SU1762745A3 - Тормозное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к железнодорожным тормозным устройствам. Цель изобретени  - повышение надежности . Электромеханическое тормозное устройство включает передаточный полый вал 8, который испытывает крут щий момент, например, от спиральной пружины 6 и шпиндель 1, преобразующий момент в осевое усилие дл  приложени  тормоза. Между валом 8 и шпинделем 1А имеетс  управл ющий механизм, содержащий внешнюю запорную пружину 15, управл ющий полый вал 16 и внутреннюю запорную пружину 17. Управл ющий двигатель 20 соединен с валом 16 дл  вращени  его в любом направлении. Вал 16 соединен с пружинами 15, 17 дл  управлени  их открыванием и запиранием. з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к тормозным устройствам предпочтительно дл  железнодорожных вагонов.

Цель изобретени  - повышение надежности

На фиг. 1 изображено тормозное устройство, вид сбоку с частичным разрезом; на фиг. 2 - то же, вариант выполнени .

Тормозное устройство имеет корпус с крышкой 2 в левой части чертежа и крышкой 3 в правой части. Крышки 2 и 3 навинчиваютс  на корпус 1. Устройство также имеет передающий усилие элемент А, который может перемещатьс  в осевом направлении относительно корпуса 1. Корпус 1 и элемент имеют крепежные части 5 дл  монтажа устройства. Перемещение элемента 4 влево в плоскости чертежа влечет приложение тормозного усили .

Мощна  спиральна  аккумулирующа  пружина 6 размещена о корпусе 1.

Внешний конец пружины 6 укреплен во вращающемс  цилиндре 7,а ее внутренний конец закреплен на вращающемс  передаточном полом валу 8, который имеет опоры в корпусе 1.

Электрический роторный двигатель 9 прикреплен к корпусу и соединен с возможностью передачи мощности с зубчатым венцом 10 цилиндра 7.Одностороннее сцепление посредством,например,запорной пружины 11 позвол ет цилиндру 7 вращатьс  только в направлении,обеспечивающем напр жение спиральной пружины 6.

Соосно с передаточным валом 8 установлено вращающеес  передаточное кольцо 12 наход щеес  вшлицевом эацепле- ,нии со шпиндельным кольцом 13,которое закреплено на вращающемс  шпинделе 1.

Передача вращающегос  усили  между передаточным валом 8 и передаточным кольцом 12 (и, следовательно, шпинделем Ц через шпиндельное кольцо 13) осуществл етс  посредством

U)

5

Ю

4Ь

с 

механизма, состо щего из трех концентрических элементов: внешней цилиндрической запорной пружины 15, управл ющего полого вала 16 и внутренней цилиндрической запорной пружины 17.

Внешний конец управл ющего полого вала 16 выполнен с зубчатым венц 13, наход щимс  в зацеплении с соответствующим зубчатым колесом на вращающемс  валу 19 реверсивного электродвигател  20, закрепленного на крышке 3. Вал 19 электродвигател  20, которым  вл етс  двигатель посто нного тока или шаговый двигател оснащен диском 21, взаимодействующим с неподвижным  рмом 22. Диск 21 имеет периферийные управл ющие средства , например, отверсти , которые подсчитывает  рмо 22 и тем самым управл ет вращением электродвигател  20.

Передающий усилие полый вал 23 прикреплен к передающему усилие элементу . Шарикова  гайка 2, котора  совместно с шариковым винтовым шпинделем 1 образует шариковый ходовой винт, прикреплена без возможности вращени  к передающему усилие валу 23. Шпиндель lA внутри передающего усилие вала 23 опираетс  на радиальный шариковый подшипник 25 и в,нутри воспринимающей усилие чашки 25 опираетс  на шариковый подшипник 27. Этот подшипник также передает направленные по оси усили  от шпиндел  И на чашку 26.

Эластичный диск 28 из резины или подобного материала) вложен между чашкой 26 и крышкой 3. Датчик давлени  29 размещен в крышке 3, име  контакт с эластичным диском 28. Благодар  этой конструкции, в которой воспринимающа  усилие поверхность датчика 29 меньше площади чашки 26, только часть всего усили  от шпиндел  И передаетс  на датчик 29, который должен передавать электрический сигнал, завис щий от приложенного к нему усили .

Ниже описано взаимодействие различных частей, в частности двух запорных пружин 15 и 17 и управл ющего полого вала 16.

