Тормозной регулятор для транспортных средств Советский патент 1980 года по МПК F16D59/00 

(54) ТОРМОЗНОЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для торможения высокопроизводительных и большой протяженности рудничных (шахтных) ленточных конвейеров для транспортирования сыпучих грузов вниз, установленных под углом больше 10°, и особенно при углах 16-25°. Целесообразно использовать изобретение также для торможения шахтных тормозных скребковых конвейеров, канатных подвесных дорог, спускаюших груз вниз. Известен центробежный тормозной регулятор ограничения скорости спускаемого груза, тормозной эффект в котором создается трением о неподвижный барабан грузов, свободно установленных в выемках ротора, жестко связанного с тормозным валом 1. Недостатком этого регулятора скорости прямого действия является то, что в период торможения имеет место трение между твердыми телами с выделением тепла. Механизмы, оборудованные этими тормозными регуляторами, производят опускание малых грузов. Для длительного торможения при спуске больших грузов тормозной центробежный регулятор не может быть применим

СРЕДСТВ из-за повышенного нагрева фриквдонных материалов, обусловленного потребными большими тормозными мошйостями. Наиболее близок к изобретению по технической сушности и достигаемому результату тормозной регулятор для транспортных средств, содержащий гидродинамический тормоз с ротором, постоянно связанным с тормозным валом транспортного средства, механизм управления тормозом, связываюшим полость ротора с замкнутой гидравлической системой, состояшей из охладителя, резервуара для рабочей жидкости и соединительных трубопроводов, а также источник подачи рабочей среды 2. Однако регулятор такого типа может быть использован только в автомобиле, где тормозной регулятор включается в работу и отключается по усмотрению водителя. В его системе роль чувствительного элемента выполняет человек, т.е. он не является автомагическим тормозным регулятором ограничения скорости движения транспортного средства. Автоматический же тормозной регулятор ограничения скорости движения по самой сушности принципа действия должен содержать часть, с помошью которой создается тормозной эффект (тормоз-регулирующий орган), и элементы упра&ления той j acTbp B зависимости от скорости движения: чувствительный элёмёнт; задающее устройство, усилитель, исполнительное устройство. Известная конструкция регулятора имеет низкие динамические показатели. Время его входа в тормозной режим составляет 3-4 с. Эффективность же тормоза зависит в большой степени от быстроты входа в режим торможения. Так как нарастание тормозного момента происходит медленно, рекомендуется его включать заранее. С указанными динамическими показателями этот тормозной регулятор не может быть использован для торможения транспортных средств, требующих повышенного быстродействия. Цель изобретения - обеспечение автоматического включения и выключениятормоза в зависимости от частоты вращения тормозного вала и сокращения времени пускового периода. Поставленная цель достигается тем, что тормозной регулятор для транспортных средств снабжен блоком центробежнь1х измерителей частоты вращения, кинематически связанным с тормозным валом и имеющим тормозную и пусковую системы, разобщительным клапаном, а механизм управления тормозом выполнен в виде основного плоского золотника, струйновакуумного мембранного исполнительного механизма и плоского золотника для управления последним, подвижной клапан которого связан с тормозной системой блока с помощью рычажной системы, при этом струйновакуумный мембранный исполнительный механизм вы пблнен с приводной полостью, соединенной с атмосферой через плоский золотник управления этим механизмом, с подпружиненным штоком, соединенным с подвижньш Клапаном основного плоского золотника, и с эжектором, рабочее сопло которого связано с источником подачи рабочей среды через разобщительный клапан. Кроме того, с целью автоматического включения и выключения регулятора одновременно с тяговым органом транспортного средства, разобщительный клапан может бь1ТЬ выполнен струйновакуумным с запорным элементом, нормально перекрывающим сливное отверстие дистанционной трубки управления разобщительного клапана и связанным с помощью рычажной системы с пусковой системой блока центробежных измерителей частоты вращения. С целью удобства регулирования настройки тормозного регулятора гидравлическая система может быть снабжена регулирующим дросселем, встроенным в трубопровод между ротором тормоза и охладителем. .Наличие в блоке центробежных измерителей частоты вращения (БЦИЧВ) тормозной системы, подпружиненный толкатель которой через рычажйуйпередачу соёдинен с подвижным клапаном плоского золотника уп

