Электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз Советский патент 1992 года по МПК F16D55/26 F16D65/27 F16D13/52 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к тормозным установкам, и может быть использовано в стационарных установках с повышенными требованиями к плавности и точности оста- новки.

Известна фрикционная многодисковая муфта, содержащая внутреннюю и наружную полумуфты, смонтированные на них фрикционные диски и устройство для раз- мыкания при отключении за счет клиновых упоров, взаимодействующих с плоской пружиной (1).

Недостатком муфты является то, что она плохо работает в режиме фрикционного тормоза, т.е. является нормально расторможенной и тормозной момент создается в ней в результате электромагнитных сил, возникающих при подаче напряжения на катушку, поэтому ее нельзя использовать в системах точной остановки, т.к. в случае прекращения подачи напряжения на катушку, например, обрыв провода, обесточива- ние сети, исчезает магнитное поле и автоматически растормаживается система. Кроме того, в замкнутом состоянии поджим дисков между собой не является стабильным вследствие того, что клиновые упоры деформируют диски, ухудшая условия контакта дисков между собой.

Наиболее близким по технической сущности является электромагнитный фрикционный тормоз, который содержит ступенчатую корпусную втулку с закрепленной на нем катушкой с магнитопроводом. На средней ступени втулки установлен якорь в виде втулки с фланцем, на конце противоположном фланцу установлен нажимной диск, взаимодействующий с пружинами, размещенными в ступенчатой втулке. Между торцом фланца втулки и торцом закрепленного на корпусе регулирующего элемента установлен набор фрикционных дисков, связанных своими шлицевыми выступами со ступенчатой втулки пазами (2).

Этому устройству присущи следующие недостатки.

При растормаживании не разводятся диски между собой, вследствие чего имеет место повышенный износ дисков, их нагрев. Кроме того, вследствие невозможности самоустановки опорной поверхности нажимного диска возникает неравномерный поджим трущихся поверхностей между собой.

Целью изобретения является повышение долговечности за счет стабилизации величины удельного давления пар трения и повышения надежности за счет обеспечения разведения фрикционных дисков.

Указанная цель достигается тем, что электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз, содержащий корпус, установленную в корпусе втулку, закрепленную на втулке катушку с магнитопроводом, якорь с расположенными в направляющих пазах втулки тягами, жестко связанный с тягами нажимной диск, размещенный во втулке взаимодействующие с нажимным диском пружины, установленный на втулке регулирующий элемент, расположенный между нажимным диском и торцовой поверхностью регулирующего элемента, образующий две части набор чередующихся фрикционных дисков, причем последние одной из частей связаны со втулкой посредством выполненных на них шлицевых выступов, размещенных в выполненных во втулке шлицевых пазах, снабжен пружинами стабилизации в виде гофрированных лент и упругими центрирующими элементами, которые связаны в радиальном направлении тормоза с нажимным диском и втулкой, пружины стабилизации расположены в шлицевых пазах втулки выступами гофров с одной из сторон каждой пружины стабилизации между шлицевыми выступами фрикционных дисков первой упомянутой части, один из концов каждой пружины стабилизации закреплен на нажимном диске, а второй на упомянутом торце втулки, нажимной диск выполнен самоустанавливающимся посредством его установки и якоря с зазором относительно втулки, а,тяг с зазорами относительно поверхностей направляющих пазов, при этом фрикционные диски выполнены с расположенными на их фрикционных поверхностях канавками, геометрические параметры которых выбраны с учетом следующего соотношения:

Pi-И

Si+1

const

где I - порядковый номер пары трения, образованной фрикционными дисками,

Р - осевое усилие сжатия фрикционных дисков соответствующей пары трения,

S площадь фрикционных поверхностей соответствующих фрикционных дисков.

Указанная цель достигается также тем, что канавки расположены по спирали Архимеда.

Указанная цель достигается также тем, что упругие центрирующие элементы выполнены в виде выпуклых пластин, расположенных между обращенными в радиальном направлении поверхностями направляющих пазов втулки и боковыми поверхностями соответствующих тяг.

Указанная цель достигается также тем, что упругие центрирующие элементы выполнены в виде выступов на пружинах стабилизации и расположены между нажимным диском и втулкой.

