БАРАБАННО-КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к тормозным устройствам, конкретно к тормозам барабанно-колодочного типа.
Известен барабанно-колодочный тормоз (авторское свидетельство СССР №1684555, кл. F16D 49/16, бюл. №38, 1991 г.), выбранный в качестве аналога, содержащий: опоры, барабан, пружины, привод и тормозные колодки, размещенные на рычагах.
Недостатком известного барабанно-колодочного тормоза является низкая надежность его работы.
Известен барабанно-колодочный тормоз, содержащий барабан, опоры, закрепленные на фундаменте. На опорах установлены рычаги, а на рычагах - тормозные колодки. На опорах закреплены силовые приводы - гидроцилиндры, причем оси гидроцилиндров совпадают с поперечной горизонтальной осью барабана. Штоки поршней гидроцилиндров связаны с рычагами при помощи двух осей. Барабанно-колодочный тормоз снабжен кожухом. (Патент: Барабанно-колодочный тормоз (RU 2423631, F16D 49/16. (самозатягивающиеся F16D 49/20):
Данное техническое решение колодочного тормоза выбрано в качестве прототипа.
Недостатком такого барабанно-колодочного тормоза является сложность конструкции и низкая надежность работы.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции, улучшение условий технического обслуживания и ремонта, повышение надежности работы тормоза в целом.
Технический результат достигается тем, что силовой привод выполнен в виде термоциклированного силового элемента из сплава с памятью формы, охваченного нагревателем, и взаимодействующего одним концом с упорным корпусом, другим через шток, шайбу, рычаг с тормозными колодками, причем в упорном корпусе на штоке установлено тарированное по усилию и деформации силовое возвратное устройство.
Полезная модель поясняется чертежами: на фиг. 1 изображен общий вид барабанно-колодочного тормоза, на фиг. 2 изображен общий вид барабанно-колодочного тормоза со снятым кожухом, на фиг. 3 - упорный корпус с силовым приводом из сплава с памятью формы.
Барабанно-колодочный тормоз состоит из барабана 1, опор 2, рычагов 3, тормозных колодок 4, шпилек 5, штока 6 с установленным на нем силовым возвратным устройством 7, упорного корпуса 8 соединенного с опорами 2 болтами 9. В упорном корпусе 8 барабанно-колодочного тормоза установлен силовой привод из сплава с памятью формы 10, охваченный электрическим нагревателем 14, и соединенный через оси 11, 12 с шайбами 13. В упорном корпусе 8 имеются пневматические штуцера на вход и выход сжатого воздуха. Барабанно-колодочный тормоз снабжен кожухом 17.
Барабанно-колодочный тормоз работает следующим образом. По команде оператора на силовой привод 10 выполненный из материала с памятью формы ТН-1 (нитинол), предварительно подготовленный (термоциклированный) подается напряжение 12, 28 или 36 Вольт, он начинает нагреваться. При достижении температуры начала обратного мартенситного превращения Ан=90°C силовой привод 10 взаимодействуя одной стороной с крышкой упорного корпуса 8 начинает деформироваться (удлиняться) перемещая последовательно шток 6, шайбы 13, через оси 11 и 12 рычаги 3, и тормозные колодки 4 до соприкосновения последних с рабочей поверхностью барабана 1. Удлиняясь, привод 10 одновременно деформирует (сжимает) силовое возвратное устройство 7 (пружину, точно тарированную по усилию и деформации к приводу 10). При соприкосновении колодок 4 с барабаном 1 привод 10 продолжает удлиняться, создавая в месте контакта колодок 4 усилие и тормозной момент. Привод 10 заканчивает деформацию при температуре конца обратного мартенситного превращения Ак=105-120°C. Точное значение температуры Ак зависит от величины развиваемого приводом 10 рабочего напряжения. Рабочие напряжения, развиваемые предварительно термоциклированным приводом из сплава ТН-1 могут достигать 300-400 МПа, а деформация при данной нагрузки 4-5% от рабочей длины привода 10. Для обеспечения безопасности и защите от осадков барабанно-колодочный тормоз снабжен кожухом 17. (Феоктистов B.C. Реверсивные термомеханизмы на основе материала с памятью формы. ISBN 978-5-93424-642-7. - Самара.: «Издательство СамНЦ РАН», 2012. - 117 с.).
Время деформации удлинения силового привода 10 зависит от скорости нагрева, может быть отрегулирована мощностью нагревателя 14 и составлять от 3 до 6 секунд, что исключает вариант стопорного торможения. Усилие торможения колодок 4 при деформации привода 10 замыкается на упорном корпусе 8 и опоре 2 через крепежные болты 8 и шпильки 5. Величина усилия торможения колодками 4 определяется габаритами (длиной и сечением) привода 10.
Для вывода барабанно-колодочного тормоза из состояния торможения отключается нагреватель 14 и привод 10 начинается охлаждаться сжатым воздухом низкого давления через штуцера 15 и 16. Температура начала возврата привода 10 в первоначальное положение Мн=65°C - температура начала прямого мартенситного превращения. Заканчивается возвращение при температуре Мк=40°C - температуре конца прямого мартенситного превращения. При охлаждении полностью и точно вернуться в исходное положение силовому приводу 10 «помогает» силовое возвратное устройство 7 (например пружина), которая точно подобрана по усилию и деформации к приводу 10. Время охлаждения привода 10 (с условными габаритами представленными на фиг. 3) зависит от интенсивности охлаждения и может составлять от 4 до 15 секунд.
Предложенный вариант барабанно-колодочного тормоза значительно проще за счет исключения из конструкции сложных и дорогостоящих гидроцилиндров, которые требуют постоянного технического обслуживания, плюс необходимое трудоемкое техническое обслуживание гидравлической станции для нагнетания давления. Кроме того, предложенный вариант тормоза проще в обслуживании и эксплуатации, и что принципиально важно, позволяет стабильно и надежно работать при низких температурах в условиях Арктики, крайнего севера, условиях высокогорья (рабочая среда гидроцилиндров синтетическое масло теряет вязкость уже при -20°C). Данное преимущество позволяет эффективно использовать в высоких и южных широтах предложенную конструкцию барабанно-колодочного тормоза на судах, буровых установках, транспортном и трубопроводном строительстве.