PL169561B1 - Elektromagnetycznie luzowany hamulec sprezynowy PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Elekromagnetycznie luzowany hamulec sprezynowy, majacy umieszczony koncentrycznie do hamowanego walka staly korpus wspornika cewki z umieszczona w nim cewka elektromagne- tyczna, która jest usytuowana takze koncentrycznie wzgledem walka oraz majacy wirnik z okladzina cierna polaczony bez mozliwosci obrotu z hamowanym walkiem za posrednictwem piasty, ale z mozli- woscia przesuwu osiowego, i posiadajacy rozposcierajaca sie pro- mieniowo tarcze kotwicowa, umieszczona bez mozliwosci obrotu miedzy wirnikiem z okladzina cierna 1 korpusem wspornika ce- wki, ale z mozliwoscia przesuwu osiowego, a takze zawierajacy umieszczone w korpusie wspornika cewki sprezyny dociskowe, które przeciwnie do sily cewki elektromagnetycznej naciskaja na tarcze kotwicowa osiowo w kierunku ku wirnikowi z okladzina cierna, zeby w stanie bezpradowym cewki elektromagnetycznej dociskac przy hamowaniu okladzine cierna do korpusu walka lub tarczy lozyskowej, na której jest zamocowany korpus wspornika cewki, i ponadto zawierajacy elektryczny uklad sterujacy sluzacy do wysterowywania cewki elektromagnetycznej przy luzowaniu hamulca z moca, która jest znacznie wyzsza od mocy wystepujacej przy normalnym trzymaniu hamulca w polozeniu zluzowanym, znamienny tym, ze uklad sterujacy (10) posiada uklad sterowania fazowego (32) 1 urzadzenie (20) do generowania czasu nadwzbudze- nia, które dla zluzowania hamulca uruchamia sterujacy ukladem sterowania fazowego (32) uklad (22) do wytwarzania kata zaplonu dopiero po uplywie wyznaczonego czasu nadwzbudzenia, podczas którego cewka elektromagnetyczna jest wzbudzana napieciem nad- wzbudzenia, przy czym po uplywie czasu nadwzbudzenia uklad sterowania fazowego (32) powoduje redukcje mocy podawanej na cewke elektromagnetyczna (2) poprzez wciecie fazowe Fig 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektromagnetycznie luzowany hamulec sprężynowy. Znane są z dotychczasowego stanu techniki elektromagnetyczne hamulce sprężynowe, w których dociskana sprężyną tarcza kotwicowa przytrzymuje wirnik z okładziną cierną (tarczę hamulcową). Do zwolnienia lub zluzowania hamulca potrzebny jest elektromagnes, który odciąga wspomnianą tarczę od wirnika pokonując nacisk sprężyny. Po odłączeniu prądu następuje zwolnienie tarczy kotwicowej, która przesuwa się pod naciskiem sprężyny ku wirnikowi (tarczy hamulcowej), przy czym ten ostatni element jest dociskany do stałej powierzchni. Powstaje w ten sposób moment hamowania na wirniku z okładziną cierną. Przy tym włączeniu hamulca sprężynowego powstaje między wspornikiem cewki hamulca i tarczą kotwicową szczelina powietrzna, której wielkość wynosi normalnie 0,2 - 0,4 mm (stan nominalny) i powiększa się w miarę zużywania wirnika z okładziną cierną. Powiększona szczelina powoduje zwiększenie oporności magnetycznej, w związku z czym moc elektryczna cewki elektromagne169 561 tycznej może już nie wystarczyć do zluzowania hamulca. Dlatego w większości hamulców, sprężynowych przewiduje się mechaniczne doregulowanie szczeliny powietrznej, tzn. realizuje* się odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne, za pomocą których można skompensować powodowane zużyciem powiększenie szczeliny, żeby utrzymać czas luzowania hamulca w zakresie ustalonych granic.

Taka regulacja szczeliny powietrznej jest jednak dość skomplikowana i kosztowna, co wpływa niekorzystnie na koszty wytwarzania hamulca sprężynowego. Poza tym stwarza ona konieczność regularnej konserwacji hamulca, co nie jest pożądane w wielu przypadkach zastosowań.

