Барабанно-колодочный тормоз с термоэлектрическим охлаждением

 

Изобретение предназначено преимущественно для дорожных и строительных машин, а также для транспортных средств, в которых используются барабанно-колодочные тормоза. В данном техническом решении поставлена задача повышения эксплуатационных параметров тормоза и ресурса его пар трения путем интенсификации их охлаждения. Для этого система охлаждения установлена на ободе тормозного барабана 1. в его прямоугольном углублении и снабжена полупроводниковыми элементами с n - и p - типа проводимости. Между собой эти элементы разделены теплоизоляционными вставками и соединены последовательно. На горячем спае полупроводниковых элементов соединение обеспечивается непосредственно поверхностью обода тормозного барабана 1, а на их холодном спае - посредством пластин, на которых расположены теплопроводные ребра. Все вместе эти элементы образуют термобатарею. Предложенное техническое решение имеет высокую эффективность охлаждения, которая повышается с ростом теплонагруженности обода тормозного барабана, так как резко возрастает удельная электрическая проводимость полупроводниковых элементов термобатареи. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к дорожным и строительным машинам, а также к транспортным средствам, в которых используются барабанно-колодочные тормоза.

Известен барабанно-колодочный тормоз, в котором теплопроводные элементы выполнены в виде термоэлементов, состоящих из полупроводниковых стержней с проводимостями n - и p - типов, концы которых установлены с контактом с одной из электропроводных пластин и при этом рабочая поверхность барабана выполнена из материала, образующего горячий спай с противоположными концами полупроводниковых стержней, а внутренняя поверхность полости и стержня относительно накладки и основания электрически изолированы. Данное техническое решение имеет тот недостаток, что процесс охлаждения имеет место только при торможении. Указанное обстоятельство сказывается на эффективности принудительного охлаждения пар трения тормоза.

Предложенное техническое решение по сравнению с аналогом-прототипом имеет следующие отличительные признаки: достигается включение термобатареи сразу после первого включения тормоза, что несвойственно аналогу-прототипу; работают термобатареи постоянно, как при замкнутом так и разомкнутом тормозе (аналог-прототип при включенном тормозе); термоэлектрическое охлаждение обода барабана имеет наибольший эффект по сравнению с аналогом-прототипом; автоматически повышается эффективность охлаждения с ростом теплонагруженности обода тормозного барабана, что нельзя сказать об аналоге-прототипе; простота к надежность конструкции.

Целью настоящего изобретения является повышение интенсивности охлаждения тормозного барабана тормоза, и как следствие, его эксплуатационных параметров и ресурса пар трения.

На фиг. 1 показан фрагмент барабанно-колодочного тормоза с термоэлектрическим охлаждением; на фиг. 2 -вид по стрелке А по стрелке на фиг. 1.

Барабанно-колодочный тормоз с термоэлектрическим охлаждением содержит тормозной барабан 1, тормозные колодки 2 с ребрами к которым к основанию 4 посредством заклепок 5 прикреплены фрикционные накладки 5. Тормозной барабан 1 имеет внутреннюю 6 и наружную 7 поверхности обода. На последней в теле барабана 1 выполнено прямоугольное углубление 8, в которое установлены прямоугольной формы полупроводниковые элементы 9 и 10 с n - и p - типа проводимости. Между собой полупроводниковые элементы 9 и 10 разделены теплоизоляционными вставками 11 и соединены последовательно. При этом теплоизоляционные вставки 11 простираются до внутренней поверхности 6 обода барабана 1, обеспечивая независимую работу правых и левых полупроводниковых элементов 9 и 10. На горячем спае 12 полупроводниковых элементов 9 и 10 соединение обеспечивается непосредственно поверхностью прямоугольного углубления 8 обода барабана 1, а на холодном спае 13 - посредством пластин 14, на которых расположены теплопроводные ребра 15, т.е. электродов. Полупроводниковые элементы 9 и 10 с теплоизоляционными вставками 11, с их горячими 12 и холодными 13 спаями и электродами являются термобатареей. Полупроводниковые элементы 9 и 10 вместе с нижней частью ребер 15 заключены в герметизированный кожух 16, прикрепленный жестко к наружной поверхности 7 обода барабана 1 посредством болтов 17. При этом ребра 15 в своей верхней части проходят через щели 18 в кожухе 16 и теплоизолированы от него посредством специальных элементов 19. теплоизоляционные прокладки 20 делят тормозной барабан 1 на три сектора, на каждом из которых установлено по термобатарее. Количество последних на наружной поверхности 7 обода барабана 1 зависит от его теплонагруженности. Кроме того, барабан 1 теплоизолирован на фланце в месте его крепления к ступице колеса.

Барабанно-колодочный тормоз с термоэлектрическим охлаждением работает следующим образом. При взаимодействии фрикционных накладок 3 тормозных колодок 2 (привод не показан) с внутренней поверхностью 6 обода барабана 1 на их рабочих поверхностях генерируется значительное количество теплоты. Поток теплоты, прошедший через полупроводниковые элементы 9 и 10, передается электродам, от которых рассеивается в окружающую среду. Интенсивность рассеивания теплоты от электродов в окружающую среду зависит т частоты вращения обода тормозного барабана 1. Создаваемый при этом перепад температур T₁ и T₀ между горячим 13 и холодным 14 спаем термобатареи ведет к тому, что на холодном спае 14 возникает термоЭДС, которая при наличии замкнутой электрической цепи создает термоэлектрический ток. Благодаря тому, что концы полупроводниковых элементов 9 и 10 постоянно контактируют с нагретой поверхностью прямоугольного углубления 8 обода барабана 1, разрыва горячего спая термобатареи не происходит. При этом охлаждение обода барабана 1 продолжается до тех пор, пока перепад T₁ и T₀ не станет равным нулю. Аналогичным образом работают и другие термобатареи, установленные на секторах обода тормозного барабана 1. При этом термобатареи работают постоянно, как при замкнутом, так и разомкнутом тормозе. С увеличением количества торможений наблюдается рост температуры горячего спая 13 термобатареи, что ведет к повышению эффективности охлаждения обода тормозного барабана 1, так как резко возрастает удельная электрическая проводимость полупроводниковых элементов 9 и 10.

Предложенное техническое решение позволяет постоянно отводить значительное количество теплоты от пар трения барабанно-колодочных тормозов, что ведет к повышению его эксплуатационных параметров и ресурса пар трения.

Формула изобретения

Барабанно-колодочный тормоз с термоэлектрическим охлаждением, содержащий тормозные колодки с основанием, фрикционными накладками и ребрами, тормозной барабан, систему охлаждения, заключенную в герметизированный объем и имеющую теплопроводные элементы в виде термоэлементов, состоящих из полупроводниковых элементов с проводимостями n- и р-типов, соединенных последовательно, отличающийся тем, что система охлаждения расположена на наружной поверхности обода тормозного барабана, герметизированный объем образован кожухом, полупроводниковые элементы выполнены прямоугольной формы, теплоизолированы между собой, а их концы расположены в теле барабана и образуют с поверхностью обода барабана горячий спай, а холодный спай образован электродами, выходящими наружу герметизированного объема через кожух и теплоизолированными от него, тормозной барабан выполнен из отдельных секторов, теплоизолированных между собой и в месте крепления к ступице колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2