RU2475393C1

RU2475393C1 - Rolling stock disc brake

Info

Publication number: RU2475393C1
Application number: RU2011128425/11A
Authority: RU
Inventors: Марат Иванович Глушко; Евгений Валерьевич Федоров
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-02-20
Also published as: RU2011128425A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to rolling stock brake systems. Disc brake comprises friction unit. Friction unit is composed of radial double-row thrust bearing with medium ring making the brake disc rigidly fitted on mounted axle while two thrust rings make linings. Said linings are pressed to medium ring by levers coupled with brake cylinder. Outer surface of medium ring and inner surfaces of thrust rings have taper grooves to accommodate the balls.

EFFECT: reduced thermal load and wear of disc brake friction pair.

4 dwg

Description

Изобретение относится к тормозным системам подвижного состава железнодорожного транспорта.The invention relates to brake systems of rolling stock of railway transport.

Известны дисковые тормоза пассажирских вагонов Pioneer III (П.С.Анисимов. Тормозное оборудование высокоскоростных поездов. - М.: Железнодорожный транспорт, №2. 2011. - С.72-77.), включающий тормозные диски, тормозные накладки, тормозные цилиндры, башмаки.Known disc brakes for passenger cars Pioneer III (P.S. Anisimov. Brake equipment of high-speed trains. - M.: Railway transport, No. 2. 2011. - S. 72-77.), Including brake discs, brake linings, brake cylinders, shoes.

Недостатками известного дискового тормоза являются выделение значительного тепла при торможении и интенсивное изнашивание фрикционных пар.The disadvantages of the known disc brakes are the release of significant heat during braking and intensive wear of the friction pairs.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является дисковый тормоз пассажирских вагонов (В.И.Крылов, В.В.Крылов. Автоматические тормоза подвижного состава. - М.: Транспорт, 1983. - С.217-219.), включающий тормозные диски, тормозные цилиндры, тормозные накладки, башмаки.The closest in technical essence to the proposed device is a disk brake of passenger cars (V.I. Krylov, V.V. Krylov. Automatic brakes of rolling stock. - M .: Transport, 1983. - S.217-219.), Including brake discs, brake cylinders, brake linings, shoes.

Недостатками данного устройства являются выделение значительного количества тепла при торможении и интенсивное изнашивание фрикционных пар.The disadvantages of this device are the release of a significant amount of heat during braking and intensive wear of friction pairs.

Целью изобретения является снижение тепловой нагруженности, а также изнашиваемости фрикционной пары дискового тормоза.The aim of the invention is to reduce the thermal load, as well as the wear of the friction pair of the disc brake.

Указанная цель достигается тем, что фрикционный блок дискового тормоза выполнен в виде радиального упорного подшипника.This goal is achieved by the fact that the friction unit of the disk brake is made in the form of a radial thrust bearing.

Сущность изобретения заключается в том, что фрикционный блок выполнен в виде радиального двухрядного упорного подшипника, среднее кольцо которого служит тормозным диском и жестко закреплено на оси колесной пары, а два опорных кольца подшипника - накладками, прижимаемыми к среднему кольцу через рычаги тормозным цилиндром, на внешней поверхности среднего кольца и на внутренних поверхностях опорных колец выполнены канавки с конусообразным профилем для размещения шариков.The essence of the invention lies in the fact that the friction unit is made in the form of a radial double-row thrust bearing, the middle ring of which serves as a brake disc and is rigidly fixed to the axis of the wheelset, and the two bearing support rings are pads pressed against the middle ring through the levers by the brake cylinder on the outer the surface of the middle ring and on the inner surfaces of the support rings are grooves with a conical profile for placing balls.

На фиг.1, 2 представлена схема дискового тормоза в сборке и сечение фрикционного блока, на фиг.3, 4 - схема реализации тормозных сил в предлагаемом устройстве.In Fig.1, 2 presents a diagram of a disc brake in the assembly and a section of a friction block, Fig.3, 4 is a diagram of the implementation of the braking forces in the proposed device.

На фиг.1 представлена схема колесной пары с предлагаемым тормозным устройством, включающая рельс 10, колесную пару 9, ось колесной пары 4, накладки 2 в виде опорного кольца, соединенные с тормозным цилиндром 6 через рычаги 5, опорные шарниры 7, передаточные шарниры 8.Figure 1 presents a diagram of a pair of wheels with the proposed brake device, including a rail 10, a pair of wheels 9, the axis of the pair of wheels 4, lining 2 in the form of a support ring connected to the brake cylinder 6 through levers 5, support hinges 7, transfer hinges 8.

На фиг.2 представлена схема дискового тормоза, реализующего тормозную силу в режиме сцепления, который содержит тормозной диск 1, накладки 2, шарики 3, тормозной диск 1 закреплен на оси 4 колесной пары 9, накладки 2 соединены передаточными шарнирами 8 с рычагами 5, на которые воздействует тормозной цилиндр 6 через опорные шарниры 7, тормозной диск 1, две накладки 2 и шарики 3 в сборе образуют фрикционный блок в виде упорного подшипника.Figure 2 presents a diagram of a disk brake that implements brake force in the clutch mode, which contains the brake disk 1, pads 2, balls 3, the brake disk 1 is mounted on the axis 4 of the wheel pair 9, the pads 2 are connected by transfer hinges 8 with levers 5 which acts on the brake cylinder 6 through the support joints 7, the brake disk 1, two linings 2 and the balls 3 assembly form a friction block in the form of a thrust bearing.

На фиг.3 представлена схема размещения шариков между средним кольцом и опорными кольцами, содержащая тормозной диск 1, накладки 2, шарики 3, размещенные в канавки 11 с конусообразным профилем.Figure 3 presents the layout of the balls between the middle ring and the support rings, containing the brake disk 1, pads 2, balls 3, placed in the grooves 11 with a conical profile.