W stanie techniki znane są już hamulce sprężynowe, o takiej konstrukcji, że nie jest w nich potrzebna regulacja szczeliny powietrznej, przy czym dla skompensowania stale powiększającej się szczeliny między tarczą kotwicową i korpusem wspornikowym cewki stosuje się silne nadwzbudzenie cewki elektromagnetycznej na początku luzowania hamulca, ale to nadwzbudzenie i ponowną regulację do niskiej wartości po zluzowaniu hamulca uzyskuje się za pomocą kosztownych przyrządów sterujących.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji nie wymagającego konserwacji, zamkniętego, o prostej budowie, a zatem niedrogiego hamulca sprężynowego o małym obciążeniu cieplnym, który ma krótki czas przyciągania przy luzowaniu i krótki czas zwalniania przy włączaniu się hamulca, mimo że nie posiada mechanicznych urządzeń do regulacji szczeliny powietrznej. Powinna być przy tym zapewniona korzystna charakterystyka zużycia hamulca, tzn. luzowanie i włączanie hamulca powinno w zasadzie pozostawać bez zmian nawet przy dużej drodze przyciągania lub szczelinie powietrznej tarczy kotwicowej.

Elektromagnetycznie luzowany hamulec sprężynowy, mający umieszczony koncentrycznie do hamowanego wałka stały korpus wspornika cewki z umieszczoną w nim pierścieniową cewką elektromagnetyczną, którajest usytuowana także koncentrycznie względem wałka oraz mający wirnik z okładziną cierną połączony bez możliwości obrotu z hamowanym wałkiem za pośrednictwem piasty, ale z możliwością przesuwu osiowego, i posiadający rozpościerającą się promieniowo tarczę kotwicową, umieszczoną bez możliwości obrotu między wirnikiem z okładziną cierną i korpusem wspornika cewki, ale z możliwością przesuwu osiowego, a także zawierający umieszczone w korpusie wspornika cewki sprężyny dociskowe, które przeciwnie do siły cewki elektromagnetycznej naciskają na tarczę kotwicową osiowo w kierunku ku wirnikowi z okładziną cierną, żeby w stanie bezprądowym cewki elektromagnesu dociskać przy hamowaniu okładzinę cierną do korpusu wałka lub tarczy łożyskowej, na której zamocowany jest korpus wspornika cewki, i ponadto zawierający elektryczny układ sterujący służący do wysterowywania cewki elektromagnetycznej przy luzowaniu hamulca z mocą, która jest znacznie wyższa od mocy występującej przy normalnym trzymaniu hamulca w położeniu zluzowanym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ sterujący posiada układ sterowania fazowego i urządzenie do generowania czasu nadwzbudzenia, które dla zluzowania hamulca uruchamia sterujący układem sterowania fazowego układ do wytwarzania kąta zapłonu dopiero po upływie wyznaczonego czasu nadwzbudzenia, podczas którego cewka elektromagnetyczna jest wzbudzana napięciem nadwzbudzenia, przy czym po upływie czasu nadwzbudzenia układ sterowania fazowego powoduje redukcję mocy podawanej na cewką poprzez wcięcie fazowe.

Korzystnie czas nadwzbudzenia wynosi 100 - 300 ms.

Korzystnie układ sterowania fazowego ma sterowany połówkowo mostek prostownikowy.

Korzystnie, w przypadku wykorzystywania określonej cewki elektromagnetycznej układ sterowania fazowego jest dopasowany do danego napięcia sieciowego.

Korzystnie, w przypadku wykorzystywania określonego układu sterowania fazowego cewka elektromagnetyczna jest dopasowana do danego napięcia sieciowego.

Korzystnie prąd jest doprowadzany do cewki poprzez tarczę łożyskową, na której zamocowany jest kołnierzowo ten hamulec.

Rozwiązanie według wynalazku zawiera nowy układ wysterowania cewki elektromagnetycznej bez transformatora i przekaźnika, dzięki czemu uzyskano niedrogi hamulec

169 *561 sprężynowy o zwartej konstrukcji, który może pracować długo bez konserwacji i odznacza się stosunkowo małym poborem mocy przy korzystnych czasach zadziałania.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia hamulec według wynalazku, w przekroju, a fig. 2 - elektroniczny układ wysterowania cewki elektromagnetycznej.

Na figurze 1 jest na hamowanym wałku osadzona w zwykły sposób piasta 7, na której umieszczono przesuwny osiowo ale nie obracający się wirnik 5 z okładziną cierną, ewentualnie za pomocą zewnętrznego uzębienia obwodowego na piaście 7, z którym zazębia się odpowiednio ukształtowane uzębienie wewnętrzne w otworze środkowym wirnika 5.