Внешн   запорна  пружина 15 в основном служит дл  предотвращени  вращени  передаточного вала 8 относительно корпуса в одном направ

м ь , 10

15

20

25

30

лении. Она ограничена по оси и ее левый конец зацеплен на передаточном валу 8. Больша  часть пружины 15 размещена так, что ее внешн   поверхность касаетс  соосных внутрен них цилиндрических поверхностей вала 8 и корпуса 1. Несколько витков пружины 15 имеют меньший диаметр и их внутренн   поверхность касаетс  внешней поверхности цилиндрического управл ющего вала 16.

Внутренн   запорна  пружина 17 в основном служит дл  передачи вращательного движени  в одном направлении между передаточным полым валом 8 и передаточным кольцом 12, а также  вл етс  средством передачи вращательного движени  в другом направлении между управл ющим полым валом 16 и передаточным кольцом 12. Внутренн   поверхность запорной пружины 17 касаетс  внешних соосных цилиндрических поверхностей передаточного полого вала 8 и передаточного кольца 12. Правый конец пружины 17 сцеплен с передаточным кольцом 12, в то врем  как ее левый конец имеет направленный вверх участок 30, цепл ющийс  за осевой выступ 31 на левом конце управл ющего полого вала 16.

Принцип действи  конструкции, описанной выше, таков. Предположим, что спиральна  пружина 6 напр жена или закручена электрическим двигателем 9 и вращение последнего (т.е. двигател ) предотвращаетс  пружиной 11, тогда передаточный полый вал 8 находитс  под действием большого момента, задающего вращение в одном угловом направлении. Однако полый вал 8 нормально блокирован против поворота его в этом направлении пружиной 15.,

Вращение управл ющего полого вала 16 происходит посредством управл ющего электродвигател  20, однако есть возможность открыть внеш- 50 нюю запорную пружину 15, т.е. повернуть ее в направлении, противоположном направлению блокировки посредством пружинных витков, наход щихс  в сцеплении с управл ющим полым валом 16. В результате этого передаточный вал 8 способен вращатьс  под действием спиральной пружины 6, пока пружина 15 вновь не сцепит вал 8 с корпусом 1. Вращательное

35

40

45

55

движение передаточного вала 8 соответствует движению управл ющего вала 16. Во врем  этого углового движени  внутренн   запорна  пружина 17, учитыва  блокируемое ею направление , передает угловое движение и момент на передаточное кольцо 12.

Момент, переданный на передаточное кольцо 12, преобразуетс  шариковым винтовым шпинделем 1 в осевое усилие шариковой гайки 2А, передаваемое через вал 23 к элементу . Ход приложени  или движение приложени  (тормоза) направлено влево в плоскости чертежа.

Передаточный вал 8 способен вращатьс  (дл  передачи своего момента передаточному кольцу 12 через внут17627 5

10

15

Сцепление между осевым выступом 31 управл ющего полого вала 1б и направленного вверх участка 30 пружины 17 не позвол ет последней (т.е.пружине ) преп тствовать повороту передаточного кольца 12 пол действием усили , преобразованного из осевого усили  гайки 2k во вращательное усилие шпиндел  1, но только настолько , насколько поворачиваетс  управл ющий полый вал 16. Во врем  этого вращени  передаточный вал 8, все врем  наход щийс  под действием момента от спиральной пружины 6, освобождаетс  от действи  пружины 15, наход щейс  в сцеплении с корпусом 1 Следует отметить, что вращательное движение передаточного кольца 12

25

реннюю запорную пружину 17) лишь настоль-20 соответствует вращению управл ющего ко,насколько управл ющий вал 16 поворачиваетс  управл ющим двигателем 20 в неблокируемом направлении дл  пружины 15. Кроме того, управл ющий вал 16 сам по себе не испытывает момента передаточного вала 8 и только незначительный момент необходим дл  преодолени  сопротивлени  запорной пружины 15 от управл ющего вала 16.

Освобождающий ход или движение передающего усилие элемента k и вала 23 вправо на плоскости чертежа можно разбить на два шага: первый шаг, во врем  которого элемент k и вал 23 подвергаютс  действию возвращающей силы вправо от тормозного диска (или другого непоказанного тормоз щего элемента ) и весь тормозной узел (в котором размещено тормозное устройство ) выходит из состо ни , когда тормозные колодки едва отход т от тормозного диска, свод  к нулю возвратную силу, и второй шаг, когда тормозные колодки отход т от тормозного диска на заданное рассто ние, которое в данной области техники называют зазором.

