Разжимной механизм тормоза

 

Сущность изобретения: тела качения расположены между штоком и толкателями, каждое из которых контактирует по крайней мере с одной рабочей поверхностью, расположенной на штоке или толкателях и выполненной криволинейной, описанной квадратичной функцией у ах2 + Ьх + с. 3 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 F 16 Р 65/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773374/27 (22) 25.12.89 (46) 30.12.92. Бюл. N. 48 (71) Челябинский государственный технический университет (72) Е,П. Устиновский, Г.В. Савельев, П.П. Сохрин, А,Г. Уланов, P.À. Банников и Г,Н, Сыпченко (56) Заявка Великобритании N 1453693, кл.

F 16 В 51/00, 1976.

Изобретение относится к тормозным устройствам машин, а именно, к конструкции разжимного механизма тормозов, и может быть использовано предприятиями автомобильного, тракторного, подъемно-транспортного и сельскохозяйственного машиностроения.

Цель изобретения — увеличение быстродействия тормоза и снижение энергетических затрат, На фиг, 1 — 3 — варианты выполнения разжимного механизма тормоза.

Раэжимной механизм тормоза содержит приводной шток 1, два толкателя 2 и тела качения 3, расположенные между штоком 1 и толкателями 2.

В конструкции на фиг.1 тела качения 3 закреплены в держателе 4, соединенным с приводным штоком 1 с возможностью вращения вокруг своих осей. На толкателях 2 выполнены дорожки качения 5 криволинейной формы, которые являются рабочими поверхностями толкателей 2, контактирующими с телами качения 3.

В конструкции на фиг.2 тела качения 3 закреплены на толкателях 2 с воэможностью вращения вокруг своих осей. На приводном штоке 1 выполнены две дорожки (54) РАЗЖИМНОЙ МЕХАНИЗМ ТОРМОЗА (57) Сущность изобретения: тела качения . расположены между штоком и тол-кателями, каждое из которых контактирует по крайней мере с одной рабочей поверхностью, расположенной на штоке или толкателях и выполненной криволинейной, описанной квадратичной функцией у = ах + Ьх+ с. 3 ил.

1 качения 5 криволинейной формы, которые являются рабочими поверхностями контакта штока 1 с телами качения 3. v)

В конструкции на фиг.3 на приводном штоке 1 выполнены две дорожки качения 5 криволинейной формы, а на каждом из толкателей 2 имеются дорожки качения 6 прямолинейной формы в виде клина, Каждое из тел качения 3 одновременно контактируют а с приводным штоком 1 по дорожке качения ь )

5 и с одним из толкателей 2 по дорожке е качения 6. Дорожки качения 5 приводного штока 1 сопряжены с цилиндрическими перемычками 7, переходящими в головку 8, Головка 8 служит стопорным элементом для ОС) тел качения 3, которые нормально удержи- 4 ваются между нею и шайбой 9 с помощью упругого элемента 10, зафиксированного относительно приводного штока 1.

Принципиально в конструкции на фиг.3 дорожки качения 6 на толкателях 2 могут быть выполнены также криволинейной формы, как и дорожки качения 5 на приводном штоке 1 при достижении цели изобретения, Однако такая конструкция разжимного механизма в технологическом отношении более сложна (сложность изготовления

1784787

b Ь

Х = — — и Y<>=с ——

2а 4а внутренней криволинейной поверхности) " Тангенс угла а есть производная —" и не имеет достоинства перед конструкцией с оу . дорожками качения 6 прямолинейной фор- представляет собой отношение скорости мы на толкателях 2. поступательного перемещения толкателя к

Принципиально возможно также в кон- 5 скорости поступательного перемещения струкции на фиг.3 выполнить на приводном штока в текущий момент времени; штоке" дорожки качения прямолинейной формы, а на т«олкате«лях — дорожки качения кривоЪйнейной формы. Такая конструкция dy 2ах+Ь разжМмного механйзма сложнее в изготов- 10 лении (трудоемко изготовление внутренней Таким образом, при включении привода криволинейной поверхности) и не имеетдо- тормоза, когда угол а наклона касательной стоинства перед конструкцией с дорожками к криволинейной рабочей поверхности 5 в качения 5 криволинейной формы на,привод- точке контакта с телами качения 3 имеет ном штоке 1 и с дорожками качения 6 пря- 15 наибольшее значение, равное а1 имеет мемолинейной формы на толкателях 2. сто наибольшее отношение скорости постуВзаявляемомобьектедорожки качения пательного перемещения толкателя и

