ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ленточно-колодочный тормоз

Классы МПК:F16D49/08 в виде ленты, охватывающей барабан углом охвата приблизительно 360° 
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа (UA)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-06-21
публикация патента:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок. Тормоз содержит тормозной шкив на валу и тормозную ленту с установленными на ее набегающей и сбегающей ветвях с переменным шагом фрикционными накладками, привод управления канатной системой накладок и механический привод тормозом. Фрикционные накладки соединены на ветвях ленты между собой канатами различной жесткости, пропущенными через отверстия в ленте. Канаты обеспечивают независимое перемещение фрикционных накладок на ветвях ленты. На ветвях тормозной ленты на длине перемещения накладок выполнены углубления, в которые установлены втулки, имеющие на своих концах сплошные утолщения, выполненные в виде блоков, огибаемых участками канатов, и прижимаемые сверху усиками. Канат набегающей ветви выполнен в виде замкнутого контура. Участки каната набегающей ветви заведены в объемы неподвижных втулок, находящихся в начале и в конце набегающей ветви ленты. На сбегающей ветви ленты канат выполнен в виде незамкнутого контура с независимыми концами. Достигается повышение эффективности фрикционных узлов тормоза путем статическо-динамического перераспределения удельных нагрузок в их парах трения на набегающей и сбегающей ветвях тормозной ленты. 1 з.п. ф-лы, 10 ил. ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911

Рисунки к патенту РФ 2460911

ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок.

Известен ленточно-колодочный тормоз с подвижными фрикционными накладками, который содержит отдельные неподвижные накладки в начале набегающей ветви тормозной ленты, на середине ленты и в конце сбегающей ветви ленты, причем между неподвижными накладками находятся подвижные накладки, которые в своей верхней части по их ширине имеют разрезы, насаженные в Г-образные пазы ленты, при этом подвижные накладки имеют возможность перемещения относительно внутренней поверхности ленты и рабочей поверхности шкива, а на набегающей и сбегающей ветвях ленты расположено неодинаковое количество подвижных накладок, связанных между собой пружинами различной жесткости [1, аналог]. Недостатком является то, что не обеспечивается четкое перераспределение удельных нагрузок между двумя металлическими фрикционными элементами, т.е. лентой и шкивом, при работе тормоза.

Известен ленточно-колодочный тормоз с секционными фрикционными накладками на тормозной ленте, в котором по ее краям и во фрикционных накладках выполнены совпадающие радиальные отверстия, которые в теле накладок переходят во взаимно перпендикулярные отверстия длинной на одну треть их ширины и расположены на высоте допустимого износа рабочих поверхностей накладок, и при этом через систему отверстий пропущены канаты, огибающие блоки, установленные на наружной поверхности тормозной ленты, а со стороны набегающего участка ленты концы каната заведены в ее стопорную планку, со стороны же сбегающего участка ленты канат огибает боковую поверхность последней фрикционной накладки секции. При этом в парах трения "накладка-шкив" и "накладка-лента" достигается динамическое выравнивание удельных нагрузок за счет перемещения накладок в секциях с помощью полиспастных систем, имеющих разную жесткость канатов на ветвях тормозной ленты [2, прототип]. Предложенное техническое решение позволяет регулировать удельные нагрузки только на участках тормозной ленты между накладками секции.

По сравнению с аналогом и прототипом предложенное техническое решение имеет следующие отличительные признаки:

- одновременное использование двух пар трения "накладка-шкив" и "накладка-лента", и при этом рабочие поверхности металлических фрикционных элементов имеют одинаковую шероховатость;

- использование канатов с различной жесткостью на ветвях тормозной ленты не только в качестве крепежных элементов для накладок, но и как участков для их перемещения;

- возможность не только статического выравнивания удельных нагрузок по ветвям тормозной ленты, но и динамического их перераспределения между накладками на ветвях тормозной ленты;

- возможность регулирования по периметру тормозной ленты натяжения замкнутого и незамкнутого контуров канатов с помощью специального устройства по мере износа рабочих поверхностей фрикционных накладок;

- выполнение роли упругих элементов контурами канатов, обеспечивающих снижение низкочастотных колебаний фрикционных накладок, находящихся на ветвях тормозной ленты.