полого вала 16 и что практически не требуетс  момента дл  вращени  последнего от управл ющего двигател  20, требуетс  всего лишь момент дл  преодолени  противодействи  внутренней запорной пружины 17.

Во врем  второго шага освобождающего хода на передаточное кольцо не передаетс  момент от тормозного узла

30 через шпиндель 1. Чтобы установить требуемый зазор между тормозным диском и тормозными колодками в тормозном узле необходимо другое вращающее усилие к передаточному кольцу

,. 12 дл  отвода тормозных колодок от тормозного диска. Это вращающее усилие (сравнительно незначительное) исходит от управл ющего двигател  20 При его дальнейшем вращении в направ

4Q лении освобождени  его угловое движение передаетс  на передаточное кольцо 12 и через пружину 17. Однако no-прежнему передаточный вал 8 удерживаетс  от вращени  внешней запорно

45 пружиной И.

Электронна  система (не показана) имеет основной Функцией.питание элек тродвигател  9 и управл ющего двигател  20 электрической энергией ,и уп

Дл  совершени  движени  в направлении освобождени  вала 8 во врег.  первого шага, управл ющий полый вал 16 вращаетс  в направлении, противоположном направлению движени  во врем  шага стопорени  вала 8. Это вращение не блокируетс  витками внешне запорной пружины 15, сцепленной с управл ющим валом 16, так как он вращаетс  в направлении ослаблени  нажима на него запорной пружины 15.

10

15

Сцепление между осевым выступом 31 управл ющего полого вала 1б и направленного вверх участка 30 пружины 17 не позвол ет последней (т.е.пружине ) преп тствовать повороту передаточного кольца 12 пол действием усили , преобразованного из осевого усили  гайки 2k во вращательное усилие шпиндел  1, но только настолько , насколько поворачиваетс  управл ющий полый вал 16. Во врем  этого вращени  передаточный вал 8, все врем  наход щийс  под действием момента от спиральной пружины 6, освобождаетс  от действи  пружины 15, наход щейс  в сцеплении с корпусом 1. Следует отметить, что вращательное движение передаточного кольца 12

соответствует вращению управл ющего

полого вала 16 и что практически не требуетс  момента дл  вращени  последнего от управл ющего двигател  20, требуетс  всего лишь момент дл  преодолени  противодействи  внутренней запорной пружины 17.

Во врем  второго шага освобождающего хода на передаточное кольцо не передаетс  момент от тормозного узла

через шпиндель 1. Чтобы установить требуемый зазор между тормозным диском и тормозными колодками в тормозном узле необходимо другое вращающее усилие к передаточному кольцу

12 дл  отвода тормозных колодок от тормозного диска. Это вращающее усилие (сравнительно незначительное) исходит от управл ющего двигател  20. При его дальнейшем вращении в направлении освобождени  его угловое движение передаетс  на передаточное кольцо 12 и через пружину 17. Однако no-прежнему передаточный вал 8 удерживаетс  от вращени  внешней запорной

пружиной И.

Электронна  система (не показана) имеет основной Функцией.питание электродвигател  9 и управл ющего двигател  20 электрической энергией ,и управление их работой следующим образом. Единственной функцией электродвигател  9  вл етс  питание накопител  в форме спиральной пружины 6 энергией , поддержание пружины 6 в напр женном состо нии. Этот двигатель работает прерывисто.

Система спроектирована таким образом , что двигатель 9 включаетс : когда по какой-либо причине система

обесточена и после запуска управл ющего двигател  20.

С другой стороны, двигатель 9 отключаетс , когда ток двигател  достигает предопределенного значени , означающего нагруженность спиральной пружины 6.

Управл ющий двигатель 20 и управл ющий вал 16, св занный с ним, ра- ботают как сервомеханизм дл  шпиндел  1.

Как описано выше, ход приложени  осуществл етс  вращением управл ю- . щего вала 16 управл ющим двигателем 20 в определенном направлении - направлении приложени .

Когда датчик давлени  29 показывает , что достигнуто заданное тормозное усилие (противодействие шпинде- л  , переданное на датчик 29 через шпиндельное кольцо 13, шариковый подшипник 27, чашку 26 и эластичный диск 28, управл ющий двига- тель 20 отключаетс . Это означает, что больше не передаетс  угловое движение передаточному кольцу 12 от передаточного полого вала 8 через внутреннюю запорную пружину 17.

