Тормозное устройство Советский патент 1981 года по МПК F16D63/00 

(54) ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙС ТВО

1

Изобретение относится к мгиииностроению и может быть использовано для торможения движущихся тел, например летательных аппаратов.

Известно тормозное устройство, в котором тонкая плоская полоска металла протягивается через прорезь режущего элемента, при этом длина прорези меньше ширины ленты. Тормозным усилием в Данном устройстве является усилие резания полоски 1.

Недостатком данного устройства является то, что протягиваемый элемент может быть использован только один раз.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является тормозное устройство, содержащее неподвижно закрепленный зажим с прижимными элементами и пропущенный между последними гибкий линейный элемент, один конец которого связан с тормозящимся объектом, а второй свободный конец может быть уложен волнообразно или свернут в рулон. Прижимные элементы выполнены в виде роликов, а ,гибкий линейный элемент имеет обли :цовку из упругого элементаf2,1

В аэрофинишере поглощение энергии летательного аппарата происходит при протягивании разматывающегося линейного элемента через зажим эа счет поперечной деформации прочного износостойкого уп зугого покрытия элемента. Дефо1я«1аЦия осуществляется при вдавливании прижимных роликов в упругое покрытие, которое после снятия давле0ния восстанавливает свою первоначальную форму.

Усилием торможения в этом устройстве является составляющая усилий давления, направленная против нап5равления движения линейного элемента, т.е. в основе этого устройства лежит наличие упругого покрытий линейного элемента, которое должно отвечать, повыиенным требованиям по упругоеTI

0 износостойкое™ и сцеплению с сердечником.

Известно, что при ограничениях, накладываемых на величину тормозной

5 перегрузки, тормозной путь будет минимальньм при постоянстве тормозного усилия. Так как фрикционные и инерционные силы зависят от скорости дви:жения, в аэрофинишере предусмотрено :уменьшение до минимума этих сил.

0

Для поддержания тормозной перегрузки на постоянном уровне в уртрои-, стве предусмотрена довольно сложная система управления, обеспечивающая, изменение давления в гидросистеме прижимных элементов по заданной программе 21, К надостаткам данного устройства относится сложность конструкции самого гибкого элемента и системы поддержания тормозного усилия на постоянном уровне, что отрицательно сказывается на надежности устройства.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение конструкции тормозного устройства при обеспечении тормозного усилия на постоянном уровне.

Поставленная цель достигается тем что прижимные элементы выполнены в виде пластин, а волнообразная форма свободного конца гибкого линейного элемента имеет затухающую амплитуду, при этом полуволна с наибольшей амплитудой расположена со стороны зажима и длина этой полуволны больше величины полушага волны на величину

v

fe

н

.mtn

c.wex.

-F rp гр

погонная масса гибкого

Л .

где линейного элемента; .длина полуволны с наибольшей амплитудой; начальная скорость движения полуволны с наибольше амплитудой в зажиме;

..отддг сила трения при скорости движения

5, сила трения при

rnf а суммарная длина всех полуволн больше длины волнообразного участка свободного конца гибкого линейного элемента на величину тормозного пути.

Кроме того, твердость материала пластин больше твердости гибкого линейного элемента, который может быть выполнен из стального контакта.

В предлагаемом тормозном устройстве используется торможение с помощью фрикционных сил с помощью реактивной силы, возникающей при разгоне покоящейся части гибкого элемента. .

На фиг. 1 представлено тормозное устройство, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - график зависимости силы трения и инерционных сил от скорости.

Устройство содержит зажим, выполненный в вице пакета тарельчатых пружин 1 и прижимных пластин 2, одна из которых закреплена неподвижно, а также гибкийлинейный элемент 3, выполненный в виДе, иапример, стального каната. Между пластинами имеется зазор 4, величина которого больше максимально допустимого износа пластин. Последние вьшолнены из алюминиевого сплава.

Один конец каната уложен волнообразно с затухающей амплитудой. Другой конец каната либо сразу подсоединяется к тормозящемуся объекту, либо подсоединяется к нему в процессе движения и при его натяжении канат начинает проскальзывать через зажим с постоянным усилием, тормозя при этом объект.

Использование в устройстве совместного действия фрикционных и инерционяых сил позволяет просто и надежно поддерживать тормозное усилие на. примерно постоянном уровне, за счет чего отпадает необходимость в специальной системе управления величиной этого усилия, т.е. существенно упрощается конструкция устройства.

Согласно уравнению движения тела переменной массы реак.тивная cWra (Fy,) равна

5r-v,

где d - приращение массы разогнанной части гибкого линейного элемента;

ij - интервал времени, за который происходит приращение массы;

V - скорость гибкого линейного

элемента в этот момент. Обозначим через PS приращение массы на единицу тормозного пути dS,тогда

о Д -d

Подставив значейие dm в уравнение движения элемента,получим

.-А.и ,p-dt

или fp-f eГрафик зависимости F, f (v) при постоянной величине fg приведен на фиг. 3 (зависимость 2).

Как видно из графиков зависимости и FP от скорости движения,ни одно, ни другое техническое решение не обеспечивает постоянства то1 бзного усилия.

