Фрикционное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК зюи Г 6 0 25063 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Чебоксарский завод промышленных тракторов(56) 1. Патент США2773568, кл. 188-77, опублик. 1956.2. Авторское свидетельство СССР576455, кл. Г 16 Р 49108, 1975 (прототип), (54) (57) 1. ФРИКЦИОННОЕ УСТРОИСТВО, содержащее ведущий, ведомый фрикционные элементы и установленные с возможностью поворота относительно цих и с водможностью взаимодействия с ними пофрикционцым поверхностям промежуточные фрикционные элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения износа фрикциошсых элементов и обеспечения безударного плавного включения, ца фрикционных поверхЯО 1109552 А ностях ведущего, ведомого и прохссжуточного элементов выполнены последовательноо и равномерно размещенные отцоситсл ыго друг друга и от внешних краев упомянутых элементов каналы для подвода плсцкснюразующей жидкости в виде сквозных цдзов, причем пазы в промежуточном элементе выполнены ступенчатьсми, сорцецти 1)овдцсь- ми в направлении вращения элементов, и наименьшее расстояние между соссдцимц сквозными пазами меньше наиболыпсй ступени ступенчатого паза с 1 ромсжуточцо о элемента.2. Устройство по и. 1, отличасосисеся тсм, что промежуточный элемент выполцс и в виде тонкостенного кольца, д его скнозныс пазы - Н-образной формы со скосдмц цд торцах.3. Устройство по и. 1, отличающееея тем, что промежуточный элемент выполнен в виде днска, а его сквозные пазы - 1-сюразной формы со скосдмц цд торцах.51301 рстсные Отцоситс 51 к мдшицострогци 10 в частности к автомобилестроению, где может быть использовано в тормозных устройствах с герметичным корпусом.Известно фрикционюе устройство в виде ленточного тормоза, содержащего тормозной барабан, ленту и фрикционцыс колодки, которые равномерно расположены мсжлу лентой ц барабаном и связаны между собой сепаратором 11.Недостатком устройства является износ фрикциоццых колодок при расторможенцом барабане, который происходит вследствие того, что колодки установлены на неподвижном относительно барабана сепараторе и касаются его поверхности. Кроме износа, происходит дополнительный нагрев врацьаюцьсгося расторможсцного б)дрдбаца.Ндпб)олсс близким к изобрстецик по выполняемой функции и достиаемому эффекту является фрикциоцное устройство в виде лентиного тормоза, содержащий ве. дупую 15 с) ь (тормозной бардбдц), веломук часть (ленту) и равномерно расположеццыс между ними промежуточные фрикционцые элемсцть (колодки). Колодки снабжены упругими элементами, связывак)щими их между собой и подпружинивающими 1. рабочей поверхности оарабаца, цри этом больший коэффициент трения между колод. ками и лентой обеспечен за счет рифлсций или пгкрьггий, выполнешых цд коцтактигм. юш,их поверхностях 12.Недостатком этого устройства являлся значиел ьцый Олц)ст орон ций 5155 ыогжутг)чцых фрикциоццых элементов (коло- ДОК) ПРО 1 СХОДЯПГИИ ИЗ-За ЦЕОЛИНДКОВЫХ 10- ментов сил трения между фрикпионными кололкьми и бдрдбдцом, д тдкж. между фрикциоцпымп колодками и лентой. Пос кольку эти моменты обеспечены только за счет рифлеций или покрытий, Выполцецых на поверхностях трения, то довольно сложно обеспечить эти моменты одинаковыми. Неодинакгвые моменты сил трения определякт существенно отличак)щиеся по абсолютной величине скорости сколькения К 0.,11 Д 1 К ПО 01 РДОДЦУ И КОЛОДОК ПО ТОРМОЗ- пой лепте, что и обуслдвливасг указанный11 сльк) изООрстсния яв,151 гтся 1 ОВыпеп 1) алсжцости путем умсцьшения износа фрцкпиоццых элементов и обеспечения безуддрного, плавного включения.