RU2662361C2

RU2662361C2 - Disk brake unit

Info

Publication number: RU2662361C2
Application number: RU2016151549A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Дементьев; Александр Николаевич Скачков; Андрей Валентинович Зайцев
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научная организация Тверской институт вагоностроения (ЗАО НО "ТИВ")
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2018-07-25
Also published as: RU2016151549A; RU2016151549A3

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: invention relates to railway transport, in particular to braking devices of cars. Disk brake unit contains a body, two levers hingedly mounted on it with its middle part, at one end of which a brake cylinder is fixed, on the other – shoes with brake pads. Unit also comprises a device for regulating and stabilizing the position of the unit relative to the brake disk, made in the form of a rod hingedly connected with its ends to the levers of the unit at points spaced at equal distances, but on opposite sides of the plane passing through the axis of rotation of the levers on the body of the unit. Thrust consists of three parts. One of the extremities is connected to the middle part by a threaded connection, the other – through pre-compressed elastic elements.

EFFECT: it is possible to reduce the likelihood of friction pads touching and fitting to to the disk when the brake is released, to reduce wear and increase the life of the pads.

1 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям тормозных блоков дискового тормоза пассажирских вагонов.The invention relates to railway transport, in particular to the design of the brake blocks of the disk brake of passenger cars.

Уровень техникиState of the art

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.A known design of a brake block of a disk brake, comprising a block body, a tick mechanism in the form of two levers mounted on the body with its middle part, at the ends of which a power cylinder is pivotally mounted on one side of the body, and brake shoes with linings for frictional interaction with the brake disk on the other side [ one]. In this design, the levers of the tick-borne mechanism together with the brake cylinder form a four-link. When the brake position is released and horizontal inertia forces are applied to the block, this four-link is transformed with the possibility for the block overlays to touch the rotating brake disc and therefore have increased wear and a reduced service life.

Указанный недостаток может быть устранен обеспечением стабильного положения блока относительно диска.This drawback can be eliminated by ensuring a stable position of the block relative to the disk.

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.A known design of the brake block, in which a stable position of the tick-borne mechanism of the block relative to the brake disk is achieved by introducing additional friction into the main hinges [2]. The use of “tight” hinges, however, requires high costs for the manufacture and repair of brake blocks.

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.A known design of the brake block [3] (according to the RF Patent No. 2390449 C), in which for the balanced position of the block relative to the brake disk between the block body and the ends of its levers from the side of the brake cylinder, four elastic stops are installed, each of which has a rod, spring, trunnion and articulated axles. This determines the complexity of the stabilizing device, its large metal consumption. In addition, the principle of stabilizing the position of the block used in this patent requires the selection of thrust springs of the same length and stiffness, which is very problematic in real production conditions.

В предлагаемом изобретении за прототип принято техническое решение [1], как наиболее близкое к нему по принципу действия и составу элементов.In the present invention, a technical solution [1] is adopted as a prototype, as being closest to it by the principle of action and composition of elements.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В основу изобретения поставлена задача повышения срока службы фрикционных накладок блока путем снижения вероятности касания накладок о вращающийся диск при отпущенном положении тормоза.The basis of the invention is the task of increasing the service life of the friction linings of the block by reducing the likelihood of touching the linings on the rotating disk when the brake is released.

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.The solution to this problem is achieved by the fact that in the disk brake unit comprising a housing, two levers pivotally mounted on it with its middle part, at the ends of which a power cylinder is pivotally mounted on one side of the housing, and brake shoes with linings for frictional interaction with the brake disc on the other , a device was introduced for regulating and stabilizing the position of the block shoes relative to the brake disk when the brake position is released, made in the form of a rod pivotally connected with its ends to the Agam block at points located at equal distances, but on different sides of a plane passing through the pivot axis of the levers on the unit. The thrust is made up of three parts, with one of the extreme parts connected to the middle part through a threaded connection, the other through pre-compressed elastic elements.

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.The introduction of these distinguishing features will allow you to create the design of the brake unit with an adjustable and stable location of its shoes relative to the brake disc, reduce wear on the linings, increase their service life.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Сущность предложенного изобретения поясняется следующими графическими материалами:The essence of the proposed invention is illustrated by the following graphic materials:

На фиг. 1 представлена предлагаемая конструкция блока дискового тормоза.In FIG. 1 shows the proposed design of the disk brake unit.

На фиг. 2 - детализация конструкции тяги 7 блока (фиг. 1).In FIG. 2 - detail design of the thrust unit 7 (Fig. 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).In FIG. 3 is a diagram of adjusting the position of the hinges of fastening the brake shoes relative to the brake disk for shifting the shoes to the left by shortening the traction 7 (Fig. 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).In FIG. 4 is a diagram of adjusting the position of the hinges of fastening the brake shoes relative to the brake disk for shifting the shoes to the right by lengthening the traction 7 (Fig. 1).

