Результат интеллектуальной деятельности: ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Изобретение относится к тормозным системам подвижного состава железнодорожного транспорта.

Известны дисковые тормоза пассажирских вагонов Pioneer III (П.С.Анисимов. Тормозное оборудование высокоскоростных поездов. - М.: Железнодорожный транспорт, №2. 2011. - С.72-77.), включающий тормозные диски, тормозные накладки, тормозные цилиндры, башмаки.

Недостатками известного дискового тормоза являются выделение значительного тепла при торможении и интенсивное изнашивание фрикционных пар.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является дисковый тормоз пассажирских вагонов (В.И.Крылов, В.В.Крылов. Автоматические тормоза подвижного состава. - М.: Транспорт, 1983. - С.217-219.), включающий тормозные диски, тормозные цилиндры, тормозные накладки, башмаки.

Недостатками данного устройства являются выделение значительного количества тепла при торможении и интенсивное изнашивание фрикционных пар.

Целью изобретения является снижение тепловой нагруженности, а также изнашиваемости фрикционной пары дискового тормоза.

Указанная цель достигается тем, что фрикционный блок дискового тормоза выполнен в виде радиального упорного подшипника.

Сущность изобретения заключается в том, что фрикционный блок выполнен в виде радиального двухрядного упорного подшипника, среднее кольцо которого служит тормозным диском и жестко закреплено на оси колесной пары, а два опорных кольца подшипника - накладками, прижимаемыми к среднему кольцу через рычаги тормозным цилиндром, на внешней поверхности среднего кольца и на внутренних поверхностях опорных колец выполнены канавки с конусообразным профилем для размещения шариков.

На фиг.1, 2 представлена схема дискового тормоза в сборке и сечение фрикционного блока, на фиг.3, 4 - схема реализации тормозных сил в предлагаемом устройстве.

На фиг.1 представлена схема колесной пары с предлагаемым тормозным устройством, включающая рельс 10, колесную пару 9, ось колесной пары 4, накладки 2 в виде опорного кольца, соединенные с тормозным цилиндром 6 через рычаги 5, опорные шарниры 7, передаточные шарниры 8.

На фиг.2 представлена схема дискового тормоза, реализующего тормозную силу в режиме сцепления, который содержит тормозной диск 1, накладки 2, шарики 3, тормозной диск 1 закреплен на оси 4 колесной пары 9, накладки 2 соединены передаточными шарнирами 8 с рычагами 5, на которые воздействует тормозной цилиндр 6 через опорные шарниры 7, тормозной диск 1, две накладки 2 и шарики 3 в сборе образуют фрикционный блок в виде упорного подшипника.

На фиг.3 представлена схема размещения шариков между средним кольцом и опорными кольцами, содержащая тормозной диск 1, накладки 2, шарики 3, размещенные в канавки 11 с конусообразным профилем.

На фиг.4 представлена схема реализации тормозных сил дискового тормоза в режиме сцепления.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

При отсутствии сжатого воздуха в тормозном цилиндре 6 накладки 2 не прижаты к тормозному диску 1 и шарики 3 находятся в свободном состоянии.

При подаче сжатого воздуха в тормозной цилиндр 6 рычаги 5 передают усилие на подшипник, и при движении экипажа шарики 3 вращаются с проскальзыванием под воздействием радиальных нагрузок.

Прижатие накладки 2 к тормозному диску 1 нормальной силой F уравновешивается радиальными реакциями N в точках k контакта шариков с канавками 11 (фиг.3), центр O₁ шарика, расположенный от центра оси колесной пары O₂ на расстоянии R, вращается со скоростью V (фиг.4), верхняя контактная точка k⁰ располагается в зоне вращения накладки со скоростью V⁰, а нижняя точка k₀ - в зоне вращения со скоростью V₀. Вращение точек по одному кругу катания диаметром d с разными скоростями невозможно, поэтому в точках k⁰ и k₀ происходит проскальзывание при скорости ΔV=V⁰-V₀, при этом величина относительного проскальзывания ε определится из выражения ε=ΔV/V=d/R.

Проскальзывание шариков в зонах контакта сопровождается трением, которое образует тормозную силу в режиме сцепления, вызывающую внешнюю реакцию F_сц между колесом 9 и рельсом 10 (фигура 1).

Параметры конструктивного исполнения предлагаемого дискового тормоза задаются радиусом R и показателем конусности канавки, диаметром и количеством шариков. Габаритные размеры дискового тормоза в виде двухрядного упорного подшипника и достаточного числа шариков с двойным контактом их с каждой стороны обеспечат необходимую тормозную силу и регулирование ее величиной давления в тормозном цилиндре. Выбор величины относительного проскальзывания ε производится из расчета интенсивности изнашиваемости фрикционных деталей.

Особенностью предлагаемого дискового тормоза является незначительный ход штока тормозного цилиндра, величина которого определяется только упругими деформациями, в результате чего резко снижается расход сжатого воздуха, а также устраняется необходимость специальных отводящих устройств.

Таким образом, предлагаемый дисковый тормоз подвижного состава позволяет снизить тепловую нагруженность и изнашиваемость фрикционной пары за счет использования шариков, размещенных между накладками и тормозным диском и обеспечивающих контакт в четырех точках, а не поверхностями.