоза во много раз меныне 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 Р может быть сила пружины, сила веса груза или усилие человека, прилагаемое посредством рычажной, гидравлической или пневматической систем (не показано). При снятии силы Р происходит размыкание тормоза. В предлагаемом устройстве благодаря введению между четны.ми 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 к снижению скорости относительного скольженин фрикционных дисков, а следовательно, к снижению температуры нагрева поверхностей трения, стабилизации коэффициента трения, уменьщению износа фрикционных элементов. Кроме того, при выполнении шестерни 15 из эластичного материала часть кинетической энергии при торможении .может аккумулироваться самой шестерней (в пределах упругой деформации), не переходя в тепло, и после раз.м-ыкания тор.моза тратиться ка восстановление первоначального ее состояния. Таким образом, использование изобретения по сравнению с известным устройством, с базовым объектом, в ка естве которого выбран дисковый короткоходовой электромагнитный тормоз стали ТВ-311, позволит повысить надежность работы тор.моза за сче1 уменьн:ения рассеивания кинетической энергии фрикционными эле.ментами путем снижения относительной скорости вращения фрикционных дисков при замыкании тормоза. При этом уменьщается износ фрикционных дисков, снизится их температура нагрева в процессе торможения, следовательно, будет повышена стабильность коэффициента трения (закона распределения давления), т.е. повышена стабильность тормозного мо.мента.

//// /// 7 7 / / / / у 7 7

Фиг.