Фрикционный тормоз

(19) и Г 16 Р 63/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ТЕТ СССРИ ОТНРЫТИЙ ИЗОБРЕТЕВИДЕТЕЛЬСТВУ Я"(54) (57) 1. ФРИ КЦИОННЫсодержащий корпус, тормознжимное устройство и фрикцио ело о СССР972.мозные устМашиноодъем ашгиз Мип),й ТОРМОЗой вал, нанные элемен б 8 ОПИСАНИК АВТОРСКОМ ты, установленные внутри корпуса подвижно в осевом направлении относительно вала и с возможностью взаимодействия между со. бой и с нажимным устройством, от.гичаюи(ийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения нагревания фрикционных элементов в процессе торможения и стабилизации тормозного момента, он снабжен установленной внутри корпуса с возможностью вращения шестерней, на периферии фрикционнык элементов вьгполнены зубчатые венцы, кинематически связанныс с шестерней, причем передаточное отношение одного фрикционного элемента с шестерней не равно передаточному отношению другого.2. Тормоз цо и. 1, отличающийся тем, что он снабжен упругими секторообразными фрикционно-клиновыми вставками и подпружиниваюшей и кольцеобразной пружиной, один из фрикционных элементов выполнен в виде взаимосвязанных и подвижных относительно друт друга дисков с торцевыми клиновыми поверхностями под фрикционно-клиновые вставки, а другой в виде барабана, причем фрикционные элементы установлены концентрично и с возможностью взаимодействия друг с друтом. 3. Тормоз цо ц. 1, отличающийся тем, что фрикционные элементы выполнены в виде пакета плоских дисков, одна половина которого кинематически связана с тормозным валом, а другая свободно установлена на нем, причем каждый диск одной половины пакета установлен между двумя дисками другой.4. Тормоз по и. 1, Отличающийся тем, что шестерня выполнена из упругого материала.Изобретение относится к машиностроению, н частности к тормозным устройствам подъемно-транспортного оборудования.Известен клинчатый фрикционный тормоз, содержащий зубчатую и клинчатук фрикционцую передачи, контактируюсцие поверхности которых имеют разные скорости 1.Однако конструкция такого прмоза сложна из-за того, что в ней предусмотрены до. полнительная (карданная) связь между зубчатой и фрикционной передачами, а также сложное радиальное перемешение фрик ционного катка, кроме того, она недостаточно надежна, так как консольная уста нонка катка и барабана ца валах приводит к возникновению изгибающих моментов этих валов, а в резульгате вхождения зубчатой нары н зацепление при разных скоростях вращения возникакт значительные динамические нагрузки ца зубья.Известен дисковый фрикционный тормоз, содержащий ряд дисков, нечетные из кото рых связаны с направляющей на корпусе, а четные установлены н направлякших на валу, соединенном с тормозным механизмом 2.Однако при работе этого тормоза ирак. тически цсн кинетическая энергия движушихся масс переходит в тепловую и выделяется, в основном, на поверхностях дискон. Перегрев поверхностей трения из-за недостаточного теплоотвода ведет к снижению мощности тормоза. Кроме того, при перегреве элементов тормоза увеличивается их износ, нарушается точность пригонки деталей, а также правильная работа подшипникон тормозного вала.Наиболее близким к предлагаемому пв технической сущности и достигаемому эффекту является конусный фрикционный тормоз, содержа ший корпус, тормозной вал и установленные на валу фрикционные элементы, нзаимодействуюшие между собой по конус ным фри кционным поверхностям,причем Один из фрикционцых элементов выполнен в виде икина, а другой - н виде неподвижной втулки 3.Недостатками известного тормоза являются высокая скорость скольжения сррикционных элементов по поверхности неподвижной втулки и ухудшение условий работы прмоза, так как из-за сильного нагрева фрикциоццых поверхностей резко снижается 10 коэфсрициецт трения, в результате чего понижается надежность работы самого тормоза, сокращается срок службы фрикционцых элементов.Целью изобретения является повышениенадежности тормоза путем уменьшения цагрена фри кциоццых элементов в процессе торможения и стабилизации тормозного момента.Поставленная цель достигается тем, чтофрикциоцный гормоз, содержащий корпус, тормозной нал, нажимное устройство и фрикционцые элементы, установленные внутри корпуса подвижно в осевом направлении относительно вала и с возможностью взаимодействия между собой и с цажимным устройством, снабжен установленной внут ри корпуса с возможностью вращения шестерней, на периферии фрикциоцных элементов выполнены зубчатые венцы, кинематически связанные с шестерней, причем передаточное отношение одного фрикционного элемента с шестерней не равно передаточному отцоцецию другого.