744164 равления струйновакуумным мембранным исполнительным механизмом (МИМ), обеспечивает артоматическое включение и отключение гидродинамического тормоза тормозного регулятора в зависимости от,частоты вращения тормозного вала, которая является функцией скорости спуска груза транспортным средством. Наличие в тормозном регуляторе основного плоского золотника управления гидродинамическим тормозом, подвижный кл.апан которого соединен с подпружиненным штоком струйновакуумного МИМ, приводная полость которого сообщена с атмосферой через плоский золотник управления струйновакуумным МИМ, предопределяет высокое быстродействие в целом тормозного регулятора, так как МИМ обладает высокими динамическими показателями. Динамические показатели БЦИЧВ достаточно высоки, а площадь сечения сливного отверстия принимают исходя из потребного быстродействия без особых ограничений, так как перепад давления на подвижном клапане плоского золотника небольшой, и усилие для его передвижения требуется незначительное, а МИМ может быть создано усилие на штоке, в несколько десятков раз превосходящее требуемое. Динамические показатели МИМ, определяющиеся количеством подводимой энергии управления и структурой схемы, обеспечивающей изменение подвода .этой энергии, высоки. Высокое быстродействие может быть получено при отсутствии ограничений при подводе энергии управления. В рассматриваемом случае количество подводимой энергии управления представляет величину кинетической энергии потока воздуха, протекающего через отверстие в основании плоского золотника управления МИМ из атмосферы в приводную полость МИМ за время полного хода его штока (время срабатывания). Так как время срабатывания определяется величиной мощности потока воздуха, проходящего из атмосферы в приводную полость МИМ, вычисленной за время срабатывания его, то в дальнейшем используется только понятие «мощность потока. О том, что количество подводимой энергии управления МИМ практически неогранйчено, подтверждает следующий анализ условий формирования мощности потока струи воздуха, поступающего к отверстию. Окружающая среда (атмосфера) является источником потенциальной энергии, которая преобразовывается при движении потока через отверстие в кинетическую энергик) потока. Так как атмосфера несоизмеримо велика по сравнению с объемом воздуха, идущим на формирование струи, то, естествеино, отсутствует ограничение со стороны атмосферы, как источника потенциальной энергии, на формирование мощности потока. Учитывая, что воздух непосредственно из атмосферы поступает в отверстие, то следовательно отсутствуют и общеизвестные ограничения мощности потока струи воздуха, обусловленные сонротивлениями подводящих трубопроводов. Следовательно, мощность потока зависит только от площади свободного прохода отверстия в основании плоского золотника управления МИМ (при равных начальном абсолютном давлении в приводной полости, геометрических параметрах эжектора . струйновакуумного МИМ и др.). Причем, чем больще площадь, тем больще мощность потока струи, а следовательно, и выще быстродействие. Задаваясь соответствующей площадью сечения открытого прохода отверстия, получают требуемое быстродействие, исчисляемое в долях секунды. Для увеличения площади сечения свободного прохода ограничений также нет. Вопервых, не требуется больщая площадь сечения свободного прохода, так как масса воздуха, необходимая для пополнения приводной полости МИМ с целью повыщения в ней давления до величины атмосферы невелика. Во-вторых, перепад давления на подвижном клапане меньще 1-10 Н/м (атмосферы), следовательно, для перемещения клапана не требуется больщого усилия, т.е. потребная мощность для управления подвижным клапаном золотника управления МИМ незначительна.

Наличие в тормозном регуляторе только узлов, для нормальной работы которых вообще не требуется электроэнергия (гидродинамического тормоза, плоского золотника управления гидродинамическим тормозом со струйновакуумным МИМ, струйновакуумного клапана), обеспеч ивает нормальное функционирование в целом тормозного регулятора независимо от наличия напряжения на транспортном средстве.

На чертеже изображена принципиальная конструктивная схема тормозного регулятора для транспортных средств.

Тормозной регулятор состоит из гидродинамического тормоза (ГДТ) 1, механизма 2 управления ГДТ, БЦИЧВ 3, струйновакуумного клапана 4. Указанные узлы между собой имеют гидравлические и пневматические связи. Ротор 5 ГДТ кинематически связан с валом тормозного барабана б (в данном случае концевого барабана бремсбергового ленточного конвейера) через ускоряющий редуктор 7. В дальнейщем вал тормозного барабане будет называться тормозным валом. Полость 8 ротора ГДТ включена последовательно в гидравлическую систему с открытой циркуляцией жидкости, состоящую из последовательно соединенных между собой трубопроводами охладителя 9, резервуара 10 и камеры 11 основного плоского золотника. В трубопровод 12 между охладителем и полостью ротора встроен регулируемый дроссель 13.

