Тормозной диск с охлаждением Советский патент 1987 года по МПК F16D65/12 

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для торможения тяжело нагруженных врандающих- ся валов машин и механизмов.

Цель изобретения - повышение срока службы Hy TejM уменьшения нагревания жидкого теплоносителя под воздействием электрического тока и усиления циркуляции теплоносителя.

На чертеже схематически изображен тормозной диск.

Тормоз состоит из опорного фрикционного диска 1 с элементом 2 своего включения, установленным на невращающемся валу 3 с возможностью неремешения вдоль оси в сторону вращающегося фрикционного тормозного диска, имеющего нолый корпус 4, на одном торце которого размещена (})рик- ционная поверхность, а на другом - радиаторные ребра 5. Корпус 4 установлен с возможностью вращения с валом 6. Корпус 4 подсоединен к одному из полюсов 7 высоковольтного источника (не ноказа1) постоянного нанряжения, другой полюс 8 которого подсоединен к изолированной от корпуса 4 диэлектрическими кольцами 9 и 10 вставке 1 1 со сквозными отверстиями 12, предназначенными для циркуляции но ним жидкогч) теплоносителя 13, в качестве которого используется легкорасщиряющаяся диэлектрическая жидкость, например бензол или этиловый (диэтиловый) эфир. Отверстия 12 равномерно размещены но окружности у ее внутрснпе1 о и впе1нпег о диаметров. С внутренней ст() одпого из торцов 14 корпуса 4, на вне11П1ей сторопе которого имеются радиал1)Ные ребра 5, на его нериферии расположены заостренные выступы 15. Другая торцовая поверхпость 16 корпуса 4 со своей впепн1ей стороны является поверхностью 17 трения, а с внутренней стороны снабжена распо,:1оженными у оси заостренными выступами 18.

Заостренные выстуны 15 и 18 па нериферии и у оси расноложены нанротив отверстий 12 во вставке 11, которая выполнена в виде ди.ска, разделяюн1его внутреннюю часть корпуса 4 па две зоны: охлаждения 19 и паг рева 20, нолпостью заполненные жидким теилоносителем 13.

Устройство работает с.;1едуюп1им образом.

Д,ля торможения вращаюп ег ося вокруг своей оси корпуса 4 нодвижпого фрикц.и- онного диска к пему вдо. Пз оси перемещают другой опорпый фрикциопный диск 1. Это перемен.ение осуществляют до полного соприкосновения дисков 1 и 4 друг с другом.

Невращающийся фрикционный опорный диск 1 может возвратно-ностунательно перемещаться вдоль оси вращения под действием усилия прикладываемого к элементу 2 включения.

1337578

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При нажатии опорного фрикционного диска 1 на торцовую поверхность 17 трения корпуса 4 подвижного фрикционного диска в процессе торможения генерируется тепло в результате трения диеков 1 и 4 друг с другом. Под воздействием генерируемого те1гла жидкий теплоноситель 13, находя- ншйся в полости 20, прилегающей к поверхности 17 трения, нагревается, а жидкость, находящаяся в зоне 19 охлаждения, прилегающей к поверхности радиаторных ребер 5, имеет более низкую температуру, равную температуре окружающей среды.

Для обеспечения неремешения нагретого теплоносителя из зоны 20 нагрева в зону 19 охлаждения, а холодного теплоносителя из зоны 19 охлаждения в зону 20 нагрева на торцовые поверхности 14 и 16 корпуса 4, а также на дисковую вставку 11 от высоковольтного источника подают постоянное напряжение.

В результате между остриями заостренных выступов 15 и 18 и отверстия.ми 12 во вставке 11, расположепны.ми на периферии и у оси корпуса 4, в жидком диэлектрическом теплоносителе 13 возникают сильные резко неоднородные электрические поля, приводящие к образованию потока униполярных ионов, имеющих знак потенциала острия выступов 15 и 18. Под действием ку- лоновой силы ионы перемещаются в направлении от острий выступов 15 и 18 к отверс- тия.м 12 во вставке И.