Koncentrycznie względem wałka umieszczono także osiowo-symetryczny korpus wspornika 1 cewki z przewidzianą na nim cewką elektromagnetyczną 2. Między zwróconą ku wirnikowi 5 osiową powierzchnią czołową korpusu wspornika 1 i wirnikiem 5 znajduje się osiowo przesuwna, ale połączona ze wspornikiem cewki bez możliwości obrotu tarcza kotwicowa 4, która po włączeniu cewki elektromagnetycznej 2 jest przyciągana do korpusu wspornika 1 cewki przeciwnie do siły sprężyn dociskowych 3. Po wyłączeniu prądu tarcza kotwicowa 4 jest dociskana do wirnika 5 z okładziną cierną, który z kolei przylega do korpusu wałka lub tarczy łożyskowej hamowanego urządzenia, a więc hamuje piastę 7 i wałek.

Korpus wspornika 1 cewki jest zamocowany za pomocą śrub dwustronnych 8 z odpowiednimi nakrętkami sześciokątnymi 9 na wspomnianym korpusie wałka hamowanego urządzenia lub na tarczy łożyskowej silnika elektrycznego. Wykorzystuje się do tego wieniec centrujący 12 na czołowym zakończeniu wieńca dystansowego 14, który jest ukształtowany jako jedna część z zewnętrzną powierzchnią obwodową korpusu wspornika 1 cewki, tworząc w ten sposób zamkniętą konstrukcję z możliwością dobrego uszczelnienia. Z jednej strony za pomocą śrub 8 z nakrętkami 9 mocuje się korpus wspornika 1 cewki na korpusie wałka lub na tarczy łożyskowej silnika elektrycznego, a z drugiej strony śruby 8 wykorzystuje się jednocześnie do takiego umieszczenia tarczy kotwicowej 4 w korpusie wspornika 1 cewki lub w połączonym z nim wieńcu dystansowym 14, żeby tarcza ta mogła przesuwać się osiowo, ale była unieruchomiona w kierunku obwodowym.

We wspornik 1 cewki można wstawiać różne sprężyny dociskowe 3, zależnie od wymaganego momentu hamowania hamulca sprężynowego. Pewną ilość takich sprężyn 3 jest rozmieszczona na obwodzie, mimo że na przekroju na fig. 1 pokazano tylko jedną sprężynę 3. To samo dotyczy także śruby dwustronnej 8 i nakrętki sześciokątnej 9.

W strefie przejścia między korpusem wspornika 1 cewki i wieńcem dystansowym 14 znajduje się promieniowy otwór 6 do kontrolowania szczeliny powietrznej. Otwór ten jest zamykany korkiem gwintowanym z gwintem pancernym, który to gwint jest stosowany zwykle do przyłączy elektrycznych.

W razie znacznego zużycia wirnika 5 z okładziną cierną wstawia się nowy wirnik, przy czym nie jest potrzebna wówczas regulacja szczeliny powietrznej, ponieważ poprzez odpowiednie wykonanie części powstaje tak zwana nominalna szczelina powietrzna.

Przewody doprowadzające prąd do cewki elektromagnetycznej 2 przechodzą przez tarczę łożyskową, na której zamocowany jest kołnierzowo hamulec sprężynowy. Przejście przewodów licowych przez tę tarczę do układu sterującego 10 zaznaczono schematycznie na fig. 1.

Dzięki jednoczęściowemu wykonaniu korpusu wspornika 1 cewki np. jako odlewu, z wieńcem centrującym 12 i uskokiem 13 dla pierścienia samouszczelniającego o przekroju okrągłym, dzięki otworowi kontrolnemu 6 zamykanemu korkiem gwintowanym oraz poprowadzeniu przewodów licowych cewki 2 przez tarczę łożyskową i zamkniętej poza tym konstrukcji możliwe jest bez dodatkowych nakładów dobra uszczelnienie zapewniające zabezpieczenie zgodne z IP64. Trzeba tylko wyposażyć przepust wałka w korpusie wspornika 1 cewki w odpowiednią uszczelkę, na przykład pierścień o przekroju w kształcie litery V oraz włożyć pierścień samouszczelniający o przekroju okrągłym w uskok 13 układu centrującego.

Żeby uzyskać szczególnie korzystną charakterystykę zużycia hamulca, przy rezygnacji z mechanicznej regulacji szczeliny powietrznej, przewidziano wykorzystanie możliwie maksymalnej średnicy hamowania na tarczy łożyskowej, z którą hamulec jest połączony kołnierzowo, a więc maksymalnej powierzchni lub średnicy tarcia, co daje maksymalny moment tarcia