На фиг.4 представлена схема реализации тормозных сил дискового тормоза в режиме сцепления.Figure 4 presents a diagram of the implementation of the braking forces of the disk brake in clutch mode.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.The present invention works as follows.

При отсутствии сжатого воздуха в тормозном цилиндре 6 накладки 2 не прижаты к тормозному диску 1 и шарики 3 находятся в свободном состоянии.In the absence of compressed air in the brake cylinder 6, the linings 2 are not pressed against the brake disk 1 and the balls 3 are in a free state.

При подаче сжатого воздуха в тормозной цилиндр 6 рычаги 5 передают усилие на подшипник, и при движении экипажа шарики 3 вращаются с проскальзыванием под воздействием радиальных нагрузок.When compressed air is supplied to the brake cylinder 6, the levers 5 transmit force to the bearing, and when the crew moves, the balls 3 rotate with slipping under the influence of radial loads.

Прижатие накладки 2 к тормозному диску 1 нормальной силой F уравновешивается радиальными реакциями N в точках k контакта шариков с канавками 11 (фиг.3), центр O₁ шарика, расположенный от центра оси колесной пары O₂ на расстоянии R, вращается со скоростью V (фиг.4), верхняя контактная точка k⁰ располагается в зоне вращения накладки со скоростью V⁰, а нижняя точка k₀ - в зоне вращения со скоростью V₀. Вращение точек по одному кругу катания диаметром d с разными скоростями невозможно, поэтому в точках k⁰ и k₀ происходит проскальзывание при скорости ΔV=V⁰-V₀, при этом величина относительного проскальзывания ε определится из выражения ε=ΔV/V=d/R.The pressing of the lining 2 to the brake disc 1 by the normal force F is balanced by the radial reactions N at the contact points k of the balls with grooves 11 (Fig. 3), the center O _{1 of the} ball, located from the center of the axis of the wheelset O ₂ at a distance R, rotates with speed V ( 4), the upper contact point k ⁰ is located in the zone of rotation of the lining with a speed of V ⁰ , and the lower point k ₀ is in the zone of rotation with a speed of V ₀ . The rotation of the points on one skating circle with a diameter of d with different speeds is impossible, therefore, at points k ⁰ and k ₀ there is slippage at a speed ΔV = V ⁰ -V ₀ , while the relative slip ε is determined from the expression ε = ΔV / V = d / R.

Проскальзывание шариков в зонах контакта сопровождается трением, которое образует тормозную силу в режиме сцепления, вызывающую внешнюю реакцию F_сц между колесом 9 и рельсом 10 (фигура 1).The slipping of the balls in the contact zones is accompanied by friction, which forms a braking force in the clutch mode, causing an external reaction F _sc between the wheel 9 and the rail 10 (figure 1).

Параметры конструктивного исполнения предлагаемого дискового тормоза задаются радиусом R и показателем конусности канавки, диаметром и количеством шариков. Габаритные размеры дискового тормоза в виде двухрядного упорного подшипника и достаточного числа шариков с двойным контактом их с каждой стороны обеспечат необходимую тормозную силу и регулирование ее величиной давления в тормозном цилиндре. Выбор величины относительного проскальзывания ε производится из расчета интенсивности изнашиваемости фрикционных деталей.The design parameters of the proposed disc brake are defined by a radius R and an indicator of the taper of the groove, diameter and number of balls. The overall dimensions of the disk brake in the form of a double-row thrust bearing and a sufficient number of balls with double contact on each side will provide the necessary braking force and the regulation of its pressure in the brake cylinder. The value of the relative slip ε is selected based on the calculation of the wear rate of the friction parts.

Особенностью предлагаемого дискового тормоза является незначительный ход штока тормозного цилиндра, величина которого определяется только упругими деформациями, в результате чего резко снижается расход сжатого воздуха, а также устраняется необходимость специальных отводящих устройств.A feature of the proposed disc brake is the insignificant stroke of the brake cylinder rod, the value of which is determined only by elastic deformations, as a result of which the compressed air consumption is sharply reduced, and the need for special exhaust devices is also eliminated.

Таким образом, предлагаемый дисковый тормоз подвижного состава позволяет снизить тепловую нагруженность и изнашиваемость фрикционной пары за счет использования шариков, размещенных между накладками и тормозным диском и обеспечивающих контакт в четырех точках, а не поверхностями.Thus, the proposed disk brake of the rolling stock allows to reduce the thermal load and wear of the friction pair due to the use of balls placed between the linings and the brake disk and providing contact at four points, rather than surfaces.

Claims

Дисковый тормоз подвижного состава, содержащий фрикционный блок в виде тормозного диска, закрепленного на оси колесной пары и тормозных накладок, прижимаемых к диску через рычаги тормозным цилиндром, отличающийся тем, что фрикционный блок выполнен в виде радиального двухрядного упорного подшипника, среднее кольцо которого служит тормозным диском и жестко закреплено на оси колесной пары, а два опорных кольца подшипника - накладками, прижимаемыми к среднему кольцу через рычаги тормозным цилиндром, на внешней поверхности среднего кольца и на внутренних поверхностях опорных колец выполнены канавки с конусообразным профилем для размещения шариков. A rolling brake disk containing a friction unit in the form of a brake disk mounted on the axis of a pair of wheels and brake linings pressed to the disk through the levers by a brake cylinder, characterized in that the friction unit is made in the form of a radial double row thrust bearing, the middle ring of which serves as a brake disk and rigidly fixed to the axis of the wheelset, and the two bearing rings of the bearing - linings pressed to the middle ring through the levers by the brake cylinder on the outer surface of the middle ring on the inner surfaces of the support ring grooves with a conical profile to accommodate beads.