После двух оборотов управл ющего двигател  20 в направлении приложени , которые подсчитывают диск 21 и  рмо 22, запускаетс  электрический двигатель 9, предварительно отключенный.

Освобождающий ход с другой стороны осуществл етс  вращением управл ющего двигател  20 в противоположном направлении - направлении освобождени .

Это вращение управл ющего двигател  20 происходит до тех пор, пока датчик не покажет очень слабое противодействие (2 кН) шпиндел  14. После достижени  этого показани  управл ющий двигатель 20 получает возможность сделать еще несколько оборотов , которые подсчитывают диск 21 и  рмо 22, чтобы создать заданный зазор между тормозными колодками и тормозным диском в тормозном узле.

Возможны многочисленные модифцка- ции варианта осуществлени  (см.фиг.1 и описанного со ссылками на него.

Электрический двигатель 9 может занимать другое положение, если, например , требуетс  уменьшить длину устройства и его даже можно заменить на другое средство дл  подачи энергии на спиральную пружину 6, например , на пневматический двигатель или гидравлический цилиндр, возложив на него функцию посто нного поддержани  спиральной пружины 6 под значительным напр жением. Также спиральную пружину 6 заменить на пружину другого вида или на другое средство накоплени  энергии.

Левый конец внутренней запорной пружины 17 может иметь такую же конструкцию , как правый конец рчешней запорной пружины 15.

Второй вариант осуществлени  изобретени  (см.фиг.2) имеет много сход ных черт с первым (см.фиг.1), в то же врем  основное различие находитс  в управл ющей системе тормозного устройства.

Конструкци  включает корпус 32, крышку 33, передающий усилие элемент 34, крепежные детали 35, спиральную пружину 36, цилиндр 37 с зуб.чатым венцом 38, передаточный полый вал 39, электрический двигатель 40, запорную пружину 41, передаточное кольцо 42, шпиндельное кольцо 43, шпиндель 44, передающий усилие полый вал 45, шариковую гайку

46,радиальный шариковый подшипник

47,чашку 48, шариковый подшипник 49, эластичный диск 50 и датчик 51 давлени .

В этом случае шпиндель 44 удлинен и оснащен диском 52, взаимодействующим с неподвижным  рмом 53.

Как и в первом варианте имеютс  внешн   54 и внутренн   55 запорные пружины.

Внешн   запорна  пружина 54 в напр женном состо нии размещена так, что ее внешн   поверхность касаетс  внутренних соосных цилиндрических поверхностей передаточного вала 39 и корпуса 32. Внутренн   запорна  пружина 55 в напр женном состо нии касаетс  внутренней поверхности внешних соосных цилиндрических поверхностей передаточного полого вала 39 и передаточного кольца 42.

Первое сцепное кольцо 56 не вращаетс , но способно перемещатьс  по оси, будучи сцепленным с правым концом внешней запорной пружины 54. Колцо 56 может сцепл тьс  с неподвижным выступом 57 корпу а 32, образу  с ним зубчатую муфту.

91

Подобным образом второе сцепное кольцо 58 не вращаетс , но способно перемещатьс  по оси, будучи сцепленным с правым концом внутренней за- порной пружины 55. Кольцо 58 может сцепл тьс  с выступом 59 передаточного кольца , образу  с ним зубчатую , муфту.

Два сцепных кольца 56 и 58 упруго развод тс  до сцеплени  с соответственными выступами 57 и 59 винтовой пружиной сжати  60, размещенной межд упорными кольцами 61 и 62. Втулка 63 подвижна по оси и имеет радиальную часть в виде диска 6, размещенную в противоположнь пол х двух электромагнитов 65, укрепленных в,корпусе 32. Около двух упорных колец 61 и 62 втулка 63 имеет цилиндрическую ка навку, ширина которой несколько больше рассто ни  между упорными кольцами 61, 62. Кажда  кромка этой канавки приспособлена дл  взаимодействи  с соответствующим упорным кольцом. В показанном нейтральном положении (когда ни один из двух электромагнитов 65 не возбужден) обе муфты удерживаютс  сцепленными пружиной 60 через упорные кольца 61, 62.

