Фрикционный узел Советский патент 1992 года по МПК F16D13/40 F16D55/02 F16D65/92 F16D27/07 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах типа фрикционных тормозов и муфт.

Известны фрикционные узлы, содержащие установленные с возможностью взаимодействия фрикционные элементы, на одном из которых жестко закреплен дополнительный фрикционный элемент, установленный с возможностью взаимодействия с вторым фрикционным элементом.

Недостатком данных фрикционных узлов является их низкие эксплуатационные качества, а именно - малый срок службы, низкая стабильность выходных параметров, резкие удары при

замыкании. При замыкании фрикционного узла фрикционные элементы прижимаются один к другому и за счет сил трения происходит интенсивное стирание их коитактируемых поверхностей. Следовательно, по мере изнашивания последних зазор между фрикционными элементами при разомкнутом положении фрикционного узла будет увеличиваться. Это обуславливает ухудшение быстродействия замыкания фрикционного узла и требует частых регулировок зазора между фрикционными элементами. Ври замыкании фрикционного узла фрикционные элементы со значительной силой ударяются один об другой, что вызывает сильный шум и вибрацию.

XJ

ГО СП

ел

Известен также фрикционный узел, содержаащй установленные с возможностью взаимодействия фрикционные-элементы, установленный с возможностью взаимодействия с одним из фрикционных элементов v, подпружиненный относительно второго фрикционного элемента до упора своей упорной поверхностью к упорной поверхности послед- него дополнительный фрикционный элемент, причем рабочая поверхность дополнительного фрикционного элемента в разомкнутом положении фрикционного узла выступает над поверхностью вто- рого фрикционного элемента.

Недостатком данного фрикционного узла являются его низкие эксплуатационные качества По мере износа выступающей части дополнительного фрик- ционного элемента начинают стираться основные фрикционные элементы. Таким образом, по мере изнашивания последних зазор между ними, как и в предыдущих конструкциях, будет уве- личиваться, что и приводит к ухудшению эксплуатационных качество Кроме того, после износа выступающей части дополнительного фрикционного элемента изменяются условия работы фрикционно- го узла, в частности изменяется коэффициент трения, что обуславливает изменение выходных показателей данного фрикционного узлас

Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств путем автоматической компенсации износа.

Поставленная цель достигается тем, что в фрикционном узле, содержа щем установленные с возможностью вза имодействия фрикционные элементы, установленный с возможностью взаимодействия с одним из фрикционных элементов и подпружиненный относительно второго фрикционного элемента до упора своей упорной поверхностью в упорную поверхность последнего дополнительный фрикционный элемент, второй и дополнительный фрикционные элемен- . ты выполнены каждый по меньшей мере с одной дополнительной упорной поверхностью, которые расположены одна напротив другой с зазором, при этом расположение .упорных поверхностей выбрано с учетом следующего соотношения:

,

h0«c ,

Јгде h о и ha - расстояние между близлежащими1 в продольном направлении упорными поверхностями соответственно второго и дополнительного фрикционных элементов, расположенными одна напротив другой; величина относительного перемещения основных фрикционных элементов.

В предлагаемом фрикционном узле после износа выступающей части дополнительного фрикционного элемента начинает стираться также и поверхность второго фрикционного элемента и( когда величина линейного износа последнего станет численно равна h0)дополнительный фрикционный элемент смещается до упора в дополнительную упорную поверхность. При этом за счет того, что ha h0, дополнительный фрикционный элемент вновь будет возвышаться над вторым фрикционным элементом, практически исключая износ последнего и восстанавливая условия работы фрикционного узла. Поскольку величина Ь0 выбирается минимально возможной

0 5 0 35

50

40

45

по соображениям механической прочности, то величина указанного износа второго фрикционного элемента будет незначительна. Это обеспечивает повышение эксплуатационных качеств предлагаемого фрикционного узла вследствие незначительного изменения в процессе работы зазора между первым и вторым фрикционными элементами за счет автоматической компенсации изнот са дополнительного фрикционного элемента.