Задача изобретения - повышение эффективности фрикционных узлов тормоза за счет статическо-динамического перераспределения удельных нагрузок в их парах трения на набегающей и сбегающей ветви тормозной ленты.

Поставленная цель достигается тем, что на ветвях тормозной ленты на длине перемещения накладок выполнены углубления, в которые установлены втулки, прижимаемые сверху усиками и имеющие на их концах сплошные утолщения, выполненные в виде блоков, огибаемых участками канатов, и при этом весь канат набегающей ветви выполнен в виде замкнутого контура, а его участки заведены в объемы неподвижных втулок, находящихся в начале и в конце набегающей ветви ленты, а в объеме последней из них участки канатов набегающей и сбегающей ветви соединены между собой, и при этом на сбегающей ветви ленты канат выполнен в виде незамкнутого контура с независимыми концами. При этом в парах трения тормоза "накладка-шкив" и "накладка-лента" достигается натяжение контуров канатов за счет того, что независимые концы канатов через ролики с неподвижными осями присоединены к неподвижным штырям поворачиваемого кулачка, выполненного за одно с рукояткой управления натяжением контуров канатов, обеспечивающих перемещение фрикционных накладок на ветвях тормозной ленты относительно рабочей поверхности тормозного шкива для динамического выравнивания удельных нагрузок во внешних и внутренних парах трения тормоза.

На фиг.1 показан общий вид ленточно-колодочного тормоза; на фиг.2, 3, 4 проиллюстрированы этапы компоновки накладок на дуге обхвата тормозной ленты; на фиг.5 показана тормозная лента с компоновкой фрикционных накладок на набегающей и сбегающей ее ветви с основными и дополнительными подрессорными оттяжками; на фиг.6 - поперечный разрез А-А фрикционного узла на фиг.1; на фиг.7 - поперечный разрез Б-Б подвижной втулки на фиг.5 (без участка тормозной ленты); на фиг.8 - поперечный разрез В-В неподвижной втулки на фиг.5 (без участка тормозной ленты); на фиг.9 - вид Г узла «канат-втулка-лента» на фиг.5; на фиг.10 - канатное натяжное устройство.

Условные обозначения: ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 - угловая скорость тормозного шкива SH, S C - натяжение набегающей (I) и сбегающей (II) ветви тормозной ленты; Р - усилие на рукоятке управления натяжным устройством контуров канатов.

Ленточно-колодочный тормоз содержит шкив 1 с ребордами 2, закрепленный на валу 3 механизма. Тормозная лента 4 своей набегающей ветвью (I) крепится к опоре 5, а сбегающей ветвью (II) - к рычагу управления 6 тормозом. На тормозной ленте 4 расположены подвижные фрикционные накладки 7 с рабочей 8 и нерабочей 9 поверхностями, которые устанавливаются на ее ветвях с разным постоянным шагом следующим образом.

При определении расчетным путем рационального количества фрикционных накладок 7, устанавливаемых с разным постоянным зазором на набегающей (I) и сбегающей (II) ветвях тормозной ленты, определяют коэффициент взаимного перекрытия контактирующих поверхностей отдельно для каждой из ее ветвей. Поскольку коэффициент взаимного перекрытия пропорционален произведению площадей контактирующих поверхностей трения, то отношение ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 равно отношению удельных нагрузок, возникающих на набегающей (I) (рН) и сбегающей (II) (рС) ветвях тормозной ленты. Таким образом, по величине отношения ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 можно определить, на сколько больше фрикционных накладок необходимо установить на набегающей ветви (I) ленты 4, чем на сбегающей (II).