Ионы, обладающие определенны.ми объемами и массами, при своем перемещении передают количество своего движения окру- жаюншм их нейтральным молекулам жидкого теплоносителя 13 и увлекают их за собой. Достигнув стенок нротивопо.ложпо заряженного электрода-вставки 11, ионы ре- комбинируют, т.е. становятся электрически нейтральны.ми, а жидкий теплоноситель, увлеченный ими. нродо.1жает свое движение через отверстия 12 во вставке 11. Вследствие этого происходит перекачка холод- H(jro теплоносителя 13 из зоны 19 охлаждения в зону 20 нагрева, осуп1ествляемая в электрическом поле на периферии корпуса 4, а также перекачка нагретого тенлопоси- теля 13 из зоны 20 нагрева в зону 19 охлаждения, осуществляемая в электрическом но.ле оси у корпуса 4.

Таким образо.м. при приложении высокого ностоянного напряжения к корпусу 4 и вставке 11 с отверстиями 12 обеспечивается припудительная циркуляция жидкого теплоносител 13, что нриводит к активному отводу тепла от поверхности трения и его транспортировке вместе с теплоносит&пем 13 в зону 19, из которой тепло отводится через радиаторные ребра 5 в окружаюн ую среду потоком воздуха при вращении корпуса 4 фрикционного диска тормоза.

Для еще большего увеличения удельного теплоотвода от поверхности трения в качестве теплоносителя 13 используют легкорасширяющуюся жидкость с большим коэффициентом объемного теплового расширения, например бензол или этиловый (ди- этиловый) эфир. Благодаря этому, при вращении подвижного фрикционного диска под действием центробежной силы жидкость, находящаяся в зоне 19 охлаждения и имеющая меньшую температуру, а следовательно, больщий удельный вес, будет стремиться вытеснить с периферии диска жидкость, находящуюся в зоне 20 нагрева и имеющую большую температуру в результате нагрева при трении, и, следовательно, меньший удельный вес, что также приводит к перетеканию жидкого теплоносителя 13 из одной зоны в другую.

Направления действий центробежной силы и силы, возникающей при резко неоднородных электрических полях, перемещающие жидкий теплоноситель 13, совпадают, что приводит к еще большему увеличению скорости перетекания теплоносителя 13 из зоны трения в зону его охлаждения.

Формула изобретения

1. Тормозной диск с охлаждением, содержащий установленный с возможностью вращения корпус с поверхностью трения на одном из его наружных торцов и с по0

верхностью охлаждения, электрически изолированную от корпуса вставку, в которой выполнены отверстия, расположенные со стороны ее внутреннего и наружного диаметров, и которая установлена в корпусе с образованием полости, примыкающей к поверхности трения, и сообщающейся с ней через отверстия полости, примыкающей к поверхности охлаждения и полностью заполненной жидким теплоносителем, а также высоковольтный источник постоянного напряжения, один из полюсов которого соединен с корпусом, а другой - с вставкой, и остроугольные выступы, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы пу5 тем уменьшения нагревания жидкого теплоносителя под воздействием электрического тока и усиления циркуляции теплоносителя, остроугольные выступы размещены на одном из внутренних торцов корпуса напротив

Q отверстий, расположенных со стороны внутреннего диаметра вставки, и на втором внутреннем торце корпуса напротив отверстий, расположенных со стороны наружного диаметра вставки, вставка выполнена в виде диска, поверхность охлаждения расположе5 на на втором наружном торце корпуса, а полость между поверхностью трения и вставкой полностью заполнена жидким теплоносителем.

2. Диск по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкого теплоносителя исполь0

зована легкорасширяющаяся диэлектрическая жидкость.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для торможения тяжелонагруженных валов машин и механизмов. Целью изобретения является повышение срока службы путем уменьшения нагревания жидкого теплоносителя под воздействием электрического тока и усиления его циркуляции. Для этого вращающийся корпус 4 подсоединен к одному из полюсов 7 высоковольтного источника. Другой полюс 8 подсоединен к электрически изолированной вставке 11 в виде диска с отверстиями 12. Напротив отверстий 12 на торцах корпуса 4 выполнены остроугольные выступы. Вставка И расположена в полости корпуса 4, полностью заполненной легкорасширяющейся диэлектрической жидкостью, например этиловым эфиром. При подаче высокого постоянного напряжения обеспечивается принудительная циркуляция жидкого теплоносителя. Это приводит к активному отводу тепла от поверхности трения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. & (Л 00 со ел 00