Поставленная 1,ель достигается тем. что В фрикццином устройстве, содержащем всдущий, ведомый фрикционные элемсц.ы и устьновленные с ВозмОжностью по 5000 ть относительно них с возможностью взаимодействия с ними по фрикционным поверхностям промежуточные фри кци они ыс элсметы, ца фрикциоььцьх поверхностях 1 едуьцего, ведомого и промежуточного элементов выполнены последовательно и равномерно размещенные относительно друг друга и от внешних краев упомянутых элементов 5каналы лля подвода пленкообразующей жидкости в виде сквозных пазов, причем пазы в промежуточном элементе выполнены ступенчатыми, сориентировдь 1 ными в направлении вращения элементов, а наименьшее расстояние между соседними сквозными пазами меньше наибольшей ступени ступенчатого паза промежуточного элемента.При этом промежуточный элемент выполнен в виде тонкостенного кольца, а его сквозные пазы Н-образной формы со скосами на торцах.Кроме того, промежуточный элемент выполнен в виде лиска, а его сквозные пазы - Т-образной формы со скосами на торцах,На фиг. 1 изображено фрикционное 20 устройство ленточного типа; на фиг. 2 - разрез А-А ца фиг. 1; на фиг. 3 -- конструкция одного из промежуточных фрикционных элементов (колец) со сквозными пазами на цсм и схема нагружения промежуточного фрикционцого элемента при работе его во вкгпочецном фрикционном устройстве; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; нд фиг. 5 конструкция промежуточного фрикционцого элемента, устанавливаемого во фрикпионцос устройство, соседнего с промежуточным Зо гррикционным элементом (фиг. 3) с вариантом выполнения сквозного паза; ца фиг. 6 - сечение Б-Б нд фиг. 5; на фиг. 7 - лва послсловд)хльно соединенных промежуточныхх фрикциоццых элемента, устацавливасмых во фрикциоцное устройство; ца фиг. 8- ваоиант фрикционного устройства дискоВо;0 типа; цд фиг. 9 -- коцстрьукпця одного цз промежуточных элементов (лисков) со скозыымы 1 азами ца цем; на фиг 10сече:1 ие Г-Г на фиг. 9; цд фиг.1 - конструкция промежуточного сррикционного элемента. устанавливаемого во фрикциоцное устройство (фиг. 8), соседнего с промежуточным фрикционным элементом (фиг. 9) с вариантом вьшолнеция сквозного паза; ца фиг. 12 - сечение ДД нд григ. 11; нд фиг. 13 -- два последовательно соединенных промежуточных фрикциоццых элемента, установленньх в указанное цд фиг. 8 фрикпиоцное устройство; ца фиг. 14 - сема цагружеция промежуточного элемента при 50работе его во включенном фрикционцом устройстве дискового типа.Фрикциоцге устройство содержит фрикпионныс элементы, которые во вклоченном сгстоянии устройства лецточц 1 го типа, связываот ведущую 1 и ведомую 2 части. Бо фри кпио ином устройстве дискового типа (фи. 8) могуг Оьть устац 01 лень подвижна.е В осевом цаправлении, имскцпие механические связи с ведущей и ведомой частя 1109552ми устройства ведуцие 3 и ведомые 4 фрикционные элементы (диски), обеспечивающие параллельную работу фрикционных элементов. Свободно и последовательно установленные промежуточные элементы 5 и 6 являются фрикционными и участвуют в передаче крутящего момента во включенном состоянии фрикцион ного устройства.Количество промежуточных элементов 5 и 6 в устройстве может быть от одного и более. В случае применения в устройстве одного промежуточного элемента роль соседних выполняют ведущий и ведомый 2 элементы.