Диски колесного тормоза
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к дискам колесного тормоза. Диски колесного тормоза расположены по обеим сторонам на корпусе колеса рельсового транспортного средства и закреплены с помощью сквозных болтов. Головка каждого сквозного болта находится внутри раззенковки одного диска колесного тормоза и навинченная на сквозной болт гайка находится внутри раззенковки другого диска колесного тормоза, опираясь прямо или опосредованно соответственно на донную часть раззенковки. Каждая раззенковка имеет доходящее до донной части поднутрение. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к дискам колесного тормоза согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
В известных колесах рельсового транспортного средства присоединенные по обеим сторонам к корпусу колеса диски колесного тормоза закреплены с помощью большого количества распределенных по периметру сквозных болтов, причем они проходят корпус колеса и со своей соответствующей головкой находятся в раззенковке одного диска колесного тормоза и с навинченной гайкой в раззенковке другого диска колесного тормоза. Соединение дисков колесного тормоза в корпусе колеса может осуществляться в области ступицы колеса, диска колеса или обода колеса.
В мощных, современных дисках тормозного колеса осуществлялось прямое болтовое соединение обоих дисков колесного тормоза к диску колеса. При конструктивном решении болтового соединения преследуется максимально возможная длина болта, что достигается с помощью применения втулок под головкой болта, соответственно, под головкой болта и гайкой.
Также известно, применение вместо втулок или дополнительно упругих зажимных шайб в форме тарельчатых пружин, которые служат улучшению упругости затянутых деталей для компенсации обусловленных торможением деформаций соединенных болтами деталей, а также мгновенно возникающих ударов.
Однако это полезное действие реализуется за счет отрицательных эффектов, которые могут значительно сокращать срок службы соединения. Так при применении упругих зажимных шайб умножается число свинченных стыков и, таким образом, возможные установочные объемы.
Кроме того, упругие зажимные шайбы ограничивают температуру применения дисков колесного тормоза, так как упругие зажимные шайбы не должны нагреваться выше допустимой для них температуры. В противном случае они теряют свое пружинящее действие и снижают срок службы болтового соединения. Применение упругих зажимных шайб ведет также к увеличению числа подлежащих монтажу конструктивных элементов, вследствие чего существенно повышается риск некачественных монтажных работ.
Далее применение упругих зажимных шайб требует относительно большого диаметра раззенковки, что ограничивает возможности применения жестких или гибких металлокерамических накладок с небольшими элементами трения, в частности, так как элементы трения могут зависать на краю отверстия и разрушаться.
Для минимизации диаметра отверстия ранее уже предлагалось вставлять в раззенковку запрессовываемые гильзы, однако в этом случае тормозной диск может термически нагружаться только незначительно, поэтому эта конструкция не оправдала себя на практике, т.е. не утвердилась.
Наряду с собственным болтовым соединением большинство дисков колесного тормоза имеют элементы для центрирования на корпусе колеса, например, в форме втулок, зафиксированных в сквозных отверстиях корпуса колеса, которые соответственно имеют образованные в форме цапф концы, которые входят в зацепление с канавками фрикционных дисков.
В принципе диаметр каждой раззенковки должен выполняться по возможности небольшим, причем он должен быть такой величины, чтобы мог вводиться инструмент для затяжки болтового соединения, соответственно, при применении указанных упругих зажимных шайб они могли бы расширяться. При небольшом отверстии на поверхности трения должно оказываться по возможности незначительное отрицательное воздействие на фрикционные свойства, и зависание элементов накладки должно предотвращаться.
Дно раззенковки, как правило, выполнено по возможности с высокой жесткостью, т.е. толщина дна в отношении к диаметру сквозного отверстия соответствующего диска колесного тормоза выбирается больше. При этом отношение половины разности диаметра цилиндрической раззенковки и сквозного отверстия к толщине дна при соединении без упругих зажимных шайб, соответственно, пружинящих элементов предпочтительно меньше 1, благодаря чему достигается жесткая поверхность прилегания, которая практически не может прогибаться.
При торможении соответствующий диск колесного тормоза вследствие нагревания на поверхности испытывает коробление в поперечном сечении, которое ведет к растягивающей нагрузке сквозного болта. При обычном исполнении с жестким дном при нагрузке непосредственно на болт действует дополнительная сила, которая определяется деформированием и длиной захвата болта. Коробление может быть таким большим, что отрывается поверхность прилегания, с которой диск колесного тормоза прилегает к корпусу колеса. Наряду с силой растяжения, возникающей вследствие коробления, возникающее в ходе торможения, соответственно, вследствие собственных напряжений чашеобразное искривление/экранирование диска колесного тормоза вызывает также дополнительную силу, действующую на сквозной болт.
В основе изобретения лежит задача такого усовершенствования дисков колесного тормоза соответствующего роду вида, что при оптимизации поверхности трения повышается срок службы сквозных болтов и, таким образом, в целом повышается надежность в работе колеса рельсового транспортного средства.
Эта задача решена посредством дисков колесного тормоза, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения.
С помощью изобретения улучшается, т.е. повышается упругость соединенных болтами конструктивных элементов, благодаря чему существенно уменьшается нагрузка на болты и продлевается срок службы сквозных болтов, не имея недостатков, присущих применению упругих зажимных шайб или других элементов.
Диаметр отверстия раззенковки на поверхности трения может быть, как и прежде очень небольшим и исключительно определяется диаметром головки болта, соответственно, гайки.