5, являющиеся рабочими поверхностями скорости поступательного перемещения контакта тел качения 3 с контртелом (што- штока. В процессе рабочего перемещения ком или толкателем), выполнены криволи- 20 штока отношение скорости поступательнонейной формы и описаны квадратичной ro перемещения толкателя и скорости поступательного перемещения штока плавно уменьшается в соответствии с законом изу=ах + Ьх с, 2+ Ьх+ менения производной —, достигая наиdx где Х, Y — текущие координаты точки криво- 25 dy линейной поверхности 5; — меньшего значения в конце хода штока, т.е. а,Ь,с — постоянные величины: а.—. О, при Q= Q2 .

В принятой системе координат ось Х В частности, при поступательном пересовпадает с направлением перемещения мещении приводного штока 1 с постоянной, толкателей 2, а ось Y направлена вдоль оси 30 скоростью толкатели перемещаются с перештока 1. менной скоростью, Причем. при включении

Описанная квадратичная функция привода тормоза имеет место наибольшая представляет собой параболу, В общем слу- . скорость перемещения толкателей, плавно чае вершина параболысМещена относи- уменьшающаяся к концу хода приводного тельно начала координат на 35 штока, либо наоборот, Целенаправленное изменение соотношения между скоростями перемещейия штока и толкателей позволило увеличить быстродействие процесса торможения и уменьшить потребный ход тает следую 40 штока, следствием чего является снижение

Разжимной механизм работает следующим образом. При включении приводато мор вода тормо- энергетических затрат в приводном механизме тормоза. за начинается поступательное перемещение приводного штока 1 в направлении к толкате1 а ра лении ктолкате КРоме того, пРи Работе в зоне больших лям 2. При этом шток 1 через тела качения а а е„ия 3 Углов Q имеет место некотоРое Увеличение воздействует на толкатели, поступательное ступательное 45 коэффйциента полезного действия разжимдвижение которых направлено перпендикулярно движению штока приводного механизма шток 1 и толкатели 2 сткими колодками такая конструкция развозвращаются в исходное положение. жимного механизма обеспечивает быстрый фор рабо 50 подвод фрикциа нного эЛемента тормоза к

Вследствие криволинейной формы ра очей поверхности 5 контакта тел качения с контртелу в начальный момент, когда "выбиконтртелом.(штоком или толкателем) угол а Рае с Р Я р ается" гарантированный зазор между наклона касательной в текущей точке кривоточке крив«о- фрикЦйонньТм« "элеМентоМ и контРтелом, т,е. линейной рабочей поверхности линейной р бо р с и 5 к оси Оу когда фрикционный элемент ещ«е не касает55 ся конт тела. К моменту соприкосновения есть величина переменная: угол а уменьша- 55 ся контртела мом нту р о о ке кон фрикционного элемента тормоза с контртеется от величины а1 в начальной точке конлом скорость перемещения тол кателей снитакта тел качения с рабочей поверхностью жается, чем обеспечивается отсутствие соответствующей исходному положению удара «и Динам«ических" нагрузок в тормозе штока, до величины аг в конце хода штока.

1784787 при больш м усилии на толкателях. В тормозах с упругими колодками наблюдается обратный процесс. Таким образом, применение устройства в тормозах транспортных средств позволяет увеличить быстродействие процесса торможения, что повышает безопасность дорожного движения, а также уменьшается при этом потребный ход штока разжимного механизма, что снижает энергетические затраты в приводном механизме тормоза. В частности, при пневматическом приводе тормоза большегрузных автомобилей применение заявляемого устройства позволит уменьшить размеры тормозной камеры и, соответственно, уменьшить расход воздуха при торможении.

