Спосіб гальмування механічних систем і пристрій для його реалізації

Винахід відноситься до галузі машинобудування і може бути використаний в гальмівних системах, переважно, в автотранспорті. Відомий спосіб гальмування механічних систем за допомогою сил сухого тертя, які виникають у результаті притиснення фрикційних пар - гальмівних барабанів і колодок (дисків), сукупність яких складає пристрій для реалізації зазначеного способу, наприклад, автомобільне колісне гальмо. Відомий спосіб і пристрій мають такий недолік, як різке падіння ефективності гальмування при потраплянні у фрикційну пару (між тертьовими деталями) рідини. Крім того, має місце підвищений знос тертьових деталей і значне нагрівання останніх. Відомий також спосіб гідродинамічного гальмування штоків силових гідроциліндрів, який включає використання гідравлічного опору перетіканню робочої рідини наприкінці ходу штока. Пристрій для реалізації даного способу містить додаткову камеру, яка замикається штоком і наповнену робочою рідиною, що витісняється штоком через дросельні отвори, які створюють гідравлічний опір вільному перетіканню робочої рідини з зазначеної додаткової камери. Даний спосіб має обмежену галузь застосування. Ближче усього до предмета винаходу перистальтичне витиснення рідини з порожнини еластичного робочого органу за допомогою ролика, який накочується на робочий орган. Даний спосіб реалізується перистальтичними насосами (наприклад, Патент РФ №2151915, опубл. 27.06.2000г.). Зазначені насоси мають обмежені силові параметри і малу галузь застосування, переважно, у медицині. В основу винаходу поставлена задача створити такий спосіб гальмування механічних систем, який дозволив би підвищити їхню надійність і ресурс безаварійної роботи й істотно збільшити функціональні можливості гальмівних систем, а також дозволив би спростити конструкції гальмівних систем. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі гальмування механічних систем, який включає використання гідродинамічного опору робочої рідини, відповідно до винаходу, як гальмуючий елемент використовують порожнисту еластичну стрічку, яка містить, щонайменше, дві гідравлічно сполучені між собою камери, робочу рідину подають щонайменше в одну з камер, збільшуючи її об'єм, і створюють рухому перешкоду у вигляді хвилі, яка біжить, перед рухрмим елементом, жорстко пов'язаним з об'єктом гальмування, при цьому гальмуючий момент створюють за рахунок гідравлічного опору камер, що перешкоджає вільному перетіканню робочої рідини, при цьому камери мають нульовий об'єм у режимі вільного руху. Поставлена задача вирішується також за рахунок того, що робочу рідину подають одночасно в дві і більше камери, при цьому заповнені і порожні камери чергують. Поставлена задача вирішується пристроєм для здійснення способу, що, відповідно до винаходу, містить жорстко закріплений на корпусі фланець, на якому жорстко закріплена порожниста еластична стрічка з каналами підведення і відводу робочої рідини, з’єднаними з відповідними каналами фланця і з, щонайменше, двома внутрішніми камерами, розділеними перегородкою з дросельним отвором і рухомий елемент у вигляді, щонайменше, одного ролика, встановленого з можливістю вільного обертання на осі, жорстко закріпленого на об'єкті гальмування, при цьому ролик приведений у безпосередній контакт з еластичною стрічкою. Новий технічний результат, який досягається винаходом, обумовлений тим, що для створення реактивного моменту (протидії) використовується збільшення об'єму обмеженої кількості робочої рідини в замкненій камері, який створює рухому перешкоду у вигляді хвилі, що біжить, швидкість руху якої визначається гідравлічним опором вільному витіканню робочої рідини з зазначеної камери. Додатково, формується дві і більше протидіючі хвилі. Нерухома деталь пристрою виконана у вигляді фланця, який розміщено у порожнині барабана, на зовнішній циліндричній поверхні фланця зафіксована еластична стрічка, яка є однією з деталей силової пари, еластична стрічка має щонайменше дві внутрішні камери, причому камери містять вбудований гідравлічний опір у вигляді дросельного отвору, а фланець має канал підведення робочої рідини, ролик, який відкочує еластичну стрічку, є деталлю силової пари, причому вісь його зафіксована у внутрішній порожнині барабана, а в режимі вільного відкочування роликом еластичної стрічки, внутрішні камери останньої мають нульовий об'єм; фланець містить два і більше каналів підведення робочої рідини, що задіюються одночасно, при цьому має місце чергування заповнених і порожніх камер, а міжцентрова відстань між осями ролика і вала барабана визначається за формулою: Rц=Rф+бл+Rр+Rо.