Первый этап заключается в таком размещении фрикционных накладок по рабочей длине тормозной ленты, которое позволяет однозначно наметить границу ее набегающей и сбегающей ветвей. Согласно фиг.2 на концах тормозной ленты 4 устанавливаем фрикционные накладки (а) и (в), а также одну накладку (б) в ее средней части, половины которой относятся к концу набегающей (I) и началу сбегающей (II) ветвей ленты 4. Установка фрикционной накладки (б) в средней части ленты 4 связана с тем, что при замыкании тормоза рабочая поверхность именно этой накладки первой начнет взаимодействовать с рабочей поверхностью тормозного шкива 1.

Второй этап заключается в определении величины постоянного шага между торцами фрикционных накладок (а) и (б) на набегающей ветви (I) тормозной ленты 4. Сначала согласно фиг.3 определяют центральный угол ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 между торцами накладок (а) и (в). Для этого используют зависимость вида ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 , где l - расстояние по дуге ленты 4 между торцами накладок (а) и (в); D - диаметр тормозной ленты [D=dШ+2h H); dШ - диаметр тормозного шкива; hH - толщина фрикционной накладки 7. В дальнейшем пользуются значением произведения ширины фрикционной накладки 7 на количество накладок (n), которые будут размещены на угле ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 1. После чего от общей длины l набегающей ветви (I) ленты 4 отнимают длину, которую занимает намеченное количество накладок (n). Для распределения длины, которая осталась для постоянных зазоров между фрикционными накладками (ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ) для набегающей ветви ленты, используем зависимость вида ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 , где lH - длина набегающей ветви ленты; b H - ширина фрикционной накладки (ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 ). На этом второй этап заканчивается.

Третий этап заключается в определении величины постоянного шага между торцами фрикционных накладок (в) и (б) на сбегающей ветви (II) тормозной ленты, который определяется из формулы ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 где lC - длина сбегающей ветви ленты с (m) накладками на ней.

Третий этап ничем существенным не отличается от второго этапа. Используется зависимость (1), в которой ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 1=ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 2, а также выражение (3), в которое необходимо подставлять вместо n обозначение m (количество накладок на сбегающей ветви (II) тормозной ленты 4 (фиг.4). На этом третий этап завершается.

На фиг.5 проиллюстрирован пример компоновки накладок на дуге обхвата тормозной ленты и ее основные и дополнительные подрессорные оттяжки. При этом величина постоянного зазора между фрикционными накладками (б) сбегающей ветви (II) тормозной ленты 4 намного больше, нежели величина постоянного зазора между накладками (б) ее набегающей ветви (I).

В связи с тем, что весовая нагрузка на сбегающую ветвь (I) тормозной ленты 4 увеличилась на величину отношения ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 для ее быстрого отвода от тормозного шкива 1, а также обеспечивая поддержание постоянного зазора между парами трения тормоза, наряду с основными подрессорными оттяжками 10 применяют дополнительную 11.

Таким образом, для целенаправленного статического перераспределения удельных нагрузок между набегающей и сбегающей ветвями тормозной ленты с учетом ее эксплуатационной возможности необходимо правильно определить расчетным путем количество фрикционных накладок, приходящихся на набегающую и сбегающую ветви тормозной ленты, и установить величины постоянных зазоров между накладками.

При этом под нерабочей поверхностью 9 каждой накладки 7 расположены армирующие стержни 12 и пластина 13, простирающаяся под ними и охватывающая их своими боковыми стенками. Снизу, заподлицо боковой стенки пластины 13 и под ней выполнены два продольных отверстия 14 в каждой фрикционной накладке 7. Аналогичные отверстия 15 выполнены на поверхности тормозной ленты 4 возле ее впадин 16, являющихся своего рода ограничителями перемещения фрикционных накладок 7 по рабочей поверхности тормозной ленты 4. Кроме того, наличие меньшего количества впадин 16 на сбегающей ветви (II) ленты 4 делает данный участок податливей. Оси центров отверстий 14 и 15 выполнены в виде правого и левого рядов, совпадают в двух плоскостях.