В тормозных устройствах с пружинным замыканием, например, в тормозах подъемно-транспортных машин, применение заявляемого устройства обеспечит более быстрый отвод фрикционного элемента от контртела. Кроме того, в этой конструкции не трудно обеспечить примерно постоянное усилие на приводном штоке при возрастающем усилии на толкателях вследствие осадкй рабочей пружины тормоза в процессе растормаживания, что позволит уменьшить размеры приводного устройства и снизить энергетические затраты в приводе, При фиксированном значении углов а1 и аг соответственно в начале и в конце хода штока постоянные а и Ь, входящие в квадратичную функцию, вычисляются по формулам сваг — ctga> а=

Ь

Xzctga< — Х стоаг

Хг — Х1

В формулах Xi и Хг — значения координаты

Х текущей точки рабочей опорной поверхности 5, контактирующей с телом качения 3 соответственно в начале и в конце хода штока, Это есть ни что иное, как линейные размеры рабочей опорной поверхности разжимного механизма в направлении оси

0Х в граничных точках контакта, Постоянная С в квадратичной функции может приниматься произвольно. Выбор величины С определяет координату У0 вершины параболы. В расчетах удобно принимать У0 = О, Откуда

= bÐ

С= —.

4а

При проектировании раэжимного механизма тормоза с рабочей опорной поверхностью, описанной квадратичной функцией, рекомендуется задаться величиной линейного размера Х1 рабочей опорной поверхности механизма в направлении оси ОХ в

5 начале хода штока и значениями углов а1 и

Q2 наклона касательной к оси в начальной и конечной точках контакта тел качения с рабочей опорной поверхностью.

Линейный размер Хг отличается от раэ10 мера Х1 на величину хода толкателя, являющегося технологическим параметром, определяющим ход исполнительного механизма.

При известных значениях Х>, Хг, а> и

15 а однозначно определяются по выше приведенным формулам постоянные а, Ь и с, входящие в квадратичную функцию.

Величина угла аг в конце хода штока назначается из условия получения необхо20 димого соотношения между усилиями на штоке и на толкателях в процессе рабочего торможения. Обычно назначают значение угла аг в пределах аг = 5 — 10 . При переходе за нижнюю границу этого интервала угла

25. черезмерно увеличивается ход штока, при этом возрастают габариты и металлоемкость приводного устройства, повышается расход воздуха или иного рабочего тела, а также снижается быстродействие процесЗО са торможения и КПД разжимного механизма, При переходе эа верхнюю границу указанного интервала угла аг черезмерно воз. растает усилие на штоке, что увеличивает

85 габариты и металлоемкость приводного устройства, При этом также возрастает скорость перемещения толкателей в конце хода штока, что сопровождается увеличением динамических нагрузок в тормозном устройст40 ве.

Отношение тангенсов углов а1 и аг в граничных точках контакта тел качения с рабочей опорной поверхностью характеризует изменение скорости поступательног0

45 перемещения толкателей от начала к концу поступательного перемещения штока, Реко- мендуется принимать аг = 16 — 20, При переходе за нижнюю границу этого интервала черезмерно увеличивается ход штока, при

50 этом возрастают габариты и металлоемкость приводного устройства, повышается расход воздуха или иного рабочего тела, а также снижается быстродействие процесса . торможения и КПД разжимного механизма, При переходе за верхнюю границу указанного интервала угла а1 возрастает ускорение на толкателях, что может привести к значительным динамическим нагрузкам в режимном механизме, 1784787

Формула изобретения

Разжимной механизм тормоза, содержащий приводной шток, два толкателя, установленные с возможностью несамотормозящего взаимодействия рабочими поверхностями с штоком тела качения, расположенные между штоком и толкателями, каждое из которых контактирует по крайней мере с одной рабочей поверхностью, расположенной на штоке или толкателях и выполненной криволинейной,отл ича ю щи йся тем,что,с целью увеличенйя быстродействия и снижения энергетических затрат, упомянутая криволинейная рабочая поверхность описана квадратичной функцией Y = ах + Ьх+ с, где х, у — текущие координаты квадратичной функции, причем ось ОУ проходит через ось штока, ctgQz — ctgQ1 а=

x>ctgQt — x1C tg

6 х2 — xt

Ь

:С= — r

4а

x<, xz — линейные. размеры рабочей поверхности разжимного механизма в направлении оси ОХ в его граничных точках контакта;

15 а>, a2 — углы, образованные касательной к квадратичной функции с осью АУ соответственно в точках опорной поверхности с размерами х>, хг.

1784787

У g „ Григ, 3

Составитель Е;Устиновский

Редактор В.Фельдман Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Заказ 4356 Тираж - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК(IT СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101