ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЛЕНТОЧНО-КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ С ОХЛАЖДЕНИЕМ
TWO-STAGED BAND-SHOE BRAKE WITH COOLING

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок.
Известен двухступенчатый ленточно-колодочный тормоз, который снабжен упругой тормозной лентой-кольцом, покоящейся на тарельчастых пружинах на ребордах шкива, имеющих у основания вентиляционные отверстия, а по периметру тормозного шкива выполнено углубление П-образной формы, в П-образном углублении с зазорами относительно боковых поверхностей реборд и рабочей поверхности шкива расположены основные фрикционные накладки, которые крепятся к тормозной ленте-кольцу, к внешней поверхности тормозной ленты-кольца прикреплены дополнительные фрикционные накладки, взаимодействующие с тормозной лентой [1, аналог; патент России 2224926, кл. F16D 49/08; 49/12 за 2004 г.]. Двухступенчатый ленточно-колодочный тормоз имеет тот недостаток, что его внешние и внутренние фрикционные узлы недостаточно эффективно охлаждаются.
Известен охлаждаемый ленточный тормоз, в котором тормозная лента имеет сквозные прорези, а теплоотводящие элементы выполнены в виде пустотелых колодок, герметично соединенных через прорези ленты с тепловой трубой и установленных на ленте с возможностью радиального перемещения [1, прототип; а.с. СССР 1004684, кл. F16D 65/813; F16D 49/14 за 1983 г.]. Охлаждаемый ленточный тормоз имеет сложную систему охлаждения его фрикционных узлов, несмотря на то, что имеет теплоотводящие пустотелые колодки.
По сравнению с аналогом и прототипом предложенный тормоз имеет следующие отличительные признаки:
- увеличивается энергоемкость внешних и внутренних пар трения тормоза за счет применения теплопроводных пластин и тросов в ленте-кольце;
- тросы ленты-кольца выполняют функции теплопередающих элементов, а также теплорассеивающих элементов в зазорах между основными накладками;
1
2
1
2
- интенсифицируется передача теплоты кондуктивным теплообменом от внешних к внутренним парам трения при условии, что t>t (где t и t - температуры поверхностей трения внешних и внутренних пар трения тормоза);
2
1
- интенсифицируется передача теплоты кондуктивным теплообменом от внутренних к внешним парам трения при условии, что t>t;
- путем перераспределения тепловой нагруженности между внешними и внутренними фрикционными узлами интенсифицируется теплообмен от их металлических элементов, в том числе, и от оголенных тросов ленты-кольца, расположенных между торцами основных фрикционных накладок.
Целью настоящего изобретения является интенсификация охлаждения внешних и внутренних фрикционных узлов двухступенчатого ленточно-колодочного тормоза путем передачи теплоты от их трущихся поверхностей к металлическим фрикционным элементам.
Поставленная цель достигается тем, что в двухступенчатом ленточно-колодочном тормозе охлаждающие узлы выполнены в виде пластин, установленных вдоль основных и дополнительных фрикционных накладок, соприкасающихся со стороны их нерабочих поверхностей с дугообразными теплопроводными вставками на тросах упругой ленты-кольца, а в зазоре между торцами основных накладок расположены участки оголенных тросов.
На фиг.1 показан общий вид двухступенчатого ленточно-колодочного тормоза с охлаждением, на фиг.2 представлен вид А на внешние и внутренние фрикционные узлы тормоза; на фиг.3 проиллюстрирован продольный разрез по Б-Б фрикционных узлов с кондуктивным охлаждением.
