ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ МНОГОДИСКОВЫЙ ТОРМОЗ
ELECTROMAGNETIC FRICTION MULTIPLE-DISK BRAKE

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к космической технике. Изобретение может применяться в составе устройства поглощения энергии в стыковочном механизме космического аппарата.
Известен электромагнитный фрикционный тормоз (аналог) авт.свид. SU 1346876, в котором задача снижения энергопотребления достигается путем использования двух обмоток электромагнита. Это связано с тем, что магнитная сила на якоре электромагнита падает пропорционально квадрату расстояния. Поэтому для начала движения якоря используется мощная пусковая обмотка, под воздействием которой якорь преодолевает силу действия пружин поджатия и перемещается, высвобождая фрикционные диски. Якорь в отведенном состоянии нажимает на шток микропереключателя, который подает сигнал на включение удерживающей обмотки меньшей мощности. Пусковая обмотка при этом отключается. Недостатком конструкции является наличие хоть и уменьшенного, по сравнению с необходимым для пуска, но постоянного энергопотребления при удержании расторможенного состояния вала тормоза, и сложность конструкции и настройки привода микропереключателя на ходе якоря менее 1 мм.
Известен электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз (прототип) авт.свид. SU 1776894 А1, содержащий корпус, установленную в корпусе втулку, ось, фланец, якорь с расположенными в направляющих пазах втулки тягами, жестко связанный с тягами нажимной диск, размещенные во втулке, взаимодействующие с нажимным диском пружины, установленный на втулке регулирующий элемент, расположенный между нажимным диском и торцевой поверхностью регулирующего элемента, образующий две части, набор чередующихся фрикционных дисков, причем последние, имеющие нечетные порядковые номера при счете со стороны нажимного диска, связаны со втулкой посредством выполненных на них шлицевых выступов, размещенных в выполненных на втулке шлицевых пазах, пружины стабилизации в виде гофрированных лент, расположенные в шлицевых пазах втулки одной стороной выступов гофров, а другой стороной между шлицевыми выступами фрикционных дисков, и упругие центрирующие элементы, которые связаны в радиальном направлении тормоза с нажимным диском и втулкой, и в котором снятие нагрузки с фрикционных дисков осуществляется электромагнитом с одной обмоткой. Особенностью этого устройства является наличие большого числа поверхностей трения, которые уменьшают требуемую силу давления якоря на фрикционные диски при реализации заданного тормозного момента. Недостатком является необходимость постоянного питания электромагнита.
Техническим результатом изобретения является снижение электропотребления.
Технический результат достигается тем, что в электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз, содержащий корпус, установленную в корпусе втулку, ось, фланец, якорь с расположенными в направляющих пазах втулки тягами, жестко связанный с тягами нажимной диск, размещенные во втулке, взаимодействующие с нажимным диском пружины, установленный на втулке регулирующий элемент, расположенный между нажимным диском и торцевой поверхностью регулирующего элемента, образующий две части, набор чередующихся фрикционных дисков, причем последние, имеющие нечетные порядковые номера при счете со стороны нажимного диска, связаны со втулкой посредством выполненных на них шлицевых выступов, размещенных в выполненных на втулке шлицевых пазах, пружины стабилизации в виде гофрированных лент, расположенные в шлицевых пазах втулки одной стороной выступов гофров, а другой стороной между шлицевыми выступами фрикционных дисков, и упругие центрирующие элементы, которые связаны в радиальном направлении тормоза с нажимным диском и втулкой, в отличие от известного, введен двухпозиционный электромагнитный привод, выполненный в виде подводящей обмотки электромагнита, связанного с ней магнитопровода, отводящей обмотки электромагнита и постоянного магнита, размещенного между обмотками.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, представленным на фиг. 1 - электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз с двухпозиционным электромагнитным приводом.
Электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз содержит корпус 1, втулку 2, с закрепленным на ней двухпозиционным электромагнитным приводом, состоящим из подводящей обмотки электромагнита 3 с магнитопроводом 4, отводящей обмотки электромагнита 5, постоянного магнита 6, размещенного между обмотками 3 и 5, установленный с возможностью осевого перемещения якорь 7, соединенный тягами 8 с нажимным диском 9, взаимодействующим с пружинами 10, размещенными во втулке 2, и набор фрикционных дисков 11, 12, расположенных между торцом нажимного диска 9 и фланцем 13 оси 14. Кроме того, тормоз содержит пружины стабилизации 15, расположенные в сквозных пазах 16 втулки и взаимодействующие со шлицевыми выступами фрикционных дисков 11, 12.