Во впадины 16 тормозной ленты 4 устанавливаются на начале и конце ее набегающей ветви (I) неподвижные втулки 17, а на всех остальных участках ленты 4 - подвижные втулки 18, имеющие на утолщенных концах желоба 19. Крепятся втулки 17 и 18 с помощью усиков 20, являющихся одним целым с телом тормозной ленты 4.

В замкнутый контур каната 22 набегающей ветви (I) тормозной ленты 4 входят желоба 19 подвижных втулок 18 и отверстия 14 фрикционных накладок 7, а также объемы 21 неподвижных втулок 17, в которых находятся участки каната 22. По всему объему 21 неподвижной втулки 17, находящейся на границе между ветвями (I и II) тормозной ленты 4, участок замкнутого контура каната 22 соединен с участком незамкнутого контура каната 23. Последний простирается под сбегающей ветвью (II) тормозной ленты 4, и к нему относятся кроме перечисленных выше участков для замкнутого контура еще и участки канатов 23 между подвижными втулками 18 и торцами фрикционных накладок 7. Два конца 24 и 25 незамкнутого контура каната 23 сбегающей ветви (II) тормозной ленты 4 огибают ролики 26, находящиеся на неподвижных осях 27, а затем крепятся к штырям 28 кулачка 29, который связан с рукояткой управления 30 устройством для регулирования натяжения замкнутого 22 и незамкнутого 23 контуров канатов (I и II) тормозной ленты 4. Устройство расположено на панели 31.

В процессе работы ленточно-колодочного тормоза внутренняя поверхность тормозной ленты 4 и нерабочие поверхности 9 фрикционных накладок 7 образуют внешние пары трения, а рабочие поверхности 8 накладок 7 с рабочей поверхностью шкива 1 - внутренние пары трения.

Ленточно-колодочный тормоз работает следующим образом. При нажатии на рычаг управления 6 происходит замыкание тормоза. При этом тормозная лента 4 с накладками 7 взаимодействуют с рабочей поверхностью тормозного шкива 1 своей средней частью дуги обхвата, после чего фронт взаимодействия распространяется на набегающую ветвь (I) ленты 4 и сбегающую ее ветвь (II). В то же время в парах трения "рабочая поверхность 8 накладки 7 - рабочая поверхность тормозного шкива 1" возникает сила трения ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 , основным слагаемым которой является динамический коэффициент трения скольжения (fC). Кроме того, между внутренней поверхностью тормозной ленты 4 и нерабочей поверхностью 9 накладки 7 возникает сила трения покоя FП. При этом необходимо учитывать тот факт, что чистота внутренней поверхности тормозной ленты 4 отвечает чистоте поверхности тормозного шкива 1, а рабочая 8 и нерабочая 9 поверхности накладок 7 перед их установкой на ленту 4 обработаны и имеют одинаковую шероховатость. В какой-то момент времени торможения с увеличением прикладываемого усилия к рычагу управления 6 суммарные силы ленточно-колодочный тормоз, патент № 2460911 и FП в накладках 7 преодолеют силы сопротивления, действующие на участках замкнутого 22 и незамкнутого 23 контуров канатов в системе отверстий 14 накладок 7 и отверстий 15 в ленте 4, в желобах 19 втулок 18 и взаимодействия их наружных поверхностей с поверхностями впадин 16 и усиков 20 на тормозной ленте 4, что и вызывает вращение втулок 18 и, как следствие, перемещение фрикционных накладок 7 на ветвях I и II тормозной ленты 4. Последнее будет способствовать динамическому перераспределению удельных нагрузок в парах трения ленточно-колодочного тормоза и, как следствие, остановке тормозного шкива 1, что способствует размыканию внутренних пар трения тормоза.

В процессе торможений участки замкнутого 22 и незамкнутого 23 контуров канатов растягиваются, что приводит к их удлинению и, как следствие, провисанию накладок 7. В этом случае с помощью рукоятки управления 30 и обеспечивается натяжение замкнутого 22 и незамкнутого 23 контуров канатов, что и способствует полному прилеганию нерабочих поверхностей 9 накладок 7 к внутренней поверхности ленты 4. При последующем использовании тормоза стадии торможения повторяются.

