ДИСКОВО-КОЛОДОЧНЫЕ ТОРМОЗА АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Библиографический список

1. Гольдин А.С. Вибрация роторных машин. М.: Машиностроение, 1999. 344 с.

2. Радчик И.И., Рябков В.М., Сушко А.Е. Комплексный подход к вопросам повышения надежности работы основного и вспомогательного оборудования современного металлургического производства // Оборудование. Технический альманах. 2006. № 1. С. 24-28.

3. Сидоров В.А., Сушко А.Е. Выбор диагностических параметров стационарных систем контроля технического состояния металлургических машин // Техническая диагностика и неразрушаю-щий контроль. 2010. № 4. С. 46-50.

References

1. Gol'din A.S. Vibracija rotornyh mashin. M. : Mashinostroenie, 1999. 344 s.

2. RadchikI.I., Rjabkov V.M., Sushko A.E. Kompleksnyjpodhod к voprosampovyshenija nadezhnosti raboty osnovnogo i vspomogatel'nogo oborudovanija sovremennogo metallurgicheskogo proizvodstva // Oborudovanie. Tehnicheskij al'manah. 2006. № 1. S. 24-28.

3. Sidorov V.A., Sushko A.E. Vybor diagnosticheskih parametrov stacionarnyh sistem kontrolja tehnicheskogo sostojanija metallurgicheskih mashin // Tehnicheskaja diagnostika i nerazrushajushhij kontrol'. 2010. № 4. S. 46-50.

УДК 621.838 DOI: 10.52691/2500-2651-2021-88-6-55-60

ДИСКОВО-КОЛОДОЧНЫЕ ТОРМОЗА АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Disc-Pad Brakes of Motor Vehicles

Сакович Н.Е., д-р техн. наук, профессор, Никитин А.М., канд. техн. наук, доцент, Шилин А.С., аспирант, Рожнова В.С., Прудников С.А., магистранты

Sakovich N.Ye., Nikitin A.M., Shilin A.S., Rozhnova V.S., Prudnikov S.A.

ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agrarian University

Аннотация. В статье рассмотрены тормозные свойства и конструкции колодочно-дисковых тормозов, которые отличаются малым отношением номинальной площади фрикционных накладок к номинальной площади поверхности трения тормозного диска - коэффициентом взаимного перекрытия элементов фрикционной пары, удельная энергоемкость дисково-колодочных тормозов машин с повторно-кратковременным режимом работы, при равных условиях эксплуатации, выше удельной энергоемкости других типов тормозных устройств в разы. Контакт фрикционных накладок с тормозным диском по плоскости с учетом малого значения коэффициента взаимного перекрытия обеспечивает более равномерное изнашивание фрикционного материала, облегчает регулирование и техническое обслуживание тормоза, момент инерции тормозного диска колодочно-дискового тормоза значительно меньше момента инерции колодочного или ленточного тормоза, что обеспечивает при пуске снижение нагрузки на приводной двигатель механизма и сокращение времени разгона машины, а при торможении - уменьшение загрузки тормоза. В большинстве конструкций дисково-колодочных тормозов используют устройства для автоматической компенсации износа фрикционных накладок, что положительной влияет на тормозные качества тормозов, рассмотрены условия улучшения тормозной эффективности колодочно-дисковых тормозов за счет различного типа крепления тормозных колодок, применения различных форм тормозных фрикционных накладок и способов их крепления. В дисково-колодочных тормозах коэффициент взаимного перекрытия менее единицы, причем его выбирают с учетом требования оптимальности формы элементов пары трения, что позволяет обеспечить максимальное использование тормоза по мощности при минимальных габаритных размерах фрикционной пары, в тормозах применяют секторные, круглые и прямоугольные накладки.

Abstract. The article discusses the braking properties and designs of disc-pad brakes, differing in a small ratio of the nominal area of the friction pads to the nominal surface area of the friction disc - the coefficient of mutual overlap of the elements of the friction pair, the specific energy consumption of disc-pad brakes of machines with repeated short-term operation, under equal operating conditions, is higher than the specific energy consumption of other types of braking devices at times. The contact of the friction pads with the brake disc along the plane, taking into account the small value of the coefficient of mutual overlap, ensures more uni-

form wear of the friction material, facilitates the regulation and maintenance of the brake, the inertia moment of the brake disc of the disc-pad brake is significantly less than the inertia moment of the pad or belt brake, which ensures a reduction in the load on the drive motor of the mechanism and a reduction in the acceleration time of the car, and during braking - a decrease in the brake load. In most designs of disc-pad brakes, devices are used to automatically compensate for the wear of friction pads, which positively affects the braking qualities of brakes, conditions for improving the braking efficiency of disc-pad brakes due to various types of fastening of brake pads, the use of various forms of brake friction pads and methods of their fastening are considered. In disc-pad brakes, the coefficient of mutual overlap is less than one, and it is chosen taking into account the requirement of the optimal shape of the elements of the friction pair, which allows maximum using the brake in power with minimal overall dimensions of the friction pair; sector, round and rectangular pads are used in brakes.

