Гальмівний диск

Реферат: Гальмівний диск містить два фрикційних кільця, з'єднаних за допомогою болтів з вентиляційними лопатками (вінцем), які при обертанні створюють циркуляцію повітря, спрямовану від вхідних отворів центральної частини дисків до його периферії, що поліпшує тепловідтік від диска в атмосферу. Вентиляційні лопаті на зовнішньому торці заоснащено пластинами, виконаними із матеріалу з пам'яттю форми, які змінюють своє положення в залежності від температури вентиляційних лопатей. При високій температурі матеріал пластини перебуває в аустенітному стані, при охолодженні миттєво переходить у мартенситну фазу зі зміною форми пластини. Під час руху, коли гальмівний диск охолоджений пластини приймають пряме положення, при гальмуванні вентиляційні лопаті нагріваються й пластина згинається, відкриваючи вентиляційні канали, забезпечуючи при цьому циркуляцію повітря в каналах гальмівного диску та його охолодження. Зі зрівнянням температури гальмівного диску з температурою навколишнього середовища пластина повертається в початкове положення. UA 70861 U (12) UA 70861 U UA 70861 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування та може бути використана у конструкції дискових гальм транспортних засобів, зокрема поїздів. Відомо гальмівний диск [1], що містить два фрикційних кільця, з'єднаних за допомогою болтів з вентиляційними лопатками (вінцем), які при обертанні створюють циркуляцію повітря, спрямовану від вхідних отворів центральної частини дисків до його периферії, що поліпшує тепловідтік від диска в атмосферу. Даний пристрій вибрано за прототип. Недоліком відомої конструкції є те, що при високих швидкостях транспортного засобу вентиляційними лопатками створюється додатковий опір руху, що призводить до певних витрат потужності локомотива, особливо для високошвидкісних локомотивів, в яких за рахунок значних 3 швидкостей опір збільшується. Так через вентиляційні канали прокочується 3000-4000 м /год. повітря, яке охолоджує диск [2]. Це потребує затрат певної потужності. Наприклад, для дизельпоїздів типу ДР та електропоїздів типу ЭР, в яких встановлений комплект з восьмі гальмівних диска, при швидкості 200 км/год. на самовентиляцію буде витрачатися понад 19,1 кВт та 48 кВт відповідно. Для дизель-поїзда ДР1 загальна потужність знижується на 2,6 %. Для сучасних швидкісних поїздів ця цифра збільшується в декілька разів [1]. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення гальмівного диску шляхом забезпечення його конструкції додатковими елементами, які дозволяють усунути циркуляцію повітря в вентиляційних каналах під час руху, тим самим зменшити опір руху транспортного засобу, викликаний роботою лопатей дискового гальма, і, як наслідок, зменшити додаткові витрати потужності локомотива. Поставлена задача вирішується тим, що гальмівний диск, який містить два фрикційних кільця, з'єднаних за допомогою болтів з вентиляційними лопатками (вінцем), які при обертанні створюють циркуляцію повітря, спрямовану від вхідних отворів центральної частини дисків до його периферії, що поліпшує тепловідтік від диска в атмосферу і, відповідно до корисної моделі, вентиляційні лопаті на зовнішньому торці оснащено пластинами, виконаними із матеріалу з пам'яттю форми, які змінюють своє положення в залежності від температури вентиляційних лопатей, при високій температурі матеріал пластини перебуває в аустенітному стані, при охолодженні миттєво переходить у мартенситну фазу зі зміною форми пластини, під час руху, коли гальмівний диск охолоджений пластини приймають пряме положення, при гальмуванні вентиляційні лопаті нагріваються й пластина згинається, відкриваючи вентиляційні канали, забезпечуючи при цьому циркуляцію повітря в каналах гальмівного диску та його охолодження, зі зрівнянням температури гальмівного диску з температурою навколишнього середовища пластина повертається в початкове положення. Таке рішення дозволяє зменшити опір руху локомотива, забезпечити роботу дискового гальма без небажаної витрати потужності через постійну циркуляцію повітря в його вентиляційних каналах під час руху. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено: фіг. 1 - циркуляція повітря в гальмівному диску; фіг. 2 - розташування пластин з матеріалу із пам'яттю форми на лопатях гальмівного диска; фіг. 3 - характер зміни кута нахилу α пластини 4 до лопаті 3 зі зміною температури. Гальмівний диск містить два фрикційних кільця 1 (фіг. 1), з'єднаних за допомогою болтів 2 з вентиляційними лопатками (вінцем) 3, пластину 4 (фіг. 2), виконану із матеріалу з пам'яттю форми. Пластини 4 з матеріалу із пам'яттю форми змінюють форму залежно від температури [3, 4, 5] гальмівного диску: при високій температурі (під час гальмування) вони відкривають вентиляційні канали 5, а в охолодженому стані (під час руху, після гальмування) - закривають їх. Запропонований гальмівний диск працює наступним чином. Під час руху пластини 4 із матеріалу з пам'яттю форми, які розташовані на кожній з лопатей 3, перекривають вентиляційні канали 5. Під час гальмування рухомого складу гальмівні накладки (на кресленні не показані) притискаються з певним зусиллям до фрикційних кілець 1 гальмівного диска. В результаті створюється гальмівний момент, який через фрикційні кільця 1 і сполучений з ними вінець 3 передається на ось колісної пари, на яку напресований вінець 3. При гальмуванні підвищується температура гальмівного диска. Під дією високої температури матеріал пластини 4 переходить з мартенситного стану Тм в аустенітний ТА (фіг. 3). При цьому змінюється кристалічна решітка та форма пластини 4. Кут нахилу α пластини 4 до лопаті 3 зменшується з 90° до 0° - вентиляційні канали 5 відкриваються. Під дією відцентрових сил повітря, що знаходиться у вентиляційних каналах 5, рухається від центру гальмівного диска до його периферії в радіальному напрямку, в результаті чого утворюються вентиляційні повітряні потоки, що забезпечують відведення тепла від диска. 1 UA 70861 U 5 10 15 20 Коли гальмівний диск охолоджується, відбувається зворотний процес - матеріал пластини 4 переходить з аустенітного стану в мартенситний. При досягненні пластиною 4 температури мартенситного стану Тм вона розгинається, займаючи вихідне положення (α = 90°) вентиляційні канали 5 перекриваються (фіг. 2, 3), завдяки чому знижується додаткова витрата потужності через циркуляцію повітря в вентиляційних каналах гальмівного диска під час руху. Застосування запропонованої конструкції дозволить підвищити ефективність роботи дискового гальма в різних режимах руху, зменшити опір руху локомотиву та підвищити його дійсну потужність. Джерела інформації: 1. Турков А.И. Исследование, выбор параметров и разработка основ конструирования фрикционной пары дискового тормоза железнодорожного подвижного состава: дис. … д.т.н.: 05.05.01. - Хабаровск, 1982.-349 с. 2. Лукин В.В. Вагоны. Общий курс / В.В. Лукин, П.С, Анисимов, Ю.П. Федосеев - Москва: Маршрут, 2004.- 424 с. 3. Ооцука К. Сплавы с эффектом памяти формы / К. Ооцука, К. Симидзу, Ю. Судзуки: Пер. с яп. / Под ред. X. Фунакубо. М.: Металлургия, 1990.-224 с. 4. Шишкин С. В. Расчѐт и проектирование силовых конструкций на сплавах с эффектом памяти формы / С. В. Шишкин, Н. А. Махутов - Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика", 2007.- 412 с. 5. Pushin V.G. Alloys with a Thermomechanical Memory: Structure, Properties, and Application. //PhMM..90. (2000) P. 568-595. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Гальмівний диск, що містить два фрикційних кільця, з'єднаних за допомогою болтів з вентиляційними лопатками (вінцем), які при обертанні створюють циркуляцію повітря, спрямовану від вхідних отворів центральної частини дисків до його периферії, що поліпшує тепловідтік від диска в атмосферу, який відрізняється тим, що вентиляційні лопаті на зовнішньому торці оснащено пластинами, виконаними із матеріалу з пам'яттю форми, які змінюють своє положення в залежності від температури вентиляційних лопатей, при високій температурі матеріал пластини перебуває в аустенітному стані, при охолодженні миттєво переходить у мартенситну фазу зі зміною форми пластини, під час руху, коли гальмівний диск охолоджений пластини приймають пряме положення, при гальмуванні вентиляційні лопаті нагріваються й пластина згинається, відкриваючи вентиляційні канали, забезпечуючи при цьому циркуляцію повітря в каналах гальмівного диску та його охолодження, зі зрівнянням температури гальмівного диску з температурою навколишнього середовища пластина повертається в початкове положення. 2 UA 70861 U 3 UA 70861 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4