Таким образом, применение ленточно-колодочного тормоза позволяет повысить эффективность торможений за счет создания сопротивления перемещению накладок по ветвям тормозной ленты относительно рабочей поверхности шкива и внутренней поверхности ленты, перераспределяя и выравнивая при этом удельные нагрузки на дугах обхвата тормозной ленты и способствуя тем самым почти равномерному износу рабочих и нерабочих поверхностей накладок.

Источники информации

1. Патент России 2263832 C2, МПК7 F16D 49/08 от 10.11.2005 г. [аналог].

2. Заявка на патент России № 2009138645/11 от 19.10.2009 г. [прототип].

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Ленточно-колодочный тормоз, содержащий тормозной шкив на валу и тормозную ленту с установленными на ее набегающей и сбегающей ветвях фрикционными накладками с переменным шагом, увеличивающимся от набегающей к сбегающей ветви ленты, соединенными на ветвях ленты между собой канатами различной жесткости, пропущенными через отверстия в ленте, расположенные на ее краях, и во фрикционных накладках по их ширине, обеспечивающие их независимое перемещение на ветвях ленты, а также привод управления канатной системой накладок и механический привод тормозом, отличающийся тем, что на ветвях тормозной ленты на длине перемещения накладок выполнены углубления, в которые установлены втулки, имеющие на своих концах сплошные утолщения, выполненные в виде блоков, огибаемых участками канатов, и прижимаемые сверху усиками, при этом весь канат набегающей ветви выполнен в виде замкнутого контура, а его участки заведены в объемы неподвижных втулок, находящихся в начале и в конце набегающей ветви ленты, а в объеме последней из них участки канатов набегающей и сбегающей ветви соединены между собой, и при этом на сбегающей ветви ленты канат выполнен в виде незамкнутого контура с независимыми концами.

2. Ленточно-колодочный тормоз по п.1, отличающийся тем, что в парах трения тормоза "накладка-шкив" и "накладка-лента" достигается натяжение контуров канатов за счет того, что независимые концы канатов через ролики с неподвижными осями присоединены к неподвижным штырям поворачиваемого кулачка, выполненного заодно с рукояткой управления натяжением контуров канатов, обеспечивающих перемещение фрикционных накладок на ветвях тормозной ленты относительно рабочей поверхности тормозного шкива для динамического выравнивания удельных нагрузок во внешних и внутренних парах трения тормоза.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2460911

patent-2460911.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс F16D49/08 в виде ленты, охватывающей барабан углом охвата приблизительно 360° 

Патенты РФ в классе F16D49/08:
устройство и способ выравнивания удельных нагрузок в парах трения ленточно-колодочного тормоза буровой лебедки -  патент 2521138 (27.06.2014)
ленточно-колодочный тормоз буровой лебедки с многопарными узлами трения -  патент 2513964 (20.04.2014)
ленточно-колодочный тормоз с комбинированной лентой буровой лебедки -  патент 2513959 (20.04.2014)
способ определения эксплуатационных параметров при квазилинейной закономерности их изменения в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок -  патент 2507423 (20.02.2014)
способ электродинамического установления закономерностей изменения эксплуатационных параметров металлополимерных пар трения ленточно-колодочных тормозов буровой лебедки -  патент 2502900 (27.12.2013)
способ стабилизации эксплуатационных параметров ленточно-колодочных тормозов буровых лебедок с неподвижными накладками на тормозной ленте -  патент 2489619 (10.08.2013)
многоступенчатый ленточно-колодочный тормоз с парами трения скольжения и качения -  патент 2467219 (20.11.2012)
ленточно-колодочный тормоз с охлаждением -  патент 2446327 (27.03.2012)
устройство и способ выравнивания удельных нагрузок в двухступенчатом ленточно-колодочном тормозе -  патент 2432511 (27.10.2011)
ленточно-колодочный тормоз с секционными фрикционными накладками на тормозной ленте -  патент 2432510 (27.10.2011)




Наверх