р., де: Rф - радіус циліндричної частини фланця; бл - товщина порожнистої стрічки; Rp - радіус ролика; Ro.p. - радіус осі ролика. На Фіг.1 приведений пристрій для реалізації запропонованого способу гальмування механічних систем, на Фіг.2 - розріз по А-А. Пристрій містить фланець 1, жорстко закріплений на корпусній деталі 2, наприклад, рамі або на мосту підвіски автомобіля. На фланці 1 жорстко фіксується еластична стрічка 3, яка містить внутрішні камери 4 і 5, розділені перегородкою 6, яка має дросельний отвір 7. Еластичну стрічку 3 обкочують ролики 8, які вільно обертаються на осях 9, жорстко зафіксовані у внутрішній порожнині барабана 10. У свою чергу, барабан 10 закріплений на валу 11. Робоча рідина подається через канали 12 і 13 у внутрішні камери 4. При накочуванні роликів 8 на заповнені внутрішні камери 4 формується хвиля 14, яка перешкоджає вільному руху ролика. Суть запропонованого способу гальмування механічних систем і робота пристрою для його реалізації наочно ілюструються на прикладі роботи автомобільної гальмівної системи. При натисканні на гальмівну педаль, механічно зв'язану з головним гальмівним циліндром, робоча рідина, яка утримується в порожнині останнього (не показаний) надходить у камери 4 еластичної стрічки 3. Гідравлічно сполучені внутрішні камери 4 і 5 утворюють силовий ланцюжок, причому кількість внутрішніх камер в еластичній стрічці 3 обмежено лише довжиною останньої і шириною камер, при цьому кожна наступна камера гідравлічно сполучена з попередньої через дросельні отвори 7 у перегородках 6. Зазначений ланцюжок внутрішніх камер 4 і 5 еластичної стрічки 3 і система підведення робочої рідини, забезпечують чергування заповнених і порожніх внутрішніх камер. Робоча рідина в камеру 4 надходить через канали 12 і 13, гідравлічно сполучені з головним гальмівним циліндром (не показаний). Поза залежністю від розташування роликів 8, механічно пов'язаних з барабаном 10, на якому фіксується колесо автомобіля (об'єкт гальмування) і напрямку обертання колеса (барабана) у момент подачі робочої рідини в камеру 4, остання гарантовано здійснить протидію руху роликів 8 (і, відповідно, вільному обертанню колеса автомобіля), тому що об'єм її, при накочуванні ролика 8 з тієї або іншої сторони, збільшується, формуючи хвилю 14, яка перешкоджає згаданому рухові. При накочуванні на камеру 4 ролик 8 буде витісняти робочу рідину в камеру 5, порожню, при цьому зворотне перетікання робочої рідини (проти напрямку обертання барабана 10) ускладнений, тому що ролик 8 підтискає еластичну стрічку 3. Це забезпечено тим, що міжцентрова відстань між осями ролика 8 і вала 11 барабана 10 вибирається з розрахунку рівності його сумі радіусів фланця 1, ролика 8 і його осі 9 і товщини стрічки 3. Але, з іншого боку, і вільне перетікання робочої рідини з камери 4 у порожню камеру 5 також зустрічає опір з боку каналізації камер у вигляді дросельних, отворів, які утримуються в каналах. Таким чином, гарантовано формується хвиля 14, яка здійснює силову протидію обертанню барабана 10. При цьому величина реактивного (гальмуючого) моменту (зусилля) прямо пропорційна об'єму витиснутої з головного гальмівного циліндра робочої рідини. При знятті тиску в каналах 12 і 13 (гальмівна педаль відпущена), робоча рідина, у якій би з камер 4 і 5 вона не знаходилася, гарантовано буде витиснута роликом 8 у головний гальмівний циліндр і ролики 8 знову одержать можливість вільного відкочування порожнистої еластичної стрічки 3. Досягнення нового технічного ефекта виражається в спрощенні конструкції гальмівних систем, підвищенні їхньої надійності і ресурсу безаварійної роботи й в істотному збільшенні функціональних можливостей гальмівних систем, тому що очевидно, що гальмівні системи нового покоління абсолютно індиферентні до середовища експлуатації, тобто однаково ефективні при роботі у воді, в олії, в агресивних середовищах і т.п., тобто там, де застосування традиційних гальмівних систем, які містять фрикційні пари, практично неможливо. Нові гальмівні системи не перешкоджають застосуванню антиблокувального устаткування (АБС) і інших систем, що забезпечують безпеку руху, тому що фактично змінюється лише конструкція самих гальм, без втручання в розподіл робочої рідини.