На чертеже изображен предлагаемый фрикционный узел в составе электромеханического фрикционного тормоза (в разомкнутом состоянии).

фрикционный узел состоит из первого фрикционного элемента 1 в виде дискового якоря, закрепленного на приводном валу 2 при помощи цангового зажима 3 и упругой мембраны k, второго фрикционного элемента 5 в виде магнитопровода растормаживающего электромагнита, имеющего наружное 6 и внутреннее 7 ферромагнитные кольца, и .дополнительного фрикционного элемента 8 в виде немагнитного кольца. 55 Последнее установлено с возможностью аксиального перемещения до упора своей упорной поверхностью 9 з упорную поверхность 10 второго фрикционного

51

элемента 5, причем на сопрягаемых поверхностях фрикционных элементов 5 и 8 выполнены дополнительные упорн поверхности 11 и 12, которые распо- ложены одна напротив другой с зазором, при этом расположение упорных поверхностей 9-12 выбрано с учетом следующего соотношения:

h0 ,

где h 0 и ha - расстояние между близлежащими в продольном направлении упорными поверхностями соответственно вто- рого 5 и дополнительного 8 фрикционных элементов, рас- положенными одна напротив . другой;

о - величина относительного пе- ремещения основных фрикционных элементов 1 и 5. Упорные поверхности 10 и 12 второго фрикционного элемента 5 выполнены на полюсном наконечнике 13 закреп- ленном на наружном кольце 6 магнито- провода. Дополнительный фрикционный элемент 8 подпружинен в сторону первого фрикционного элемента 1 упругим элементом 14, который может быть вы- полней в виде витой цилиндрической пружины, в виде плоской пружины изгиба, в виде упругой мембраны, имеющей в сечении тарельчатую или гоф

рированную форму, в виде кольца из

эластичного материала и т.п. Между кольцами 6 и 7 расположены постоянный магнит 15 и обмотка 16,

Фрикционный узел работает следующим образом.

В разомкнутом состоянии фрикционного узла, т.е. при подаче напряжени на обмотку 16 электромагнита, дополнительный фрикционный элемент 8 смещен упругим элементом 14 в сторону первого фрикционного элемента 1 до упора своей упорной поверхностью 9 в упорную поверхность 10 второго фрикционного элемента 5. Поскольку , то торец элемента 8 выступа- ет над плоскостью элемента 5, но не прикасается к элементу 1, так как Ј h3-h0.

При снятии напряжения с обмотки 16 первый фрикционный элемент 1 (т.е якорь электромагнита) начинает притягиваться к кольцам 6 и 7 магнитным потоком постоянного магнита 15- Поскольку усилие, с которым подпружи

0

5

0 5 0

5

0

5 Q

к

516

ней дополнительный фрикционный элемент 8, обеспечено немного меньше, чем тяговле усилие, действующее на элемент 1 со стороны постоянного магнита 15, то элемент 1, упираясь в элемент 8, смещает его и притягивается до упора во второй фрикционный элемент 5. Тем самым воздушный зазор 8 в магнитной цепи электромагнита при замкнутом фрикционном узле отсутствует и величина магнитного потока постоянного магнита 15, а значит} и развиваемое им, тяговое усилие, имеют максимально возможные значения. При этом силы трения и, соответственно, износ трущихся поверхностей, будут возникать в основном между элементами 1 и 8, а между элементами 1 и 5 будут практически отсутствовать. Зто обеспечивает в течение длительного времени практически постоянный зазор 8 между элементами 1 и 5 при разомкнутом фрикционном узле и, следовательно, постоянное тяговое усилие, действующее на элемент 1 при замыкании.