Указанная цель достигается также тем, что упругие центрирующие элементы выполнены в виде выступов замкнутой пружины, расположенной между диском и втулкой,

На фиг. 1 представлен продольный разрез А-А тормоза с упругими центрирующими элементами, выполненными в виде выступов на пружинах стабилизации; на фиг. 2 - сечение Б-Б фиг, 1; на фиг. 3 - продольный разрез В-В фиг. 4 с упругими центрирующими элементами, выполненными в виде выпуклых пластин; на фиг. 4 - сечение Г-Г фиг. 3; на фиг. 5 - продольный разрез тормоза Д-Д фиг, 6 с упругими центрирующими элементами в виде выступов замкнутой пружины; на фиг. 6 - сечение Е-Е фиг. 5; на фиг. 7 - сечение Ж-Ж фиг, 1; на фиг, 8 - сечение И-И фиг. 7,

Электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз состоит из корпуса 1, в котором установлена втулка 2 закрепленной на. ней катушкой 3 с магнитопроводом 4. На втулке 2 установлен с возможностью осевого перемещения относительно нее якорь 5, который соединен тягами 6 и винтами 7 с нажимным диском 8. Нажимной диск 8 взаимодействует с пружинами 9, размещенными в отверстиях втулки 2. Пружины 9 установлены в регулировочных гайках 10, расположенных во втулке 2. В ступенчатом отверстии 11 втулки 2 установлен регулирующий элемент в виде ступенчатой оси 12 с фланцем 13. Во втулке 2 предусмотрены сквозные пазы 14 для размещения пружин 15 стабилизации в виде гофрированных лент, один конец которых закреплен на втулке 2, а другой на нажимном диске 8. Между нажимным диском 8 и фланцем 13 оси 12 расположен набор чередующихся внутренних 16 и наружных 17 фрикционных дисков, причем выступы 18 дисков 16 взаимодействуют с пружиной 15 стабилизации. На оси 12 установлен стопорный винт 19 для ее фиксации. На торцовых поверхностях фрикционных дисков 16, 17 выполнены канавки 20, например, поспира- ли Архимеда (фиг. 7, 8,), таким образом, что площадь контакта между фрикционными дисками изменяется вдоль их набора в зависимости от изменения величины осевого усилия. При этом отношение величины осевого усилия PI к площади контактирования дисков Si для каждой пары трения должно быть постоянно, т.е.

Pi PI + I

.COnSt

Si Si +1

где I - порядковый номер пары трения, образованной фрикционными дисками,

р - осевое усилие сжатия фрикционных

дисков соответствующей пары трения,

S - площадь фрикционных поверхностей соответствующих фрикционных дисков.

Нажимной диск 8 предусмотрен самоустанавливающимся за счет введения упругих центрирующих элементов, которые могут быть выполнены в виде выпуклых пластин 21 (фиг. 3, 4), расположенных между

обращенными в радиальном направлении поверхностями в направляющих пазах 22 втулки 2 и боковыми поверхностями соответствующих тяг 6. Второй вариант выполнения упругих центрирующих элементов в

виде выступов 23 (фиг. 1, 2) на пружинах 15 стабилизации, расположенных между нажимным диском 8 и втулкой 2. Третий вариант выполнения упругих центрирующих элементов в виде выступов замкнутой пружины 24 (фиг. 5, 6), установленной между нажимным диском 8 и втулкой 2.

В рабочем положении (при обесточенной катушке 3) якорь 5, соединенный тягами 6 и винтами 7 с нажимным диском 8 под

действием пружин 9 прижимает набор фрикционных дисков 16, 17 к фланцу 13 оси 12, положение которой в ступенчатом отверстии 11 фиксируется стопорным винтом 19, входящим в один из пазов 14 втулки 2. При

этом пружины 15 стабилизации создают дополнительное усилие смыкания и ориентации фрикционных дисков 16, 17. Усилие прижима, развиваемое пружинами 9, создается регулировочными гайками 10. Нажимной диск 8 самоустанавливается в пазах 22 на упругих центрирующих элементах 21 или 23, или 24 в зависимости от варианта выполнения. Фрикционные диски 16,17 контактируют торцовыми поверхностями, на

которых выполнены канавки 20 для стабилизации величины удельного давления в каждой паре трения.

При подаче тока в катушку 3 тормоз расстопоривается. Якорь 5 притягивается к

торцу катушки 3, перемещая при этом через тяги 6 и винты 7 нажимной диск 8, Нажимной диск 8 сжимает пружины 9 и растягивает пружины 15, которые разводят диски, обеспечивая свободное проворачивание

фрикционных дисков 17 относительно тормозных дисков 16.

При проведении сравнительных испытаний (прототип) фрикционными парами были выбраны чугун-сталь без смазки. С целью технологичности заявляемой конструкции, канавки 20 на торцовых поверхностях были выполнены по спирали Архимеда, с шагом 4 мм на первой паре трения от нажимного диска, с шириной канавки 0,4 мм и глубиной 0,3 мм, для последующих пар трения - исходя из условия обеспечения равенства

Pi PI+ 1

- -Ј-;- const,

S| Si + i

где I - порядковый номер пары трения, образованной фрикционными дисками,

Р - осевое усилие сжатие фрикционных дисков соответствующей пары трения,.

