БЛОК ДИСКОВОГО ТОРМОЗА
DISK BRAKE UNIT

Область техники
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям тормозных блоков дискового тормоза пассажирских вагонов.
Уровень техники
Известна конструкция тормозного блока дискового тормоза, содержащая корпус блока, клещевой механизм в виде смонтированных на корпусе своей средней частью два рычага, на концах которых с одной стороны корпуса шарнирно закреплен силовой цилиндр, с другой - тормозные башмаки с накладками для фрикционного взаимодействия с тормозным диском [1]. В этой конструкции рычаги клещевого механизма вместе с тормозным цилиндром образуют четырехзвенник. При отпущенном положении тормоза и действии на блок горизонтальных сил инерции этот четырехзвенник трансформируется с возможностью для накладок блока касаться вращающегося тормозного диска и иметь вследствие этого повышенный износ и заниженный срок службы.
Указанный недостаток может быть устранен обеспечением стабильного положения блока относительно диска.
Известна конструкция тормозного блока, в которой стабильное положение клещевого механизма блока относительно тормозного диска достигается введением в основные шарниры дополнительного трения [2]. Использование «тугих» шарниров, однако, требует больших затрат на изготовление и ремонт тормозных блоков.
Известна конструкция тормозного блока [3] (по Патенту РФ №2390449 С), в котором для сбалансированного положения блока относительно тормозного диска между корпусом блока и концами его рычагов со стороны тормозного цилиндра установлено четыре упругих упора, каждый из которых имеет в своем составе шток, пружину, цапфу и шарнирные оси. Это предопределяет сложность стабилизирующего устройства, большую его металлоемкость. Кроме того, использованный в этом патенте принцип стабилизации положения блока требует подбора упорных пружин одинаковой длины и жесткости, что в условиях реального производства весьма проблематично.
В предлагаемом изобретении за прототип принято техническое решение [1], как наиболее близкое к нему по принципу действия и составу элементов.
Сущность изобретения
В основу изобретения поставлена задача повышения срока службы фрикционных накладок блока путем снижения вероятности касания накладок о вращающийся диск при отпущенном положении тормоза.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в блок дискового тормоза, содержащий корпус, шарнирно смонтированные на нем средней своей частью два рычага, на концах которых с одной стороны корпуса шарнирно закреплен силовой цилиндр, с другой - тормозные башмаки с накладками для фрикционного взаимодействия с тормозным диском, введено устройство для регулирования и стабилизации положения башмаков блока относительно тормозного диска при отпущенном положении тормоза, выполненное в виде тяги, шарнирно присоединенной своими концами к рычагам блока в точках, расположенных на одинаковых расстояниях, но по разные стороны от плоскости, проходящей через оси поворота рычагов на корпусе блока. Тяга выполнена состоящей из трех частей, причем одна из крайних частей связана со средней частью через резьбовое соединение, другая - через предварительно сжатые упругие элементы.
Введение указанных отличительных признаков позволит создать конструкцию тормозного блока с регулируемым и стабильным расположением его башмаков относительно тормозного диска, снизить износ накладок, увеличить срок их службы.
Краткое описание чертежей
Сущность предложенного изобретения поясняется следующими графическими материалами:
На фиг. 1 представлена предлагаемая конструкция блока дискового тормоза.
На фиг. 2 - детализация конструкции тяги 7 блока (фиг. 1).
На фиг. 3 - схема регулировки положения шарниров крепления тормозных башмаков относительно тормозного диска для смещения башмаков влево за счет укорочения тяги 7 (фиг. 1).
На фиг. 4 - схема регулировки положения шарниров крепления тормозных башмаков относительно тормозного диска для смещения башмаков вправо за счет удлинения тяги 7 (фиг. 1).
На фиг. 5 - схема воздействия на блок рабочей нагрузки от тормозного цилиндра.
На фиг. 6 - схема воздействия на блок горизонтальных сил инерции при отпущенном положении тормоза.
На фиг. 1, 2 использованы следующие обозначения:
1 - корпус блока
2 - рычаг правый
3 - рычаг левый
4 - башмаки тормозные
5 - фрикционные накладки
6 - тормозной цилиндр
7 - тяга
8 - концевая часть (левая) тяги 7 на фиг. 1
9 - концевая часть (правая) тяги 7 на фиг. 1
10 - средняя часть тяги 7 на фиг. 1
11 - втулка
12 - пружина
13 - пружина
14 - кольцо стопорное
15 - контргайка.
На схемах фиг. 3, 4, 5, 6 использованы следующие буквенные обозначения:
А, В - центры шарнирных соединений корпуса 1 с рычагами 3 и 2 в соответствии с фиг. 1.
N, R - центры шарнирных соединений рычагов 3 и 2 с тягой 7 на фиг. 1.
ц
Р - силы от тормозного цилиндра
и
P - силы инерции неуравновешенных частей блока в горизонтальной плоскости.