Промежуточные элементы 5 и б свободны в том смысле, что они не имеют механических связей как между собой, так и с ведущей 1 или с веломой 2 частями, а связь осуществляется благодаря пленке жидкости на поверхностях трения 1 и 11. Пленка жидкости автоматически обеспечивает равенство моментов сил трения и равенство скоростей скольжения на противоположных поверхностях трения 1 и 11. Г 1 ри свободной установке фрикционных элементов напряжения сдвига во фрикционных элементах не зависят от толцины этих элементов, поэтому промежуточные фрикционныс элементы 5 и б выполнены относительно тонкими (порядка 1 мм и менее). В частности, эти элементы определяются конструкцией ведущейи ведомой 2 частей. Промежуточные фрикционные элементы в виде колец установлены с определенным предварительным натягом на ведущуюили на веломук) 2 части. Свободная и последовательная установка относительно тонких фрикционных элементов позволяет существенно увеличить плошадь поверхностей трения фрикционного устройства, соответственно и площадь, на которой происхолят процессы десорбции пленки жидкости и механического трения. Промежуточные фрикционные элементы 5 имеют сквозные пазы Н-образной формы, при этом пазы 8 соседних промежуточных элементов 6 могут быть выполнены прямоугольной формы. Пазы прорезаны перпендикулярно поверхностям трения 1 и 11. 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 Сквозные пазы 7 и 8 выполнены на равных расстояниях друг от друга и от внешних, внутренних краев )рикционных элементов, причем расстояние между соседними сквозными пазами меньше наибольшего расстоВ области пазов промежуточньх фрикционных элементов на поверхностях соселних фрикционных элементов происходят процессы адсорбции пленки жидкости. Свободная и последовательная установка, имеющая сквозные пазы, относительно тонких фрикционных элементов позволяет су)цественно увеличить площадь поверхностей, адсорбирующих жидкость. яния между ступенчдтыми торцами лк)бого паза. Благодаря этому фрикционные элементы всегда имеют общие сквозные щели Окна) 9, образованные частями сквозных пазов 10 и 11.При взаимном повороте промежутоцных свободных фрикционных элементов вокруг оси вращения размеры сквозных целей 9 изменяются, при этом пленкообразуюшдя и охлаждающая жидкость, находящаяся в частях сквозных пазов 10 и 1 каналов подвода изменяет направление движения. Части сквозных пазов 10 и 11, образующих сквозные щели в соседних фрикционных элементах, имеют скошенные торцы 2 и 13. Скосы 14, выполненные на торцах 12 и 3 частей сквозных пазов 1 О и 11, предназначены для улучшения условий регулировдни 5 тос 11 цины п,)сики жидкости нс) п 01)ерхностях трения 1 и 1 за счет отбрдсывани жидкости при выходе ее из щелей 9. ля подвода пленкообразукццей и охлаждающей )килкос ги в ведупей или ведомой цдст, имееются ряд сквозн 11 х отверстий 15, которые нри выполнении устройства мокрого типа могут оыть выполнены в виде несквоз- Н Ы Х Р Д Л И Д 51 Ь Н Ы Х К Д Н 51 Л О В.срикционное устройс) во работает следующим о)разом.В выклюцснном состонии последователь. но сослинснныс промсжутоцньи фрикционныс элементы 5 и 6 удерживаются благодаря большой поверхности капиллярными силами (д во фрикционном устройстве по фиг. 1 и силами, возникакнцими пол действием определенного предварительного натяга) на велущихНли ведомых 2 частях фрикционного устройства. Поэтому при увеличении количества последовательно соединенных промежуточных фрикционньх элсментов 5 и б потери энергии в выключенном фрикционном устройстве не увеличиваются. Гослеловательно соединенные промсжуточныс )рикционные диски, лджс случайно оторвдвшись друг от друга, вновь сосдиняк)тся вместе, благодаря стремлению к минимуму поверхностной энергии. Сквозныс отверстия 15 и сквозные пазы 7 и 8 обеспечивают доставку плснкообразую)цей и охлажлдющсй жидкости на поверхнс)сти 1 и 11 благодаря наличию шелсй с).