Предположим, что спиральна  пружина 36 напр жена и что необходимо приложение тормоза. Чтобы это осуществить , надо преодолеть блокирующее действие внешней запорной пружинь. S на передаточный полый вал 39. При возбуждении левого электромагнита 65 втулка 63 перемещаетс  влево на фиг.2 позвол   муфте расцепитьс  и запорной пружине 51 стать ненапр женной, в результате чего она расцепл етс  с корпусом 32. Момент передаетс  от передаточного полого вала 39 через внутреннюю запорную пружину 55 на передаточное кольцо 2 и на последую щие части (см.фиг.1).

Приложение тормоза продолжаетс  столько времени, сколько левый электромагнит 65 находитс  в возбужденном состо нии и управл етс  таким же способом, как вращение двигател  20 управл ющего полого вала 16 в варианте, представленном на фиг.1. Когда этот магнит обесточиваетс , муфта сцепл етс , и запорна  пружина 5 вновь расправл етс  до зацеплени  с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 32, предотвра5

10

ща  дальнейшее вращение передаточного полого вала 39.

Освобождающий ход осуществл етс  путем возбуждени , например, правого электромагнита 65, в результате чего втулка 63 перемещаетс  вправь (см.фиг.2) и друга  муфта расцепл етс . Таким образом внутренн   запорна  пружина становитс  ненапр женной и выходит из блокирующего зацеплени - с передаточным кольцом 2, которое получает свободу вращени  в освобождающем направлении таким же образом, какой описан выше со ссылками на фиг.1.

Claims (5)

1.Тормозное устройство, содержащее корпус, в котором установлен с возможностью вращени  цилиндр с зубчатым венцом, запорную пружину, установленную между наружной поверхностью цилиндра и стенкой корпуса и обеспечивающую возможность вращени  цилиндра только в одном направлении, спиральную аккумулирующую пружину, соединенную одним концом со стенкой цилиндра, а другим - с передаточным полым валом, пропущенным через полость цилиндра и кинематически св занным с соосным с ним шпинделем , сопр женным с зафиксированной от вращени  гайкой, жестко св занной- с передающим усилие элементом, при этом зубчатый венец посредством зубчатого зацеплени  св зан с валом роторного электродвигател , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности, онъ снабжено двум  фрикционными муфтами дл  фиксировани  полого вала относительно корпуса и дл  передачи вращени  полого вала шпинделю и узлом управлени  указанными муфтами, при этом перва  из указанных муфт включает в себ  цилиндрическую запорную пружину, предотвращающую вращение полого вала относительно корпуса в направлении приложени  тормозного усили , а втора  муфта - даточное кольцо, кинематически св занное со шпинделем, и цилиндрическую запорную пружину, охватывающую своими витками полый вал и передаточное кольцо.

2..Устройство по п,. 1 , о т л и - чающеес  тем,что узел управлени 

11 .

муфтами включаете себ  управл ющий j лый вал, кинематически св занный с приводом и установленный концентри но пружинам муфт, при этом один кнец пружины первой муфты закреплен на полом валу, витки на противоположном ее конце выполнены с меньшим диаметром, чем в средней части обеспечивающим их установку с нат гом на наружной поверхности управл ющего полого вала, а витки средней части указанной пружины пр фиксировании передаточного полого вала расположены в контакте с внутренними цилиндрическими поверхност ми передаточного полого вала и корпуса, а пружина второй муфты размещена между внутренней поверхностью управл ющего полого вала и наружными цилиндрическими поверхност ми передаточного полого вала и передаточного кольца, один конец указанной пружины закреплен в передаточном кольце, а другой отогну дл  замыкани  витков указанной пружины с упом нутыми цилиндрическими поверхност ми передаточного полого

5

12

вала и передаточного кольца при взаимодействии с выступом на управл ющем Нолом валу в случае его поворота дл  размыкани  первой муфты.

o

5

0

5

3. Устройство по п.2, отличающеес  тем, что привод управл ющего полого вала выполнен в виде реверсивного электродвигател .

. Устройство по п.3, отличающеес  тем, что оно снабжено датчиком осевого давлени  на шпиндель дл  отключени  реверсивного электродвигател  по достижении заданной величины осевого давлени  в случае приложени  тормозного усили .

5. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что узел управлени  муфтами включает в себ  установленную в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещени  втулку с диском, расположенным между двум  электромагнитами и элементами дл  запирани  концов пружин муфт.

/ 3 36 37 38

Фие г