Кроме того, тормоз снабжен упругимисектороооразными фрикционно-клиновыми вставками и подпружиниваюшей их кольце- образной пружиной, Один из фрикциоцных элементов выполнен в виде взаимосвязанных и подвижных относительно друг друга двух дисков с торцевыми клиновыми поверхностями под фрикционно-клиновые вставки, а другой в виде бараоана, причем фрикпиоцць;е элементы установлены концецтричцс и с нозможностью взаимодействия друг с другом. Кроме того, фрикционные эле 11095545 20 35 40 45 50 55 10 15 30 менты могут быть выполнены в виде пакета плоских дисков, одна половина которого кинематически связана с тормозным валом, а другая свободно установлена на нем, причем каждый диск одной половины пакета установлен между двумя дисками другой.Г 1 ри этом шестерня может быть выполнена из упругого материала.Из сказанного ясно, что уменьшение температуры нагрева фрикционных элементов достигается за счет того, что процесс торможения осуществляется между подвижными фрикционными элементами, окружные скорости которых незначительно отличаются друг от друга. При этом основные характеристики процесса торможения по сравнению, например, с известным тормозом не изменяются.Так в сравниваемых конструкциях при одинаковом числе пар поверхностей трения, одинаковом радиусе действия силы трения, осевого нажимного усилия и коэффициента трения не изменяется тормозной момент, время торможения.На фиг. 1 изображены фрикционный тормоз с клинообразными поверхностями трения и фрикционнье элементы, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения фрикционного тормоза с плоскими поверхностями трения у фрикционных элементов.Фрикционный тормоз с клинообразнычи поверхностями состоит из подвижно расположенных внутри корпуса фрикционных элементов, нажимного устройства (условно обозначенного буквой Р) и клиновых фрикционных вставок 1. Один из фрикционных элементов выполнен в виде бараоана 2, а другой - в виде дисков 3 и 4 с клиновыми поверхностями под фрикционную вставку 1, которая установлена между ними и барабаном 2. Диски 3 и 4 жестко, но подвижно в осевом направлении установлены на тормозном валу 5.Барабан 2 по периферии снабжен зубчатым венцом 6 и через цилиндрическую шестерню 7 связан с корпусом 8. Один из дисков, а именно диск 3, имеет зубчатый венец 9, который кинематически связан с шестерней 7. Фрикционные вставки 1 выполнены в виде сегментов и удерживаются в прижатом с клинообразными поверхностями дисков 3 и 4 положении кольцеобразной пружиной 10.Передаточное отношение барабана 2 с шестерней 7 не равно передаточному отношенио диска 3 с шестерней. Однако наиболее эффективно, когда указанные отношения не равны единице, не равны между собой и незначительно отличаются друг от друга. Зубчатые соединения с указанными передаточными отношениями могут быть выполнены различными соппособами. Для выполнения отличаюш,ихся друг от друга передаточных отношений может быть применено коррегирование зацеплений. Зубчатые спелнения могут быть выполнены с олннаковыч и разным молулеч. Применение разных модулей чожет быть использовано прп выполнении соорной шестерни 7, состояцей из двух нестерен, установленных на оощей оси.При необходимости, для исключения изгибдкцео чочетд вдла и повыпения мощности тормоза, может быть установлено несколько шестере рвнмерно по окружности,(:оглдсно варианту исполнения фрнкционное устройство может быть выполнено с плоскими поверхностямп трения в виде чноголискового тормоза, который содержит нечетные диски 11, свободно установленные на валу 12, соединяемом с тормозным механизмом (не показан). Четные диски 13 установлены на шлицдх на валу 12 с здзороч относительно дисков 11. К;ждьй ечетный диск1 снабжен зубчатьм венцоч 14, который связан с направляющей, выпо.ненной в виде цилндршеской шестерни 15, закрепленной нд оси 16 в корусе 17. Каждый, илп по крайней мере олин, четный диск 13 снабжен зубчатыч венцол 18, также связаным с шестерней 15. Передаточные отношения зубчатых др венец 14 -- пестерня 15 и веец 8 пестерня 15 не равны между собой. При этом перелто нн отнопение киечдтпчсской цепи лпск 11 шестерня 15 - ,ск 13вдл 2 не равно единице.Шестерик 15 нлесообразно выполштьиз эгас 1 ичного х прх ого материала, тдк как рдсположсзе с."еия указаной нестерни в период торчожения могут скручиваться лру относительно друга (вследствие существования относительной скорости дисков 11 и 13) в прелелах упругой деформации, нд что будет здтрдчена часть кинетической эерз, которая не будет рассеиваться на гцскх, не перейдет в тепловую энерзк, д совершит работу но вос становлению первоначального состояния нестерни 15 пос,с рдзчыкания тормоза.