При вклк)цении фрикционного устройства свооодныс 4 ррикционныс элс менты легко трогаются с места.Г 1 роисходит это несмотря на то, что коэффициент трения покоя больше коэффшиентс 1 трен и 5 движения, 51 Олд Голд р 5 Томх, что лля вылдвливдня избыточной жидко ти. ндхОлцейс 51 между поверхностми рсния (как 1, так и 11), требуется з 1)дчительнос время. Г 1 оскольку промежуточные фрикционные элементы 5 и 6 удерживаются кд 1109555 1 О (5 О 5 ЗО 35 пиллярными силами вместе, величина холостого хода при вклк)чении фрикционцого устройства увеличивается незначительно с увеличением количества свободных фрикццоццьх элементов. При буксовании во включенном состоя. ции моменты сил трения на противополож. цых поверхностях трения промежуточного фрцкциоццого элемента, при отсутствии моментов сил инерции этого свободного эле. мента, всегда одинаковы М = М, а сам .промежуточный фр РКционцый элемент и меет среднюю скорость по сравнению со скоростями фрикционных элементов, взаимодействующих с ним по поверхностям 1 и 11. Механизм этого явления состоит В следу- ЮЦРМ.ВРЛРчин 1 моментов сил трения М 1 =,ЛГГ определяются в основном, толщинами пленок жидкости на поверхностях трения 1 и 11. Толщина пленки жидкости зависит от скоростей десорбции жидкости на этих цовсрхнОсг 51 х и ГДсорб 1)иРГ жидкости на ГОВРГ)хностях В области пазов соседних фрикццоццых элементов. При увеличении, например, момцта трения М, уменьшается скорость скольжения промежуточного Ч) рикциоц ного э,1 мс)гга цо 1 Оверхцостии увели 1 ивастся скорость скольжения по поверхности 11. 1 м меньше момент инерции свободного фрикциоццого элемента, тем быстрее умецьц 11 т 5 скорость скольжения НО 111)верх. ности 1 и увеличивается скорость скольжццц цо по)зсрхности 11. Уменьшение скорости скольжения промежуточного фрикшоццого элемеВга по поверхности 1, происходяцсе под дейстием увеличив)ГоГцсгося мс)мента трения М происходит и В следГНИизлспеция скорости вращения сосед- ЦС) Г 1 РОМЕЖУТОЧНОГО фРИКЦИОНП 010 35 Р- лРН 1 а, взаимодействующего с рассматриваемым цо поверхности 1. Увеличение скори скольжения по поверхности 11, при нсизмсНом моменте трения МГГ, ВьзыВаст увеличение мощности сил трения ца этОЙ НОВрхпГ)сти, а потому увеличсние ко 1)ог 1 дссорбциц жидкости ца ней. 1 аким Образом, Гга поверхности 1 трения усили Ва ется и ротека)гие процесса, способствующего уменьшению толщины жидкости на ней и увеличению момента трения М. Поскольку пв 1 увеличении скорости поворота потока жидкости сопротивление протеканию жид КОи уВсличиБастся, то уменьшсцце скй- ростР скогпжеци 51 ГГО НОВерхцОГ."и 1 ВызыВаЕ. УМЕЦЬШСЦИЕ СОПРОтЦВЛРЦИЯ ПРОтСКанню жидкости через щели 9 к поверхности 1, а ъвеличснис скорости скольжени 51 по НО- црхцости 11 вызывает увеличение сопротпГНР протеканию жидкости через и;ели 9 к поверхности 11. Таким образом, на пои рх- НГ)ст 1 1 начинает поступать большее количес"во жидкости, чем ца поверхность 11,Поступлени)о большего количества пленкообразующей и охлаждак)1 цей жидкости на поверхность 1 способству 01 также скось 1 14, выполщ.