169 561 (hamowania) przy minimalnej sile docisku. W związku z tym szczególnie ważne jest także to, żeby cewka elektromagnetyczna 2 mogła pokonać szczególnie dużą szczelinę powietrzną lub drogę przyciągania. Uzyskuje się to za pomocą cewki elektromagnetycznej 2 współpracującej z nowym przemiennikowym układem sterującym 10 z diodami antyprzepięciowymi i poprawioną stabilizacją napięcia. Ten układ sterujący 10 opisano niżej w związku z objaśnieniem fig. 2. Jednak już w tym miejscu można podkreślić, że dla pokonania niezwykle dużej dopuszczalnej szczeliny powietrznej tego hamulca sprężynowego wytwarza się znaczne nadwzbudzenie cewki 2 na czas na przykład 100 ms, żeby zluzować hamulec, a po upływie tego czasu nadwzbudzenia lub po zluzowaniu układ sterowania fazowego 32 podaje niższe napięcie podtrzymania. To niższe napięcie (z reguły połowa napięcia nominalnego cewki =1/4 mocy na cewce) wystarcza do podtrzymania hamulca w położeniu zluzowania po zniknięciu szczeliny powietrznej na skutek osiowego przesunięcia tarczy kotwicowej 4. Unika się w ten sposób nadmiernego nagrzania hamulca, gdyż w innym przypadku cewka elektromagnetyczna 2 pobierałaby zbyt dużą moc.

Po włączeniu hamulca następuje odłączenie przemiennika fazowego po stronie prądu stałego, tzn. cewka elektromagnetyczna 2 zostaje pozbawiona prądu, a ponieważ to odłączenie następuje od stosunkowo niskiego napięcia podtrzymania, więc również pole magnetyczne zanika w najkrótszym możliwym czasie, co przyczynia się do zminimalizowania czasu zadziałania hamulca.

Przemiennik fazowy zaprojektowano na napięcie przemienne 110 - 500V, przy czym cewkę elektromagnetyczną dostosowuje się do danego napięcia sieciowego. Ale istnieje też możliwość używania zawsze tej samej cewki z różnymi przemiennikami fazowymi, w zależności od napięcia sieciowego, do którego dopasowuje się przemiennik. Dzięki takiej możliwości w układzie sterującym 10 można stosować hamulec sprężynowy praktycznie na całym świecie.

Wbudowany układ stabilizacji znacznie poprawia stabilność napięcia w danym zakresie. Układ sterujący 10 jest zbudowany tak, że następuje ograniczenie napięcia indukowanego przez diody zabezpieczające przed przepięciami.

Przełączanie między nadwzbudzeniem i napięciem podtrzymania jest realizowane bez transformatora i przekaźnika, co pozwala zaoszczędzić miejsce i obniżyć koszty. Nie montuje się żadnych elementów konstrukcyjnych powodujących nagrzewania przemiennika.

Poniżej zostanie szczegółowo objaśniony układ sterujący 10 pokazany na fig. 2. Układ ten posiada urządzenie 20 do generowania czasu nadwzbudzenia, urządzenie 21 do przełączania z nadwzbudzenia na napięcie podtrzymania oraz układ 22 do wytwarzania kąta zapłonu. Dalsze urządzenie 23 służy do zwrotnego ustawiania urządzenia 20 do generowania czasu nadwzbudzenia oraz do sprowadzania szybko impulsującego układu sterującego 10 z powrotem do stanu podstawowego.

Napięcie sieciowe jest podawane na przyłącza 24,25, między którymi włączone są diody 26, 27 służące do ograniczenia wysokich szczytów napięcia na przyłączach 24, 25, które mogłyby uszkodzić układ sterujący 10. Do przyłączy 24, 25 dołączony jest układ sterowania fazowego 32, który składa się z tyrystorów 28, 29 i diod 30, 31. Tyrystory 28, 29 są sterowane przez układ 22 do wytwarzania kąta zapłonu. Na wyjściu układu 32 znajduje się cewka elektromagnetyczna 2 hamulca sprężynowego, przy czym połączono z nią szeregowo przełącznik 33 do włączania lub wyłączania.

Wymienione urządzenia 20,21 i układ 22 są zasilane przez diody 34,35, które są włączone w pokazany sposób między jedne przyłącza zasilania urządzeń 20 i 21 i układu 22 oraz przyłącza 24 i 25. Drugie przyłącza zasilania urządzenia 20 i 21 oraz układu 22 połączono z odpowiednim wyjściem układu sterowania fazowego 32.

Równolegle do cewki elektromagnetycznej 2 włączony jest układ diodowy ograniczający napięcie indukcyjne tej cewki, który składa się z dwóch diod 36, 37 połączonych szeregowo w przeciwnych kierunkach.