Двухступенчатый ленточно-колодочный тормоз с кондуктивным охлаждением содержит тормозной шкив 1 с углублением, расположенным между ребордами 2, в которых выполнены вентиляционные отверстия 3. Тормозной шкив 1 посажен на подъемный вал 4. В свою очередь, на торцах реборд 2 покоится лента-кольцо 5, которая выполнена из термостойкой резины, армированной тросами 6 по его среднему сечению толщины. При этом поверхности тросов сверху и снизу контактируют с дугообразными теплопроводными вставками 7. К ленте-кольцу 5 с помощью винтов 8 и гаек 9 крепятся сверху дополнительные 10 и снизу основные 11 фрикционные накладки. В пазы последних установлены продольные теплопроводные пластины 12, соприкасающиеся своими торцами с поверхностями торцов дугообразных теплопроводных вставок 7. При этом в зазоре между блоками соединенных накладок 10 и 11 тросы 6 являются оголенными от термостойкой резины, что позволяет им быть гибкими и взаимодействовать их поверхностями с окружающим воздухом. Установка ленты-кольца 5 осуществляется с помощью съемной реборды 2 со стороны свободного края шкива 1, которая крепится к его телу с помощью винтов 13. Крепление ленты-кольца 5 к торцам реборд 2 тормозного шкива 1 производится с помощью секторных планок 14 и болтов 15. Над дополнительными накладками 10 установлена тормозная лента 16, имеющая набегающую (а) и сбегающую (б) ветви, которая связана с одного конца с опорой 17, а с другого - с рычагом управления 18.
В данном тормозе внешними фрикционными узлами являются пары трения наружных поверхностей дополнительных накладок 10 и внутренняя поверхность тормозной ленты 16, а внутренними фрикционными узлами - пары трения внутренних поверхностей основных накладок 11 и рабочей поверхности тормозного шкива 1.
Наличие вентиляционных отверстий 3 в ребордах 2 тормозного шкива 1 при его вращении способствует интенсификации вынужденного воздушного охлаждения внутренних фрикционных узлов тормоза.
Двухступенчатый ленточно-колодочный тормоз с кондуктивным охлаждением работает следующим образом.
При нажатии на рычаг управления 18 тормозная лента 16 своими набегающими (а) и сбегающими (б) ветвями взаимодействуют с наружными поверхностями дополнительных фрикционных накладок 10, вызывая тем самым притормаживание тормозного шкива 1 и снижение угловой скорости его вращения. При этом генерируемая теплота на внешних фрикционных узлах делится на две части. Первая часть кондуктивным (теплопроводностью) теплообменом передается тормозной ленте 16 и от ее наружной поверхности конвективным и радиационным теплообменом в окружающую среду. Вторая часть теплоты отводится с помощью теплопроводных вставок 12 и 7 к тросам 6, которые в зазорах между накладками 10 и 11 омываются воздухом, попадающим через вентиляционные отверстия 3 в объемы между их блоками. Здесь также имеет место конвективный и радиационный теплообмен от поверхностей оголенных тросов 6. Дальнейшая затяжка тормозной ленты 16 приводит к тому, что преодолевается сопротивление упругой ленты-кольца 5, которое ведет к ее проседанию, а вместе с ней и основных накладок 11. Это обстоятельство приводит к тому, что внутренние поверхности основных фрикционных накладок 11 взаимодействуют с рабочей поверхностью тормозного шкива 1 и происходит его остановка. При этом генерируемая теплота на внутренних фрикционных уздах делится на две части. Первая часть теплоты нагревает полированный обод тормозного шкива 1 и от его матовых поверхностей рассеивается конвективным и радиационным теплообменом в окружающую среду. Вторая часть теплоты передается через продольные теплопроводные пластины 12 основных 11 и дополнительных 10 накладок, дугообразных теплопроводных вставок 7 и тросов 6 ленты-кольца 5 к тормозной ленте 16 и от ее наружной поверхности рассеивается конвективным и радиационным теплообменом в окружающую среду. В этом случае происходит тепловая разгрузка внутренних фрикционных узлов за счет передачи теплоты теплопроводностью к внешним фрикционным узлам тормоза. При увеличении тепловой нагруженности введших и внутренних фрикционных узлов двухступенчатого ленточно-колодочного тормоза составляющая конвективного теплообмена уменьшается, а радиационного теплообмена увеличивается от металлических фрикционных элементов, т.е. от тормозного шкива 1 и тормозной ленты 16.
При выполнении последующих торможений двухступенчатым ленточно-колодочным тормозом процессы теплообмена от металлических элементов повторяются.