ццые ц пазах фрикциончого элемента, контактирук)щего с рассматриваемым и ромежуточ и ы м Гр рики ионны м элементом по поверхцсхсти 11, которые цри увеличении скорости скольжения по этой поверхности, способствуют увеличению количества жидкости, поступающей на поверхность 1 (они отбрасывают жидкость к поверхности 11. Следовательно, ца поверхности 1 скорости процессов адсорбции становятся больше, чем на поверхности 1, и поэтому ца поверхщ)сти 1 начинает прогскат 1 более интенсивный процесс увеличения толщины пленки жидкости, чем ца поверхности 11, Толщина пленки жидкости, определяемая скоростя) ми адсорбции и десорбции, на поверхностиначинает увеличиваться, а ца поверхности 11 ачицает уменьшаться, вызывая одновременное уменьшение момента трения МГ и увеличение момента трения М)Г, препятствуя превышению одного момента цад дру Ил. Таким образом, мощности и работы сил трения ца Всех поверхностях трения последовательно соединенных промежуточных фрикциоццых элементов имеют тенденцию к Вы рации ва ни ю, что обеспечивает Гов ыце;Гие износостойкости фрикционных элелРтов. При полном иТирании пленки жидкости на одной из поверхнГ)стей трения, например между ведуцим диском 3 и промежуто Ным фрикциоццым элементом 5, работа остальных промежуточных элементов Обе 11 чсца, при этом появление нежелателыых явлений, в частности автоколебаний, исключено. При истирации пленки жидкости на поверхностях трения значительная часть эчерги, затрачивается на отрыв жидкости от поверхности, при этом незначительная часть энергии переходит в тепло, поглощаемое тонкими свободными фрикционными элементами, Выделе)РГР тепла происходит, в основном, при протекании процессов адсорбции на поверх)юстях в области пазов соседних фрикциоццых элементов, цри этом значительное количество тс цла поглощается избыточной жидкостью, омывакнцей поверхности при протекании Ре в пазах. Поэтол 1 у решак)щук) роль при повышении изцосост)Йкости Окззь Бс)ст ъВР Гичецця 51 площадь поверхностей трения. Ул)еньц)ецца 5 толщина цролРжуточцых фрцкционных элеме 1 пов цс игр)ет, схц(стВРн пои рг)ли дл 5 УмсньшРЦИ 51 ИЗЦГ)СОСТОЙКОСРГ Вс.ДГТВИЕ ЗНЗЧИТРЛЬ- ного увеличения площади поверхности трения.;:сги же фрикционцоГ )стройс)во содержит НГ)с,ц.довательно сОРлицсццые сВОООд ные фрикциоццыР элемРнты. тО резкОР нарагани момента сил трения ца одной изповерхностей трения вызывает значительные силы инерции соседних свободных элементов, противоположные по направлению, но не вызывает значительного пикования момента, передаваемого последовательно срединенными фрикционными элементами,5 поскольку этот момент определяется наименьшей из величин моментов трения, что улучшает работу устройства в конце буксования.Лучшие технико-экономические показа О тели предлагаемого фрикционного устройства обусловлены невысокими величинами удельных работ и мощностей трения, обеспечиваемыми большой величиной площади трущихся поверхностей, что позволяет применять сталь в качестве материала фрикционных элементов и уменьшить стоимость фрикционных устройств, охлаждаемых жидкостью на 30-60%, поскольку необходимость в специализированных производствах фрикционных элементов со специальными фрикционными накладками отпадает. Уменьшаются сроки проектирования.Использование изобретения по сравнению с базовым объектом - фрикционным устройством трактора ТЗЗО-повысит надежность устройства, так как уменьшится износ фрикционных элементов, снизятся динамические нагрузки на детали устройства за счет сглаживания пиковых моментов в процессах буксования и включения, кроме того, повысятся его технико-экономические показатели.1109552 г едактор Н, Лазаренкоаказ 5633/24ВНИИПИ 7 осупо делам113035, Москва,филиал ППП Пать Сос гавГехредТираждарственнизобретеЖ - 35,нт, г. У итель В. РозановИ Верес Кор3одого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4жгород, ул. Проектн ктор И.Мускаснос