Лучший вариант осуществления изобретения
Предлагаемая конструкция блока дискового тормоза содержит корпус 1 (фиг. 1), на котором шарнирно закреплены рычаги 2 и 3 блока. На концах этих рычагов с одной стороны корпуса шарнирно закреплен тормозной цилиндр 6, с другой - тормозные башмаки 4 с фрикционными накладками 5. В соответствии с изобретением блок оснащен тягой 7, шарнирно закрепленной на рычагах 2 и 3 блока в точках, расположенных, как это показано на фиг. 3, 4, 5,6, на одинаковых расстояниях (AN=BR) и по разные стороны от плоскости АВ, проходящей через оси поворота рычагов 2 и 3 на корпусе блока. Тяга 7 в соответствии с фиг. 2 содержит три основные части 8, 9 и 10. При этом часть 8 связана со средней частью 10 резьбовым соединением, оборудованным контргайкой 15. Другая крайняя часть 9 тяги имеет расположенный во внутренней полости средней части 10 хвостовик цилиндрической формы с кольцевой проточкой на конце. Туда вставлено стопорное кольцо 14. Это кольцо служит упором с двух сторон для пружин 12 и 13, получающих предварительное поджатие от ввинчивания в деталь 10 резьбовой втулки 12.
Работа устройства
Перед началом работы блока осуществляется регулировка положения его тормозных башмаков относительно диска с целью выравнивания зазоров между башмаками и диском. Эта регулировка реализуется за счет укорочения или удлинения тяги 7 (фиг. 1) вращением ее средней части в ту или другую сторону.
1
1
На фиг. 3 показан результат укорочения начальной длины RN тяги до длины R N, за счет чего рычаги блока поворачиваются против часовой стрелки (их новое положение показано на фиг. 3 пунктиром). Разница зазоров между диском и шарнирами крепления башмаков слева и справа в результате этого уменьшается.
2
2
Если для выравнивания зазоров необходимо переместить рычаги блока в противоположном направлении (по часовой стрелке), то вращением средней части 10 тяги в другом направлении удлиняют тягу от начального размера RN (нафиг. 4) до длины R N, добиваясь при этом примерного равенства зазоров слева и справа от диска. Это положение рычагов показано на фиг. 4 пунктиром.
После регулировки полученная длина тяги 7 фиксируется контргайкой 15. Следует заметить, что тяга 7 относительно плоскости, проходящей через центры шарниров крепления рычагов на корпусе, может иметь не тот наклон, который представлен на фиг. 1, а зеркально ему противоположный, отмеченный на фиг. 1 пунктирной линией. В этом случае регулировочные перемещения рычагов так же поменяются на обратные, но принцип регулировки остается тем же. После регулировки полученная длина тяги 7 фиксируется контргайкой 15.
Отрегулированный блок в тормозном режиме и при отпуске тормоза работает следующим образом:
ц
В режиме торможения в соответствии с фиг. 5 рычаги 2 и 3 блока под действием сил Р от тормозного цилиндра поворачиваются, двигая противоположные концы рычагов навстречу друг другу, и прижимают башмаки с накладками к тормозному диску. Тяга 7 при этом не препятствует этим движениям, поскольку согласно изобретению она закреплена на рычагах 2 и 3 в точках, расположенных на одинаковых расстояниях, но по разные стороны от плоскости, проходящей через оси поворота рычагов на корпусе блока. Из фиг. 5. видно, что рычаги 2 и 3 блока при торможении поворачиваются в разные стороны (рычаг 3 - по часовой стрелке, рычаг 2 - против часовой стрелки), но верхний конец рычага 2 и нижний конец рычага 3 движутся при этом в одну сторону (влево) и тяга 7, связывающая их между собой равноудаленными от осей поворота рычагов шарнирами, не препятствует движению рычагов блока на торможение и растормаживание
и
и
В отпущенном (поездном) положении тормоза на блок могут действовать силы гравитации элементов блока, динамические силы, которые в конструкции блока по прототипу вызывают перемещения рычагов блока, касание или прилегание башмаков блока к вращающемуся диску, обусловливая нерациональный износ фрикционных накладок блока, снижая их срок службы. В предлагаемой конструкции блока тяга 7 препятствует указанным смещениям рычагов. Для доказательства этого рассмотрим представленную на фиг. 6 схему нагружения блока силами инерции Р. Представим себе, что тяга 7 в конструкции отсутствует. В этом случае рычаги 2 и 3 под действием сил Р повернутся по часовой стрелке так же, как рычаги повернулись на схеме по фиг. 4, для чего там потребовалась деформация тяги 7 (ее удлинение).
Но в патентуемой конструкции блока тяга 7 присутствует и, поскольку она имеет достаточную жесткость, то рычаги блока не будут поворачиваться от действия на блок боковых сил инерции, блок будет сохранять свое стабильное положение без касания диска и нерационального износа фрикционных накладок.
Наличие в конструкции тяги 7 предварительно поджатых элементов (пружин 12 и 13) обеспечивает компенсацию больших перемещений тормозного диска поперек вагона и восприятие тягой сверхкритических нагрузок без поломки ее элементов.
Как видно из изложенного выше, введение в прототип предложенных отличительных признаков обеспечивает выполнение поставленной задачи.
В настоящее время проведены теоретические исследования свойств клещевого механизма с предлагаемым устройством для регулирования и стабилизации положения его рычагов, а также экспериментальные исследования опытной конструкции блока с таким устройством. Результаты положительные. Готовится проверка таких блоков на вагоне.
Источники информации
1. Тормозные устройства (справочник) М.П. Александров, А.Г. Лысяков, В.П. Федосеев, М.В. Новожилов. М., Машиностроение, 1985, стр. 157, рис. 4.19.г. (прототип).
6
2. Дисковый тормоз для железнодорожных вагонов. Патент ФРГ ДЕ 19509540 С1, МПК В61Н 15/00, опубл. 2.10.1996 г.
3. Дисковый тормоз железнодорожного транспортного средства Патент РФ №2390449 С2, МПК В61Н 5/00, опубл. 24.05.2010 г.