Ключевые слова: дисково-колодочные тормоза, фрикционная накладка, тормозной диск, момент инерции, давление.

Key words: disc-pad brakes, friction pad, brake disc, inertia moment, pressure.

Введение. Дисково - колодочные тормоза отличаются весьма малым от 0,05 до 0,2 отношением номинальной площади фрикционных накладок к номинальной площади поверхности трения тормозного диска, называемым коэффициентом KB3 взаимного перекрытия элементов фрикционной пары. В процессе торможения до 95% поверхности трения тормозного диска периодически выходит из контакта с фрикционными накладками и свободно омывается окружающим воздухом. Удельная энергоемкость дисково -колодочных тормозов машин с повторно - кратковременным режимом работы (при равных условиях эксплуатации) выше удельной энергоемкости колодочных (в 4 раза), конических (в 6 раз) и дисковых (в 10 раз) тормозов. По сравнению с тормозами других типов (при равных габаритных размерах) дисково - колодочные тормоза позволяют реализовать более высокие значения тормозных моментов. Контакт фрикционных накладок с тормозным диском по плоскости с учетом малого значения коэффициента взаимного перекрытия обеспечивает более равномерное изнашивание фрикционного материала, облегчает регулирование и техническое обслуживание тормоза. Момент инерции тормозного диска значительно меньше момента инерции тормозного шкива колодочного или ленточного тормоза, что обеспечивает при пуске снижение нагрузки на приводной двигатель механизма и сокращение времени разгона машины, а при торможении - уменьшение загрузки тормоза (рис. 1).

10

/

/ 4

/

IxJ 2 А

ж __ ______

100 'чСОО ЬРОО S003

б)

Рисунок 1 - Зависимости момента инерции контртел колодочных (1) и дисково - колодочных (2): тормозов а - от внешнего диаметра D; б - от тормозного момента

По конструктивному исполнению раз, дичают дисково - колодочные тормоза с несущей конструкцией в виде силовой скобы (рис. 2, а, б, в) и с передаточной рычажной системой (рис. 2, г, д).

а) б) в) г) д)

Рисунок 2 - Дисково - колодочные тормоза: а - с закрепленной силовой скобой и односторонним приложением замыкающего усилия,

б - с подвижной скобой и односторонним приложением замыкающего усилия; в - с закрепленной силовой скобой и двусторонним приложением замыкающего усилия; г - с зажимом клещевого типа; д - с верхним креплением штока привода

Первые разделяют на тормоза с односторонним приложением замыкающего усилия N относительно поверхности трения тормозного диска (рис. 2, а, б) и с двусторонним симметричным приложением замыкающего усилия (рис. 2, в), а вторые на тормоза с зажимом клещевого типа (рис. 2, г) и с верхним креплением штока привода (рис. 2, д). Дисково - колодочные тормоза выполняют стопорными, управляемыми и комбинированными. Тормоза с силовой скобой преимущественно нормально открытые, управляемые, а с передаточной рычажной системой - стопорные. В большинстве их конструкций используют устройства для автоматической компенсации износа фрикционных накладок. Крепление тормозных колодок шарнирное или с применением жестких направляющих.

Методы и результаты исследований. В дисково - колодочных тормозах отношение внутреннего радиуса дорожки трения к наружному радиусу Ян / ЯБ < 0,7 , коэффициент КВЗ < 1, причем

его выбирают с учетом требования оптимальности формы элементов пары трения, что позволяет обеспечить максимальное использование тормоза по мощности при минимальных габаритных размерах фрикционной пары. В тормозах применяют секторные, круглые и прямоугольные накладки (рис. 3).

Рисунок 3 - Формы фрикционных накладок: а - кольцевой сектор; б - прямоугольный сектор; в - круглая вставка; г - овальная вставка

Тормозной момент Мт = f • p • Aa • Rep / f3 . Закон, распределения давления р по

поверхности трения накладки зависит от способа крепления тормозной колодки: в жестких направляющих (рис. 3, а) или с помощью шарнира (рис. 4, б).