На фиг. 5 - схема воздействия на блок рабочей нагрузки от тормозного цилиндра.In FIG. 5 is a diagram of the effect on the working load block from the brake cylinder.

На фиг. 6 - схема воздействия на блок горизонтальных сил инерции при отпущенном положении тормоза.In FIG. 6 is a diagram of the effect on the block of horizontal inertia forces when the brake position is released.

На фиг. 1, 2 использованы следующие обозначения:In FIG. 1, 2 the following notation is used:

1 - корпус блока1 - block body

2 - рычаг правый2 - the lever is right

3 - рычаг левый3 - left lever

4 - башмаки тормозные4 - brake shoes

5 - фрикционные накладки5 - friction linings

6 - тормозной цилиндр6 - brake cylinder

7 - тяга7 - thrust

8 - концевая часть (левая) тяги 7 на фиг. 18 - end part (left) of the rod 7 in FIG. one

9 - концевая часть (правая) тяги 7 на фиг. 19 - end portion (right) of the rod 7 in FIG. one

10 - средняя часть тяги 7 на фиг. 110 - the middle part of the rod 7 in FIG. one

11 - втулка11 - sleeve

12 - пружина12 - spring

13 - пружина13 - spring

14 - кольцо стопорное14 - retaining ring

15 - контргайка.15 - a lock-nut.

На схемах фиг. 3, 4, 5, 6 использованы следующие буквенные обозначения:In the diagrams of FIG. 3, 4, 5, 6 the following letters are used:

А, В - центры шарнирных соединений корпуса 1 с рычагами 3 и 2 в соответствии с фиг. 1.A, B are the centers of articulation of the housing 1 with levers 3 and 2 in accordance with FIG. one.

N, R - центры шарнирных соединений рычагов 3 и 2 с тягой 7 на фиг. 1.N, R are the centers of articulation of levers 3 and 2 with rod 7 in FIG. one.

Р_ц - силы от тормозного цилиндраR _c - forces from the brake cylinder

P_и - силы инерции неуравновешенных частей блока в горизонтальной плоскости.P _and are the inertia forces of the unbalanced parts of the block in the horizontal plane.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

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.The proposed design of the disk brake unit contains a housing 1 (Fig. 1), on which the levers 2 and 3 of the unit are pivotally mounted. At the ends of these levers, on one side of the housing, a brake cylinder 6 is pivotally mounted, on the other, brake shoes 4 with friction linings 5. In accordance with the invention, the block is equipped with a rod 7 pivotally mounted on the levers 2 and 3 of the block at points located as shown in FIG. 3, 4, 5,6, at equal distances (AN = BR) and on different sides of the plane AB passing through the axis of rotation of the levers 2 and 3 on the block body. Rod 7 in accordance with FIG. 2 contains three main parts 8, 9 and 10. Moreover, part 8 is connected to the middle part 10 by a threaded connection equipped with a lock nut 15. The other end part 9 of the rod has a cylindrical shank located in the inner cavity of the middle part 10 with an annular groove at the end. A snap ring 14 is inserted there. This ring serves as an abutment on both sides for the springs 12 and 13, which are preloaded by screwing the threaded sleeve 12 into the part 10.

Работа устройстваDevice operation

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.Before starting the operation of the unit, the position of its brake shoes relative to the disk is adjusted in order to align the gaps between the shoes and the disk. This adjustment is realized by shortening or lengthening the rod 7 (Fig. 1) by rotating its middle part in one direction or another.

На фиг. 3 показан результат укорочения начальной длины RN тяги до длины R₁ N₁, 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.In FIG. Figure 3 shows the result of shortening the initial thrust length RN to a length R ₁ N ₁ , due to which the levers of the block rotate counterclockwise (their new position is shown in dashed lines in Fig. 3). The difference in the gaps between the disk and the hinges for attaching the shoes to the left and right as a result of this is reduced.

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 R₂ N₂, добиваясь при этом примерного равенства зазоров слева и справа от диска. Это положение рычагов показано на фиг. 4 пунктиром.If, to equalize the gaps, it is necessary to move the block levers in the opposite direction (clockwise), then by rotating the middle part 10 of the rod in the other direction, the rod is extended from the initial size RN (see Fig. 4) to the length R ₂ N ₂ , while achieving an approximate equality of the gaps left and right of the drive. This position of the levers is shown in FIG. 4 dotted line.