Отношение половины разности диаметров раззенковки в области поднутрения и сквозного отверстия к толщине дна может выбираться больше 1, причем толщина дна может преимущественно так уменьшаться, что тепловая и механическая нагрузка на диск колесного тормоза может выдерживаться еще длительное время. Чтобы минимизировать влияние надреза, переход от дна раззенковки к цилиндрической части поднутрения должен осуществляться с помощью выбираемого по возможности большим радиусом.
Как упоминалось ранее, известный диск колесного тормоза коробится при торможении в середине наружу с растягивающей нагрузкой на сквозные болты или происходит чашеобразное коробление/экранирование с растягивающей и изгибающей нагрузкой на сквозные болты. Благодаря изобретению теперь упругое дно может упруго прогибаться и работает в смысле пружинящего элемента. Даже при высоких нагрузках область диска колесного тормоза, соединенная болтами, остается в основном в контакте с корпусом колеса.
Благодаря повышенной упругости значительно уменьшается дополнительная сила на болты и увеличивается срок службы болтов. Вдобавок дополнительная сила, вызванная термическим расширением области болтового соединения, уменьшается благодаря относительно тонкому дну. Таким образом, в целом получается заметное повышение срока службы и повышение надежности в работе.
В остальном изобретение может реализоваться с низкими затратами на изготовление, причем минимизация стоимости достигается за счет того, что можно отказаться от дополнительных конструктивных элементов, как упругие зажимные шайбы или пружинящие элементы.
Далее изобретение отличается тем, что оно может применяться во всех видах дисков колесного тормоза также в сочетании с тормозными накладками с небольшими элементами трения.
По другому аспекту изобретения толщина дна может быть частично уменьшена, причем для этого дно имеет с внутренней или наружной стороны концентрическую выемку.
Другие предпочтительные варианты исполнения изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Примеры осуществления изобретения описываются ниже с помощью приложенных чертежей, на которых представлено следующее:
фиг.1 - частичный вырез колеса рельсового транспортного средства в поперечном сечении,
фиг.2-4 - поперечное сечение примера осуществления предложенного в соответствие с изобретением диска колесного тормоза.
На фигуре 1 в частичном вырезе показано колесо рельсового транспортного средства с корпусом колеса 1, которое имеет простирающийся радиально внутрь диск 10, на котором по обеим сторонам с помощью сквозных болтов 3 закреплены диски колесного тормоза 2. Для установки головки болта 4 с одной стороны и гайки 6 с другой стороны в каждом диске колесного тормоза 2 для каждого сквозного болта 3 предусмотрена раззенковка 6, которая переходит в обращенное к диску 10 сквозное отверстие 12, причем донная часть раззенковки 6 ограничивает дно 9, которое с другой стороны образует поверхность прилегания 11, которая прилегает к диску 10 корпуса колеса 1.
Согласно изобретению каждая раззенковка 6 имеет доходящее до донной части поднутрение 8, которое на стороне, обращенной от корпуса колеса 1, переходит в цилиндрическую область 7, которая образует отверстие для установки для сквозного болта 3, и исходит от поверхности трения 16 диска колесного тормоза 2.
Меньший по отношению к диаметру поднутрения 8 диаметр цилиндрической области 7 выбран по возможности небольшим и исключительно определен предназначенным размером головки болта 4, соответственно, гайки 5 и/или инструмента, с помощью которого может устанавливаться сквозной болт 3.
Как можно видеть на фигурах, переход 13 между дном 9 и стенкой поднутрения 8 сильно закруглен, чтобы исключить, соответственно, минимизировать концентрацию напряжений в надрезе.
В то время как фигура 2 воспроизводит в качестве детали поперечное сечение по диску колесного тормоза 2, как его можно видеть на фигуре 1 в смонтированном состоянии, фигуры 3 и 4 представляют соответственно другой пример осуществления диска колесного тормоза. Здесь дно 9 имеет концентрические выемки 14, 15, которые в показанном на фигуре 3 варианте предусмотрены на внутренней стороне, то есть стороне, обращенной к поднутрению 8, в то время как выемка 15 в виде кольцевой канавки выполнена с наружной стороны в поверхности прилегания 11.
1. Диски колесного тормоза, расположенные по обеим сторонам корпуса колеса (1) рельсового транспортного средства и закрепленные с помощью сквозных болтов (3), причем головка (4) каждого сквозного болта (3) расположена внутри раззенковки (6) одного диска колесного тормоза (2), а навинченная на сквозной болт (3) гайка (4) расположена внутри раззенковки (6) другого диска колесного тормоза (2), опираясь прямо или опосредованно соответственно на донную часть раззенковки, отличающиеся тем, что каждая раззенковка (6) имеет доходящее до донной части поднутрение (8).
2. Диски колесного тормоза по п.1, отличающиеся тем, что отношение половины разности диаметров между поднутрением (8) и сквозным отверстием (12) к толщине дна (9)≥1.
3. Диски колесного тормоза по п.1 или 2, отличающиеся тем, что переход от донной части поднутрения (8) к его стенке скруглен.
4. Диски колесного тормоза по п.1 или 2, отличающиеся тем, что дно (9) на своей стороне, обращенной к поднутрению (8), и/или стороне, обращенной от поднутрения, имеет уменьшение толщины.
5. Диски колесного тормоза по п.1 или 2, отличающиеся тем, что уменьшение толщины образовано концентрической выемкой (14, 15).
6. Диски колесного тормоза по п.1 или 2, отличающиеся тем, что поднутрение (8) на своей стороне, обращенной к сквозному отверстию (12), переходит в цилиндрическую область (7).