Подвижный клапан 14 основного плоского золотника механизма управления ГДТ соединен с подпружиненным пружиной 15 штоком 16 струйновакуумного МИМ. Этот.

a.sifeeM --.-,-- щток жестко связан с одним из опорных дисков 17 МИМ. Между опорными дисками зажата Центральная часть мембраны 18. По периферии мембрана зажата между крыщками 19 МИМ; ГТрлость между мембраной и крыщкой со стороны пружины сообщена по стоянно с атмосферой. Приводная полость 20 между мембраной и второй крыщкой, постоянно сообщена с приемной камерой 21 эжектора, имеющего рабочее сопло 22 и смесительную камеру 23, и с атмосферой через трубку 24 и отверстие 25 в основании плоского золотникауправления МИМ, нормально прикрытое со стороны атмосферы подвижным клапаном 26. Этот подвижный клапан щарнирно соединен через тягу 27 и угловой рычаг 28 с подпружиненным пружиной 29 толкателем 30 тормозной системы БЦИЧВ, имеющего щток 31.

Рабочее сопло эжектора струйновакуумного МИМ сообщено постоянно трубкой 32 со струйновакуумным клапаном, имеющим затвор 33, соединенный щтоком 34 с порщ нем 35, расположенным в корпусе 36. Между крыщкой 37 и корпусом зажата по периферии мембрана 38. Приводная полость 39, между мембраной, свободно лежащей на порщне, и крыщкой постоянно сообщена с 5 приемной камерой 40 эжектора, имеющего рабочее сопло 41 и смесительную камеру 42. Рабочее сопло сообщено постоянно каналом с патрубком 43 струйновакуумного клапана. Этот патрубок, в свою очередь, сообщен постоянно с Щахтньш водопроводом (источние ком давления воды). Смесительная камера эжектора струйновакуумного клапана сообщена через дистанционную трубку 44 со сливным отверстием, прикрытым нормально запорным элементом 45, закрепленным на рычаге 46, щарнирно соединенным с подпружиненным пружиной 47 толкателем 48 пусковой -системы БЦИЧВ, имеющего щток 49. Тормозная и пусковая системьг блока ЦИЧВ через щестерни 50 и 51 и общую валщестерню 52, кинематически связаны с валом 53 быстроходной передачи ускоряющего редуктора, а через него с тормозным валом. ,,

Тормозной регулятор также содержит сое динительные трубопроводы гидросистемы 54, 55 и 56, механический тормоз 57 тормозного вала.