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.After adjustment, the obtained length of the rod 7 is fixed with a lock nut 15. It should be noted that the rod 7 relative to the plane passing through the centers of the hinge mounting levers on the housing may not have the inclination shown in FIG. 1, and it is opposite to it, noted in FIG. 1 dashed line. In this case, the adjusting movements of the levers will also be reversed, but the principle of adjustment remains the same. After adjustment, the resulting rod length 7 is fixed with a lock nut 15.

Отрегулированный блок в тормозном режиме и при отпуске тормоза работает следующим образом:The adjusted unit in braking mode and when the brake is released works as follows:

В режиме торможения в соответствии с фиг. 5 рычаги 2 и 3 блока под действием сил Р_ц 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 растормаживаниеIn braking mode in accordance with FIG. 5 levers 2 and 3 of the block under the influence of forces R _c from the brake cylinder are rotated, moving the opposite ends of the levers towards each other, and press the shoes with the pads to the brake disc. The rod 7 does not interfere with these movements, since according to the invention it is fixed on the levers 2 and 3 at points located at equal distances, but on different sides of the plane passing through the axis of rotation of the levers on the block body. From FIG. 5. it is seen that when braking, levers 2 and 3 of the unit rotate in different directions (lever 3 - clockwise, lever 2 - counterclockwise), but the upper end of lever 2 and the lower end of lever 3 move in this direction (to the left ) and the rod 7, connecting them together equidistant from the axis of rotation of the levers by hinges, does not interfere with the movement of the block levers for braking and braking

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_и. Представим себе, что тяга 7 в конструкции отсутствует. В этом случае рычаги 2 и 3 под действием сил Р_и повернутся по часовой стрелке так же, как рычаги повернулись на схеме по фиг. 4, для чего там потребовалась деформация тяги 7 (ее удлинение).In the released (train) position of the brake, the block can be affected by the forces of gravity of the block elements, dynamic forces that, in the prototype block design, cause the block levers to move, the shoes of the block to touch or fit to the rotating disk, causing irrational wear of the friction linings of the block, reducing their service life . In the proposed design of the block, the thrust 7 prevents the indicated displacements of the levers. To prove this, consider the embodiment of FIG. 6 diagram of the loading of the block by inertial forces P _and . Imagine that the draft 7 in the design is missing. In this case, the arms 2 and 3 under the action of forces F _and turn like levers turned clockwise in the diagram of FIG. 4, for which there was required deformation of the thrust 7 (its extension).

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.But in the patented design of the block, the thrust 7 is present and, since it has sufficient rigidity, the levers of the block will not be turned by the lateral inertia forces acting on the block, the block will maintain its stable position without touching the disk and irrational wear of the friction linings.

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.The presence of 7 pre-tensioned elements (springs 12 and 13) in the design of the traction compensates for large displacements of the brake disc across the car and the traction perceives supercritical loads without breaking its elements.

Как видно из изложенного выше, введение в прототип предложенных отличительных признаков обеспечивает выполнение поставленной задачи.As can be seen from the above, the introduction to the prototype of the proposed distinctive features ensures the fulfillment of the task.

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.At present, theoretical studies of the properties of the tick-borne mechanism with the proposed device for regulating and stabilizing the position of its levers, as well as experimental studies of the experimental design of the block with such a device, have been carried out. The results are positive. An inspection of such blocks on the wagon is being prepared.

Источники информацииInformation sources

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).1. Brake devices (reference book) M.P. Alexandrov, A.G. Lysyakov, V.P. Fedoseev, M.V. Novozhilov. M., Mechanical Engineering, 1985, p. 157, fig. 4.19.G. (prototype).

2. Дисковый тормоз для железнодорожных вагонов. Патент ФРГ ДЕ 19509540 С1, МПК⁶ В61Н 15/00, опубл. 2.10.1996 г.2. Disc brake for railway cars. German Patent DE 19509540 C1, IPC ⁶ B61H 15/00, publ. October 2, 1996

3. Дисковый тормоз железнодорожного транспортного средства Патент РФ №2390449 С2, МПК В61Н 5/00, опубл. 24.05.2010 г.3. Disc brake of a railway vehicle RF Patent No. 2390449 C2, IPC V61H 5/00, publ. May 24, 2010

Claims

1. A disk brake unit comprising a housing, two levers pivotally mounted on it with their middle part, at the ends of which a power cylinder is pivotally mounted on one side of the housing, and brake shoes with linings for frictional interaction with the brake disc on the other, characterized in that the design introduced a device for regulating and stabilizing the position of the block shoes relative to the brake disk when the brake is released, made in the form of traction pivotally connected by its ends to the block levers in glasses, arranged at equal distances, but on different sides of a plane passing through the pivot axis of the levers on the unit.

2. The disk brake unit according to claim 1, characterized in that the thrust is made up of three main parts, one of the extreme parts being connected to the middle part through a threaded connection, and the other through pre-compressed elastic elements.