Po podłączeniu układu sterującego 10 do napięcia sieciowego i zamknięciu przełącznika 33 podawane jest na cewkę 2 przez określony czas, np. 100 ms, napięcie nadwzbudzenia. Czas ten jest określany przez urządzenie 20 do generowania czasu nadwzbudzenia, które zawiera do tego celu korzystnie człon RC. Po upływie tego czasu urządzenie 20 przełącza urządzenie 21 do

169 561 przełączania z nadwzbudzenia na napięcie podtrzymania, które z kolei uruchamia układ 22 do wytwarzania kąta zapłonu.

Celem włączenia hamulca otwiera się przełącznik 33. Następuje wtedy szybkie odwzbudzeme cewki 2, przy czym odpowiednie napięcie indukowane jest ograniczane poprzez diody 36, 37. Napięcie indukowane pobudza urządzenie 23 do zwrotnego ustawiania czasu nadwzbudzenia, które rozładowuje pojemności w urządzeniu 20 do wytwarzania czasu nadwzbudzenia. Po ponownym włączeniu za pomocą przełącznika 33 następuje ponowne ładowanie pojemności w urządzeniu 20 po włączeniu tego urządzenia.

Hamulec sprężynowy można ukształtować tak, że układ sterowania fazowego 32 jest dopasowywany do danego lokalnego napięcia sieciowego (110- 440V), przy czym te same cewki elektromagnetyczne 2 można wykorzystywać do wszystkich możliwych napięć sieciowych. Daje to tę korzyść, że hamulec z cewką elektromagnetyczną można wytwarzać i magazynować jako stały zespół. Celem dopasowania do lokalnego napięcia sieciowego wystarczy wtedy połączyć z hamulcem odpowiedni układ sterowania fazowego 32. Można też wyobrazić sobie odwrotną sytuację, to jest dopasowanie cewek 2 elektromagnetycznych do lokalnego napięcia sieciowego i przeznaczenie dla wszystkich możliwych napięć tych samych układów sterowania fazowego.

169 561

169 561

Γ'

74

4

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Elekromagnetycznie luzowany hamulec sprężynowy, mający umieszczony koncentrycznie do hamowanego wałka stały korpus wspornika cewki z umieszczoną w nim cewką elektromagnetyczną, która jest usytuowana także koncentrycznie względem wałka oraz mający wirnik z okładziną cierną połączony bez możliwości obrotu z hamowanym wałkiem za pośrednictwem piasty, ale z możliwością przesuwu osiowego, i posiadający rozpościerającą się promieniowo tarczę kotwicową, umieszczoną bez możliwości obrotu między wirnikiem z okładziną cierną i korpusem wspornika cewki, ale z możliwością przesuwu osiowego, a także zawierający umieszczone w korpusie wspornika cewki sprężyny dociskowe, które przeciwnie do siły cewki elektromagnetycznej naciskają na tarczę kotwicową osiowo w kierunku ku wirnikowi z okładziną cierną, żeby w stanie bezprądowym cewki elektromagnetycznej dociskać przy hamowaniu okładzinę cierną do korpusu wałka lub tarczy łożyskowej, na której jest zamocowany korpus wspornika cewki, i ponadto zawierający elektryczny układ sterujący służący do wysterowywania cewki elektromagnetycznej przy luzowaniu hamulca z mocą, którajest znacznie wyższa od mocy występującej przy normalnym trzymaniu hamulca w położeniu zluzowanym, znamienny tym, że układ sterujący (10) posiada układ sterowania fazowego (32) i urządzenie (20) do generowania czasu nadwzbudzenia, które dla zluzowania hamulca uruchamia sterujący układem sterowania fazowego (32) układ (22) do wytwarzania kąta zapłonu dopiero po upływie wyznaczonego czasu nadwzbudzenia, podczas którego cewka elektromagnetyczna jest wzbudzana napięciem nadwzbudzenia, przy czym po upływie czasu nadwzbudzenia układ sterowania fazowego (32) powoduje redukcję mocy podawanej na cewkę elektromagnetyczną (2) poprzez wcięcie fazowe.
2. 2. Hamulec sprężynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że czas nadwzbudzenia wynosi 100 - 300 ms.
3. 3. Hamulec sprężynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że układ sterowania fazowego (32) ma sterowany połówkowo mostek prostownikowy (28, 29, 30, 31).
4. 4. Hamulec sprężynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku wykorzystywania określonej cewki elektromagnetycznej (2) układ sterowania fazowego (32) jest dopasowany do danego napięcia sieciowego.
5. 5. Hamulec sprężynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku wykorzystywania określonego układu sterowania fazowego (32) cewka elektromagnetyczna (2) jest dopasowana do danego napięcia sieciowego.
6. 6. Hamulec sprężynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że prąd jest doprowadzany do cewki (2) poprzez tarczę łożyskową, na której zamocowany jest kołnierzowo ten hamulec.