Гидродинамический тормоз 1 предназначен для создания тормозного момента на тормозном валу,необходимого для компенсации движущего момента груза, создаваемого o продольной составляющей веса спускаемого груза. Тормозной момент, создаваемый этим тормозом на валу ротора 5 при заполненной жидкостью полости 8 прямо пропорционален квадрату частоты вращения ротора. Эта особенность тормозной характеристики и предопределяет использование гидродинамического тормоза в предлагаемом тормозном регуляторе. При увеличении движущего момента груза, вследствие увеличения загруженности конвейера, увеличивается скорость Движения тягового органа, а следовательно, и частота вращения тормозного вала. При эВДй автоматически Звеличийаётс и тормозной момент на тормозном валу, создаваемый ГДТ. Механизм 2 управления ГДТ предназна т1е гдай регулирования расхода воды из резервуара 10 в полость 8 jiojopa ГДТ через сЛйвное отверстие в основании основного плоского золотника путем перекрытия его площади сечения свободного прохода подвижным клапаном 14 Bi зависимости от частоты вращения тормозного вала. Положение этого клапана определяется абсолютным давлением в приводной полости 20, зависящего . от степени перекрытия отверстия 25 клапаном 26; положение которого определяется частотой вращения тормозного вала. -.1.БП,ИЧВ 3 предназначен для автоматическо- го управления работой струйновакуумного --..клапана 4 и механизма 2 управления ГДТ. Струйновакуумный клапан 4 предназначен для сообщения рабочего сопла 22 эжектора струйновакуумного МИМ с шахтным ТОДЪпронодом сразу же после начала вращения тормозного вала, т.е. с началом движения ленты конвейера, и разобщения сопла 22 от шахтного водопровода после остановки ленты конвейера. Регулируемый дроссель 13 предназначен для удобства настройки таких эксплуатационных показателей ГДТ как продолжительность его действия после прекращения поступления в полость 8 жидкости из резервуара 10, времени полного заполнения полости 8 при включении его в работу, расхода жидкости через тормоз из условия нормального охлаждения при ее циркуляции по гидравлической систе.ме. Регулирование указанных показателей осуществляется за счет изменения расхода жидкости по гидравлической системе путем изменения площади сечения проходного отверстия дросселя при настройке по одному из показателей, наиболее важном для данной установки. При пуске конвейера движущаяся, лен та приводит Е10 вращение тормозной барабан 6 вместе с тормозным валом. От последнего вращение передается ускоряющему редуктору 7. От быстроходного вала 53 редуктора вращение передается с одного конца ротору 5 ГДТ, а с другого - валу-щестерне 52 БЦИЧВ, причем вращаются обе системы БЦИЧВ. Пусковая система БЦИЧВ Приводится во вращение через шестерню 51 и своим штоком 49 через толкатель 48 воздействует на рычаг 46, отводя запорный элемент 45 от кромок сливного отверстия дистанционной трубки 44 управления клапаном 4. Через открытую площадь сливного отверс тия начинается слив воды в атмосферу. При этом истекающая из сопла 41 струя отсасывает воду из камеры 40, и в последней создается вакуум. Вследствие этого поршень 35, щток 34, затвор 33 поднимаются и занимают верхнее крайнее положение. При этом вода поступает из щахтного .водопровода к соплу 22, и истекающая из него струя воды создает в приемной камере 21 эжектора и приводной полости 20 МИМ вакуум. Под действием образовавшегося перепада давления на мембране 18, подвижная система, состоящая из мембраны с опорными дисками 17, штока 16 и клапана 14, перемещается влево, преодолевая усилие, создаваемое возвратной пружиной 15. При этом клапан 14 перекрывает сливное отверстие в основании плоского золотника, в результате чего разобщается полость 8 гидродинамического тормоза от резервуара 10. Жидкость, оставшаяся в полости 8, откачивается в резервуар 10 вращающимся ротором 5. После откачки жидкости из полости, ротор при вращении уже не создает тормозного момента. Тормозная система БЦИЧВ приводится во вращение через шестерни 50, но она настроена так, что при этом его щток 31 не касается толкателя 30 и клапан 26 в начальном исходном положении. Указанное положение основных элементов тормозного регулятора после запуска конвейера сохраняется и в начальный период загрузки ленты. Как только движущий момент груза на тормозном валу достигает величины, под действием которой частота вращения последнего становится равной расчетной величине сок, срабатывает тормозная система БЦИЧВ. При этом включается в работу ГДТ, и создаваемый им тормозной момент компенсирует избыточный движущий момент груза. При достижении тормозным валом частоты вращения Шн , щток 31 тормозной системы БЦИЧВ упирается в толкатель 30 и, преодолевая сопротивление возвратной пружины 29, перемещает его вверх. Толкатель при перемещении воздействует через рычаг 28 и тягу 27 на подвижный клапан 26, перемещая его влево и открывая этим самым отверстие 25 в основании плоского золотника. Через открытую площадь отверстия 25 и трубку 24 атмосферный воздух поступает в приводную полость 20 МИМ, в результате чего в полости 20 абсолютное давление повышается, перепад давления на мембране 18 уменьшается и под действием возвратной пружины 15 подвижная система МИМ перемещается вправо. При этом клапан 14 открывает сливное отверстие в основании плоского золотника и жидкость из резервуара 10 через камеру 11, открытое сливное отверстие, трубопровод 56 поступает в полость 8 ротора и заполняет ее. Ротор 5 при вращении, как насосное колесо, перекачивает жидкость через дроссель 13 и охладитель 9 в резервуар 10, создавая при этом тормозной момент. До тех пор, пока частота вращения тормозного вала равна или больше величины со ,B в в тормозном регуляторе никаких изменений не происходит. , Когда частота вращения тормозного вала больше чем соц, при срабатывании ;м.