а) б)

Рисунок 4 - Способы крепления тормозных колодок: а - в жестких направляющих; б - с помощью шарнира износа накладки и диска давлению и пути трения;

При креплении колодки в жестких направляющих р — рСр • R^p / Г - при пропорционально-

сти износа накладки и диска давления и пути трения

рср (RH ~ RB)

р —

2 - при пропорциональности

ния произведению давления на скорость скольжения,

износа накладки и диска и пути тре-

г>2

Рср — n/s, s — т-(R2 - R2B),

где гср " ' ' " , 2 Г расстояние от оси вращения тормозного диска до рассматриваемой точки поверхности

трения.

При шарнирном креплении колодки закон распределения давления по радиусу диска зависит от формы поверхности трения накладки и смещения оси шарнира крепления колодки относительно среднего радиуса поверхности трения (рис. 5, а, б):

а) б)

Рисунок 5 - Распределения давлений вдоль радиуса поверхности трения при шарнирной установке колодки с накладкой: а - прямоугольной; б - секторной

1. Для прямоугольной накладки

Р — Рср

2с( х + 2с - 3b)

9(c - b)2 р — 0 при x < 3b - 2c

2. Для секторной накладки

при

x > 3b - 2c

Р — Рср

c

( Rb + c) 3

±-[1--J (2b - c)(c - 2x)]

(RB+x) c

Для обеспечения равномерности изнашивания накладки смещение оси шарнира крепления колодки относительно середины накладки должно составлять:

1. Для прямоугольной накладки

е = с Г(1 + Я В / Ян) _ с 3Г(1 _ Яв /Ян)] 2

2. Для секторной накладки

е = с

(1 + Rв/ RH) sinCy, / 2) 1

(1 - RB / Rh )

в

2]

Зависимости приведены на рис. 5.

e / С от Rb / Rh при различных значениях фв для секторной накладки

с/с

0,3

0,5

0.6

а)

^Ziife*

Ч^4

ч. f^S

Ч i- \ X >\

Jfi

' £ I

«V

0.5

о.а

0.7

б)

Рисунок 6 - Зависимости e / С от RB / RH при различных значениях фв

а - р = const; б - fp = const

1. Для прямоугольной накладки:

RB / RH 0,5

e / c - 0,556

2. Для секторной накладки:

RB / RH

e / c

0,7 - 0,294

0,6

- 0,117

0,8

- 0,185

Для наиболее распространенного в практике конструирования дисково - колодочных тормозов случая Квз = 0,1 ...0,15, Кв /Кн = 0,6...0,7, для обеспечения равномерности изнашивания накладок достаточно сместить точку приложения нормальной нагрузки на пару трения относительно середины накладки вдоль радиуса диска на расстояние не более 0,1 ширины накладки в сторону внешнего радиуса. При торможении силы трения действуют на некотором расстоянии от оси вращения тормозного вала и полностью им воспринимаются, что требует применения валов и подшипниковых опор значительных размеров. Для снижения изгибающего момента от сил трения применяют диаметрально противоположную установку двух дисково - колодочных тормозов на один тормозной диск.

Библиографический список

1. Тормозное устройство механических транспортных средств: пат. 2258162 Рос. Федерация / Е.Н. Христофоров, В.А. Воронин, Е.Г. Лумисте; опубл. 10.08. 2005. Бюл. № 22.

2. Тормозное устройство автомобиля: пат. 82173 Рос. Федерация / Е.Н. Христофоров, Н.Е. Са-кович, В.И. Самусенко, М.А. Букина; опубл. 20.04.2009. Бюл. № 11.

3. Тормоз механических транспортных средств: пат. 107834 Рос. Федерация / Е.Н. Христофоров, Н.Е. Сакович, В.В. Никулин, Д.А. Безик, В.И. Самусенко; опубл. 27.08.2011. Бюл. № 24.

4. Тормоз автомобиля: пат. № 107301 Рос. Федерация / Е.Н. Христофоров, Н.Е. Сакович, В.И. Самусенко, В.В. Никулин; опубл. 05.04.2011. Бюл. № 22.

5. Христофоров Е.Н., Сакович Н.Е., Тюриков Б.М. Тормозной механизм для мобильных средств // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. № 9. С. 40-41.

6. Христофоров Е.Н., Сакович Н.Е., Самусенко В.И. Обеспечение торможения сельскохозяйственных транспортных средств // Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 3. С. 14-16.

7. Христофоров Е.Н., Сакович Н.Е. Безопасность транспортных работ в АПК // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2007. № 6. С. 55-56.

8. Влияние надежности транспортных средств на безопасность дорожного движения / Е.Н. Христофоров, Н.Е. Сакович и др. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2008 № 2. С. 50-51.