S - площадь фрикционных поверхностей соответствующих фрикционных дисков.

Далее шаг спирали изменялся в сторону уменьшения, т.е. для 1-ой пары трения шаг спирали составит Kz, где Ti - шаг спирали для первой пары трения Kz - коэффициент уменьшения осевого усилия. При изготовлении была принята следующая зависимость коэффициента Kz от пары трения

Фрикционные пары при этом обеспечи- вали постоянство тормозного момента 18±2 Нм, а при размыкании 1 ±0,2 Нм. Кроме того, в предлагаемой конструкции стабилизация тормозного момента наступала примерно в 1,5 раза быстрее, чем в прототи- пе, т.е. процесс приработки сокращался примерно на 2 часа работы муфты

Таким образом, использование предлагаемой конструкции электромагнитного многодискового фрикционного тормоза по- зволяет повысить надежность и долговечность тормоза путем обеспечения зазора между фрикционными поверхностями дисков при расстопорении. а также за счет обеспечения плотности прилегания дисков и стабилизации величины удельного давления во всех парах трения при стопорении.

Формула изобретения

1. Электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз, содержащий кор- пус, установленную в корпусе втулку, закрепленную на втулке катушку с магнитопроводом, якорь с расположенными в направляющих пазах втулки тягами, жестко связанный с тягами нажимной диск,

0

5

O

0

5

5 0

размещенные во втулке взаимодействующие с нажимным диском пружины, установленный на втулке регулирующий элемент, расположенный между нажимным диском и торцовой поверхностью регулирующего элемента, образующий две части, набор чередующихся фрикционных дисков, причем последние одной из частей связаны со втулкой посредством выполненных на них шлицевых выступов, размещенных в выполненных во втулке шлицевых пазах, о т- личающийся тем, что, с целью повышения долговечности за счет стабилизации величины удельного давления пар трения и повышения надежности путем обеспечения разведения фрикционных дисков, он снабжен пружинами стабилизации в виде гофрированных лент и упругими центрирующими элементами, которые связаны в радиальном направлении тормоза с нажимным диском и втулкой, пружины стабилизации расположены в шлицевых пазах втулки выступами гофров с одной из сторон каждой пружины стабилизации между шлицевыми выступами фрикционных дисков первой упомянутой части, один из концов каждой пружины ста- билизации-между шлицевыми выступами фрикционных дисков первой упомянутой части, один из концов каждой пружины стабилизации закреплен на нажимном диске, а второй - на упомянутом торце втулки, нажимной диск выполнен самоустанавливающимся посредством его установки и якоря с зазором относительно втулки, а т.яг - с зазорами относительно поверхностей направляющих пазов, при этом фрикционные диски выполнены с расположенными на их фрикционных поверхностях канавками, геометрические параметры которых выбраны с учетом следующего соотношения:

Pi Si

Pf + 1

const

Si + 1

где i - порядковый номер пары трения, образованной фрикционными дисками;

Р - осевое усилие сжатия фрикционных дисков соответствующей пары трения;

S - площадь фрикционных поверхностей соответствующих фрикционных дисков.

2.Тормоз по п. Ч.отличающ и и с я тем, что канавки расположены по спирали Архимеда.

3.Тормоз по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что упругие центрирующие элементы выполнены в виде выпуклых пластин, расположенных между обращенными в радиальном направлении поверхностями направляющих пазов втулки и боковыми поверхностями соответствующих тяг.

4. Тормоз по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что упругие центрирующие элементы выполнены в виде выступов на пружинах стабилизации и расположены между нажимным диском и втулкой.

5. Тормоз по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, упругие центрирующие элементы выполнены в виде выступов замкнутой пружины, расположенной между нажимным диском и втулкой.

Сущность изобретения: тормоз, содержит корпус 1, втулку 2 с закрепленной на ней катушкой 3 с магнитопроводом 4, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении якорь 5, соединенным тягами 6 с нажимным диском 8, взаимодействующим с пружинами 9, размещенными во втулке 2, и набор фрикционных дисков 16, 17, расположенных между торцом нажимного диска и фланцем 13 оси 12. Фрикционные диски 16, 17 связаны своими шлицевыми выступами с пазами втулки 2. Кроме того, тормоз содержит пружины стабилизации 15, расположенные в предусмотренных сквозных пазах 14 втулки и взаимодействующие со шлицевыми выступами фрикционных дисков 16, 17. Площадь контакта между фрикционными дисками 16, 17 изменяется вдоль их набора. 4 з. п. ф-лы, 8 ил. Ё VI VI О 00 о Јь Фиг.1

Б-6

75

Y

§

lfV

к

Фив. 6

/7

20

Фиг 8