Диски 11 и шестерня 15 кинематическисвязаны друг с лругом постоянно как ри разомкнутом тормозе, так и в процессе торможения, поэтому перекос дисков при сжатом состоянии опустим в пределах, обеспечивающих нормальную работоспособность кинематическпх пар без заклинивания, прп этом вал 2 является опорным для дисков 11, которые установлены на нем свободно (в полшиниках скольжения).Фрпкционный тормоз с клинообразнымиповерхностями трения работает следующим образом.Грп разомкнутом тормозе лиски 3 и 4с расположенными между ними фрикционнымн вставкачи 1 вращаются вместе с тормозным валом 5 и через зчбч ьш венец 9 лиска 3 вращдкт шестерню 7. Госледняя в свою очередь приводит во вращение барабан 2, кинемдтически "зязанный с ней через зубчатый венец 6.1 ак как передаточные отношения зубчатых пар диск 3 шестерня 7 и барабан 2 шестерня 7 не равны между собой, фрикционные элементыи барабан 2 врапгаются с неравными скоростями.Замыкание тромоза осуществляется при помощи механической, гидравлической или пневматической системы управления. При этом к дискам 3 и 4 прикладывается усилие замыкания Р, которое приводит к сближению дисков 3 и 4 и выжиманию фрикци-;о онных вставок 1 к периферии до соприкосновения с барабаном 2. Возникающее при этом трение между фрикционными вставками и барабаном 2 тормозит тормозной вал 5. Подбирая передаточные отношения зубчатых пар, можно получить небольшую относительную скорость скольжения поверх ности барабана 2 и поверхности фрикционных вставок.Фрикггиошп.1 й тормоз с плоскими поверхностями трения работает следующим образом.Г 1 ри вращении вала 2 четные диски 3, установленные на шлицах, вращаются вместе с валом 12 и своими зубчатьвги венцами 13 вращают шестерню 5, а последняя вращает нечетные диски 11. При этом все диски вращаются в одну сторону, но с разной угловой скоростью, так как передаточные отношения рядом расположенных зубчатых пар смежных дисков не равны между собой. В результате этого скорость скольжения дисков друг относительно друга при 30 замыкании тормоза во много раз меньгпе абсолютной скорости вала 2.Замыкание тормоза осуществляется путем прижатия дисков 11 к четным дис. кам 3 силой Р в направлении, указанном на фиг. 2 стрелками. Источником осевой силы Р может быть сила пружины, сила веса груза или усилие человека, прилагаемое посредством рычажной, гидравлической или пневматической систем (не показано). При снятии силы Р происходит размыкание тормоза. В предлагаемом устройстве благодаря зведению между четными и нечетными дисками кинематической цепи с передаточным отношением, не равным единице, кинетическая энергия вращающегося вала рассеивается в виде тепла, в основном, за счет деформации рассредоточенных конструктивных элементов кинематической цепи: зубчатых пар, тела шестерни, оси шестерни, подшипников оси и корпуса. И только часть кинетической энергии переходит в. тепло при трении фрикционных дисков.При этом выполнение зубчатых пар с передаточными отношениями, отличающимися на незначительную величину, ведет и снижению скорости относительного скольжения фрикционных дисков, а следовательно, к снижению температуры нагрева поверхностей трения, стабилизации коэффициента трения, уменьшению износа фрикционных элементов.Кроме того, при выполнении шестерни 15 из эластичного материала часть кинетической энергии при торможении может аккумулироваться самой гпестерней (в пределах упругой деформации), не переходя в тепло, и после размыкания тормоза тратиться на восстановление первоначального ее состояния.Таким образом, использование изобретения по сравнению с известным устройством, с базовым объектом, в качестве которого выбран дисковый короткоходовой электромагнитный тормоз стали ТВ, позволит повысить надежность работы тормоза за счет уменьшения рассеивания кинетической энергии фри кционны ми элементами путем снижения относительной скорости вращения фрикционных дисков при замыкании тормоза. При этом уменьшается износ фрикционных дисков, снизится их температура нагрева в процессе торможения, следовательно, будет повышена стабильность коэффициента трения (закона распределения давления), т.е. повышена стабильность тормозного момента.1109554 77 77 13 г.Г Розанов Составитель В. Техред И, Верес Тираж 913 ственного ком ит бретений и от- 35, Раушская г. Ужгород, уРедактор Н, ЛазаревЗаказ 5633/24ВНИИХИ ета ССкрытий Государелам изосква, ЖПатент 113035, М лиал ППП У 5 1 З 11 Корректор И. Муска одписное Р наб., д. 4/5 Проектная 4