9. Шкрабак В.С., Христофоров Е.Н., Сакович Н.Е. Теория и практика обеспечения безопасности дорожного движения в АПК: монография. Брянск: Изд-во Брянская ГСХА, 2008. 285 с.

10. Неисправность тягово-транспортных средств и безопасность дорожного движения. / В.С. Шкрабак, Е.Н. Христофоров и др. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2008. № 10. С. 39-42.

11. Христофоров Е.Н. Совершенствование средств технической безопасности сельскохозяйственных транспортных средств // Научные проблемы и перспективы развития ремонта, обслуживания машин, восстановления и упрочения деталей: науч. тр. ГОСНИТИ. М., 2008. Т. 102. С. 166-170.

12. Шкрабак В.С., Христофоров Е.Н., Шкрабак Р.В. Теоретический анализ обеспечения безопасности транспортных работ в АПК // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2009. № 5. С. 46-48.

References

1. Tormoznoe ustrojstvo mehanicheskih transportnyh sredstv: pat. 2258162 Ros. Federacija / E.N. Hristoforov, V.A. Voronin, E.G. Lumiste; opubl. 10.08. 2005. Bjul. № 22.

2. Tormoznoe ustrojstvo avtomobilja: pat. 82173 Ros. Federacija /E.N. Hristoforov, N.E. Sakovich, V.I. Samusenko, M.A. Bukina; opubl. 20.04.2009. Bjul. № 11.

3. Tormoz mehanicheskih transportnyh sredstv: pat. 107834 Ros. Federacija /E.N. Hristoforov, N.E. Sakovich, V.V. Nikulin, D.A. Bezik, V.I. Samusenko; opubl. 27.08.2011. Bjul. № 24.

4. Tormoz avtomobilja: pat. № 107301 Ros. Federacija / E.N. Hristoforov, N.E. Sakovich, V.I. Samusenko, V.V. Nikulin; opubl. 05.04.2011. Bjul. № 22.

5. Hristoforov E.N., Sakovich N.E., Tjurikov B.M. Tormoznoj mehanizm dlja mobil'nyh sredstv // Traktory i sel'skohozjajstvennye mashiny. 2006. № 9. S. 40-41.

6. Hristoforov E.N., Sakovich N.E., Samusenko V.I. Obespechenie tormozhenija sel'skohozjajstven-nyh transportnyh sredstv // Tehnika v sel'skom hozjajstve. 2007. № 3. S. 14-16.

7. Hristoforov E.N., Sakovich N.E. Bezopasnost' transportnyh rabot v APK// Traktory i sel'skohozjajstvennye mashiny. 2007. № 6. S. 55-56.

8. Vlijanie nadezhnosti transportnyh sredstv na bezopasnost' dorozhnogo dvizhenija / E.N. Hristoforov, N.E. Sakovich i dr. // Traktory i sel'skohozjajstvennye mashiny. 2008 № 2. S. 50-51.

9. Shkrabak V.S., Hristoforov E.N., Sakovich N.E. Teorija i praktika obespechenija bezopasnosti dorozhnogo dvizhenija v APK: monografja. Brjansk: Izd-vo Brjanskaja GSHA, 2008. 285 s.

10. Neispravnost' tjagovo-transportnyh sredstv i bezopasnost' dorozhnogo dvizhenija. / V.S. Shkrabak, E.N. Hristoforov i dr. // Traktory i sel'skohozjajstvennye mashiny. 2008. № 10. S. 39-42.

11. Hristoforov E.N. Sovershenstvovanie sredstv tehnicheskoj bezopasnosti sel'skohozjajstvennyh transportnyh sredstv // Nauchnye problemy i perspektivy razvitija remonta, obsluzhivanija mashin, voss-tanovlenija i uprochenija detalej: nauch. tr. GOSNITI. M., 2008. T. 102. S. 166-170.

12. Shkrabak V.S., Hristoforov E.N., ShkrabakR.V. Teoreticheskij analiz obespechenija bezopasnosti transportnyh rabot v APK// Traktory i sel'skohozjajstvennye mashiny. 2009. № 5. S. 46-48.

УДК 536.2 DOI: 10.52691/2500-2651-2021-88-6-60-64

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ НА ПОВЕРХНОСТИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОСТА

Theoretical Study of the Thermal Conductivity Process on the Surface of a Composting Device

Панов М.В., канд. техн. наук, Панова Т.В., канд. техн. наук, доцент PanovM.V., Panova T.V.

ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agrarian University

Аннотация. В статье представлены теоретические исследования процесса теплопроводности на поверхности устройства для приготовления компоста. Компостирование представляет собой контроли-