Электромагнитный фрикционный многодисковый тормоз работает следующим образом. При подаче командного импулься на отводящую обмотку 2, на якоре 7 создается магнитная сила, которая передается по тягам 8 на нажимной диск 9. Магнитная сила преодолевает силу поджатая пружин 10 и нажимной диск 9 вместе с якорем 7 и тягами 8 перемещается в осевом направлении, выбирая зазор между втулкой 2 и нажимным диском 9. Фрикционные диски 11 и 12 при этом перестают испытывать давление от пружин 10, которое передается через нажимной диск 9, а пружинные ленты 15 разводят их. При этом диски 11 получают возможность свободного вращения относительно дисков 12. При организации взаимодействия шлицевых поверхностей дисков 11 с валом муфты (не показан на чертеже), устанавливаемого с открытого фланца тормоза, он получает возможность свободного вращения. После отключения питания с обмотки 5 якорь удерживается в отведенном состоянии постоянным магнитом 6, магнитной силы которого достаточно для противодействия силам, создаваемым пружинами 10 в течение сколь угодно длительного времени.
При подаче краткого командного импульса на подводящую обмотку 3, через магнитопровод 4 на якоре 7 создается магнитная сила, вместе с силой от пружин 10 достаточная для противодействия магнитной силе постоянного магнита 6. Якорь 7 с тягами 8 и нажимным диском 9 перемещается в осевом направлении, сжимает пружины 15 и оказывает давление на набор фрикционных дисков 11, 12. При этом набор дисков 11, 12 обеспечивает заданный момент трения при провороте дисков 11 относительно дисков 12. При организации взаимодействия шлицевых поверхностей дисков 11 с валом муфты (не показан на чертеже), устанавливаемого с открытого фланца тормоза, он тормозится заданным моментом. После отключения питания с обмотки 3 якорь удерживается в подведенном состоянии пружинами 10, сил которых достаточно для противодействия силам, создаваемым постоянным магнитом 5 в течение сколь угодно длительного времени.
Актуальность создания изобретения обуславливается возможностью его использования в составе периферийного стыковочного механизма космического аппарата. Стыковочный механизм состоит из стыковочного кольца, защелок, шести устройств поглощения энергии (штанг стыковочного механизма) и тросовой системы стягивания. Взаимодействие стыковочных колец пассивного и активного космического аппарата приводит к изменению длины штока как минимум одной штанги стыковочного механизма. Линейное уменьшение длины штока штанги преобразуется при помощи шарико-винтовой пары во вращательной движение закрутки спиральных пружинных механизмов. Таким образом выполняется аккумулирование кинетической энергии сближения космических аппаратов. Для предотвращения возврата потенциальной энергии деформации пружинных механизмов в кинетическую блокируется возможность их раскрутки. Для этого может быть использован храповой механизм, ответная полумуфта которого замкнута на вал электромагнитной фрикционной муфты. Корпус муфты выполняется неподвижным относительно корпуса штанги. Блокировка раскрутки пружинных механизмов осуществляется при подаче питания на электромагнит муфты. Циклограмма работы стыковочного механизма требует длительного (более 10 минут) как блокирования возможности раскрутки пружинных механизмов, так и свободного их спуска. Таким образом, недостатком использования управляемой фрикционной муфты является необходимость долговременной подачи значительного тока, необходимого для создания электромагнитом заданной силы давления на фрикционную поверхность дисков муфты, что приводит к значительному потреблению электроэнергии и интенсивному нагреву муфты.
В условиях безвоздушного пространства отток тепла от конструкции КА преимущественно осуществляется излучением, поэтому устройства с интенсивным тепловыделением должны быть оснащены элементами системы терморегуляции, которая переносит тепло на радиаторы излучателя. Это не всегда возможно (например, при размещении тепловыделяющих устройств за пределами герметичного объема). В случае отсутствия съема тепла устройство может нагреваться до критических для него температур быстрее, чем заданное время его непрерывной работы согласно циклограмме полета.
Система энергопитания космического корабля имеет крайне ограниченные по мощности и емкости источники питания, поэтому энергопотребление составляющих элементом должно быть минимизировано. В связи с чем блокировка раскрутки пружинных механизмов предлагается реализовать электромагнитным многодисковым фрикционным тормозом.