Используя их совместно, можно поддерживать тормозное усилие F на примерно постойном уровне, учитывая, что при реактивная сила исчезает величина Р равна максимальной величине силы трения. Для этого необходимо, чтобы реактивная сила изменялась по зависимости 3 (фиг. 1), что достигается за счет.увеличения значений fg по мере падения скорости. конструктивно значения можно изменять, варьируя амплитудой волнообразного участка элемента. Из фиг.1 видно, что при образовании полуволны элемента на. участке между точками Л и В, масса этого участка элемента будет разогнана, а величина тормозного пути за это время равна (Г, Поэтому , л dm ff.dB . , где J - погонная масса гибкого линейного элемента; - длина элемента на рассмотренном участке,: Т..е. суммарная длина всех полуволн элемента обратно пропорциональна Я, В начгше торможения скорость даи жения гибкого линейного элемента в зажиме максимальна, а сила трения минимальна. Суммарная длина полувол элемента на начальном участке, следовательно , должна быть такой, что бы реактивная сила дополняла силу трения до максимального ее значения Выражая значение dm через погонную массу и длину элемента на начал ном участке н , найдем величину начгшьной суммарной длины полуволн. pmax. тр -.начальная скорость движения элемента mm тр силы трения при ско ростях движения эле мента в зажиме и . Зависимость силы трения от скорости можно представить в виде; Г -y.-f fTf-N 7737 где N - суммарное прижимное усилие, кг; fp - коэффициент трения покоя; c,d - постоянные величины, С учетом этой зависимости и условия постоянства то1 10зного усилия величина суммарной длины полуволн для последующих участков элемента будет равна e-f.i-v f.f /V-J LCJfy fo ) где - скорость, до которой разгоняется рассматриваемый участок длин элемента , м/сек, С приближением скорости движения к нулю предел, к которому стремится также равен нулю, т,е, конечный уча ток элемента волнообразной формы не имее.,т. Учитывая, что в момент, разгона рассматриваемого участка гибкого ли нейного элемента тормозной путь S равен суммарной длине всех полуволн предыдущих участков У/ , а движени тормозящегося объекта равнозамедпен ное (Ff const), величина V/ равна V/ У gg-5 или V, у2о-X ft, где а ускорение торможения, м/сек 4 ;3акон раскладки суммарной длины Bcexi полуволн элемента имеет вид y.g-fea gd «/оГ/-з Зависимости силы трения от скорости (фиг. 3) можно придать и другое математическое выражениец но общим для раскладки свободного конца гибколинейного эл веита является уменьшение амплитуды от начального значения, приведенного вьше, до нуля, а также зависимость скорости V от суммарной длины полуволн предьщущих участков. Находя значения этой скорости по зависимости FTJ от У/, можно определить значения Е. а затем и Л г .2 i -g/-q-s«fv „ток „/ гр тр Такго4 образом, выполнив прижимные пластины фрикционньми и разложив свободный конец гибкого линейного элемента волнообразно по определенному закону, в устройстве исключена система управления тормозиым усилием, что значительно упрощает конструкцию устройства и позволяет просто и надежно поддерживать тормозное усилие на примерно постоянном уровне. Конструкция устройства сущеетвенно упрощается также за счет того, что к удлиненному элементу не предъявляются особые требования и в качестве него может быть использован обычный стальной канат. Для исключения истирания проволочек каната материал прижимных пластин имеет меньшую твердость, чем материал проволочек. Для того,чтобы по мере истирания пластины не косиулись друг друга, зазор между ними выбран больше максимально возможиого износа, За счет применения в устройстве в качестве основных таких простых элементов, как фрикционные пластины,стгшьной канат, существенно снижается стоимость устройства, время изготовления И подготовки к работе. Устройство рассчитаИо на применение его при начальных скоростях движения рбъектов до 70 м/с. Формула изобретения 1, Тормозное устройство, содержащее неподвижно закреплеииый зажим с прижимными элементами и пропущенный менкду последними гибкий линейный эле-мент, один конец которого связан с тормозящимся объектом,, а второй свободный конец уложен волнообразно.

отличающеес я тем, что, с целью повьшения надежности и упрощения конструкции, прижимные элементы выполнены в виде пластин, а волнообразная форма свободного конца гибкого линейного элемента имеет затухающую амплитуду, при этом полуволна с наибольшей амплитудой расположена со.стороны зажима и длина этой полуволны больше величины полушага волны на величину

./

А 4

f-a

ТР

-погонная масса гибкого линейного элемента;

-длина ПОЛУВОЛНЫ с наибольшей амплитудой;

-начальная скорость движемния полуволны с наибольшей амплитудой в зажима;

Напрабленив д$и.нени.я каната.

/////// Д

//////

ГЩ ШШ-;

Щ/7/У//)////)7/7////// I

WOX

- сила трения при скорости движения

гупп

Р„ - сила трения при скорости

движения ,,,

а суммарная длина всех полуволн больше 5 длины волнообразного участка свободного конца гибкого линейного элемента на Величину то1 озного пути.

2,Устройство по п. 1, 6 т л ич а ю щ е е с я тем, что твердость

Q материала пластин больше твердости гибкого линейного элемента.

Источники инфориации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США 373123, 0 кл. В 64 F 1/02, 1973.