еханического тормоза 57 (обусловленномоБеративной остановкой, случайным снятием напряжения, аварийным сигналом с линии), на Тормозном валу возникает дополггитёльный тормозной момент. Под действием этого т ормозного момента и тормозного момента, создаваемого ГДТ, частота вращения тормозного вала уменьшается и при снижении ее до величины меньшей со, шток 31 тормозной системы БЦИЧВ отходит от толкателя 30. Последний под действием усилия пружины 29 перемещается вниз, воздействуя при этом через рычаг 28 и тягу 27 на клапан 26, перемещая его вправо. Клапан перекрывает и отверстие 25, вследствие чего доступ воздуха в приводную полость 20 МИМ прекращается. В последней восстанавливается вакуум и под действием возникшего перепада давления на мембране 18 клапан 14 перемещается влево, перекрывая сливное отверстие в основании плоского золотника. Вследствие этого доступ жидкости из резервуара 10 в полость 8 прекращается. Так как опорожнение полости после этого вращающимся ротором происходит не сразу, то и тор- 2S полнен с приводной полостью, соединенной с мозной момент, создаваемый ГДТ, снижается по мере уменьшения жидкости в полости ротора. После остановки тормозного вала воздействие штока 49 пусковой системы БЦИЧВ на толкатель 48 прекращается. Тол- ° источником подачи рабочей среды через разкатель под воздействием возвратной пружи- общительный клапан. ны 47 опускается вниз и при своем переме-2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, щелии поворачивает рычаг 46 вокруг его что, с целью его автоматического включения ОСИ вращения. Сливное отверстие дистан- и выключения одновременно с тяговым орцйОнной трубки 44 перекрывается запорным jj ганом транспортного средства, разобщительэлементом 45, вследствие чего приводная ньш клапан выполнен струйновакуумным с полость 40 струйновакуумного клапана 4 запорным элементом, нормально перекрывазаполняется водои; и под давлением ее через мембрану 38 на поршень 35 подвижная система клапана перемещается вНиз, затвор 33 перекрывает сопло клапана, и доступ во- 40 пусковой системой блока центробежных изды к соплу 22 прекращается. В рёзультатё этого ripekpa iifaefся ГвакуурУОобразование в приемной камере 21, перепад давления на мембране 18 исчезает, подвижная система МИМ вместе с клапаном 14 под действием усилия пружины 15 перемещается в правое крайнее положение. При этом резервуар 10 снова сообщается с полостью 8 гидродинамического тормоза. Все элементы возвращаются в исходное положе- 50 ние, которое они занимали перед пуском конвейера. Ю Формула изобретения 1. Тормозной регулятор для транспортных средств, содержащий гидродинамичес.кий тормоз с ротором, постоянно связанным с тормозным валом транспортного средства, механизм управления тормозом, связывающим полость ротора с замкнутой гидравлической системой, состоящей из охладителя, резервуара для рабочей жидкости и соединительных трубопроводов, а также источник подачи рабочей среды, отличающийся тем, что, с целью обеспечения авто.матического включения и ввжлючения тормоза в зависимости от частоты вращения тормозного вала, он снабжен блоком центробежных измерителей частоты вращения, кинематически связанным с тормозным валом и имеющим тормозную и пусковую системы разобшительным клапаном, а механизм управления тормозом выполнен в виде основного плоского золотника, струйновакуумного мембранного исполнительного механизма и плоского золотника для управления последним, подвижной клапан которого связан с тормозной системой блока с помощью рычажной системы, при этом струйновакуумный мембранный исполнительный механизм выатмосферой через плоский золотник управления этим механизмом, с подпружиненным штоком, соединенным с подвижным клапаном основного плоского золотника, и с эжектором, рабочее соттло которого связано с ющим сливное отверстие дистанционной трубки управления разобщительного клапана и связанным с помощью рычажной системы с мерителеи частоты вращения. -- 3. Регулятор по п. 1, отличающийся Тем, что, с целью удобства регулирования его настройки, гидравлическая CHcteiyia снабжена регулирующим дросселем, встроенным в трубопровод между ротором тормоза и охладителем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 295920, кл. F 16 D 59/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 299136, кл. F 16 b 57/04, 1969 (прототип).