По мере износа элемента 8 его торец перестает выступать над элементом 5 и при замыкании фрикционного узла элемент 1 начинает стирать также и поверхности колец 6 и 7 и полюсного наконечника 13. Когда величина линейного износа последнего становится численно равной Ь0, упругий элемент 14 вновь смещает элемент 8 в сторону элемента 1 до упора его дополнительной упорной поверхности 11 в дополнительную упорную поверхность 12 элемента 5. Так как , то элемент 8

,вновь будет возвышаться над поверхностью элемента 5 и силы трения опять будут возникать в основном между ним и элементом 1, а износ элемента 5 и полюсного наконечника 13 практически прекращается. Поскольку величина h# выполняется минимально возможной по соображениям механической прочности полюсного наконечника 13 то величина линейного износа элемента 5, необходимая для того, чтобы элемент 8 вновь возвышался над элементом 5, бу дет незначительна. Это обеспечивает незначительное изменение в процессе работы воздушного зазора между элементами 1 и 5 и, соответственно, небольшие изменения величины тягового

.усилия} действующего на элемент 1 при замыкании фрикционного узла, а также стабильность условий работы

фрикционного узла, в частности стабильность коэффициента трения.

Предлагаемым фрикционный узел имеет повышенные эксплуатационные каче- 5 ства, в частности, увеличивается срок его службы и повышается стабильность выходных параметров. Это достигается за счет незначительного изменения воздушного зазора между первым и вто- JQ рым фрикционными элементами за время работы вследствие автоматической компенсации износа дополнительного фрикционного элемента.

15

ормула изобретения

1. Фрикционный узел, содержащий становленные с возможностью взаимоействия основные фрикционные эле- 20 енты, установленный с возможностью взаимодействия с одним из основных фрикционных элементов и подпружиненный относительно второго основного фрикционного элемента своей упорной 25 поверхностью к упорной поверхности последнего дополнительный фрикционный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств путем автомати- 30 ческой1компенсации износа, второй и ополнительный фрикционные элементы выполнены по меньшей мере с одной парой дополнительных упорных поверх- , ностей, которые расположены одна относительно другой с зазором, при том расположение упорных поверхносей выбрано с учетом следующего соотношения:

h0 hg S+hQJ«О

где h0 и ha расстояние между упор35

Q

5

0 5 0

О

5

ной и фрикционной поверхностями, соответственно, второго основного и дополнительного фрикционных элемен- тов;

О - величина относительного перемещения основных фрикционных элементов.

2.Узел по п. 1, отличающийся тем, что пары упорных поверхностей выполнены в виде обращенных одна к другой ступенек, при этом ступеньки, соответствующие паре основных упорных поверхностей, расположены с контактом, а ступеньки, соответствующие каждой паре дополнительных упорных поверхностей, расположены с увеличивающимся от одной пары к другой на дискретную величину зазором.

3.Узел по пп„ 1 и 2, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что он снабжен управляемым источником магнитного поля, второй основной фрикционный элемент выполнен в виде связанного с упомянутым источником магнитопрово- да, а первый - в виде якоря

Ц. Узел по п. 3 отличаю- щ и и с я тем, чего якорь выполнен в виде диска, магнитопровод - в виде расположенных концентрично якорю кольцевых наружного и внутреннего ферромагнитных колец, дополнительный фрикционный элемент - в виде расположенного между ферромагнитными кольцами немагнитного кольца, а упомянутый управляемый источник магнитного поля - в виде расположенных между ферромагнитными кольцами постоянного магнита и обмотки.

Использование: передача крутящего момента или осуществление торможения с автоматической компенсацией износа. Сущность изобретения: дополнительный фрикционный элемент подпружинен упорной поверхностью к аналогичной поверхности одного из двух основных фрикционных элементов. Последний вместе с дополнительным фрикционным элементом расположен с возможностью взаимодействия с вторым основным фрикционным элементом. Дополнительный фрикционный элемент выполнен по меньшей мере с одной дополнительной упорной поверхностью, расположенной с зазором относительно дополнительной упорной поверхности первого фрикционного элемента. Упорные поверхности последнего располо- жены в его изнашиваемой зоне. 3 з.п, ф-лы, 1 ил.