CN103277436B - 一种机械节能刹车装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械节能刹车装置，包括：支架(101)，正向驱动盘(102)，随动盘(103)，反向驱动盘(104)，转动轴(105)；这种机械节能刹车装置结构简单，能量转换过程简单直接，可以解决大型设备的快速启动的问题，也可直接应用于小型非电动设备。所以其应用领域可以到达所有需要对转动轴进行制动和再启动的设备。
Description
技术领域
本发明涉及发动机制动技术领域，尤其涉及的是一种机械节能刹车装置。
背景技术
为了节约能源，目前几乎所有大型发动机的制动采用的是电子节能刹车装置，例如:电力机车。通过发电机把转动轴上的动能变成电能再反馈到电网，启动时为避免对电网和电机的冲击都需要降压启动。这种刹车节能装置特点是:a.需要单独的发电机，b.能量的转换过程是动能—电能—动能，因此不能解决大型设备降压启动一的问题。而小型非电动设备的制动基本上仍然采用摩擦刹车装置，例如:汽车、自行车。通过摩擦片把转动轴上的动能变成摩擦片上的热能散发出去，因此这部分动能实际上就被损失掉了。如果使用这种具有电能反馈的电子节能刹车装置时，需要配备单独发电机和电动机就大大削弱了节能的价值。
发明内容
本发明为此提出了一种机械节能刹车装置，本刹车装置选择涡卷弹簧为储能器，实现动能—弹性势能—动能的能量转换过程。
本发明的技术方案如下:
一种机械节能刹车装置，包括:支架101，正向驱动盘102，随动盘103,反向驱动盘104，转动轴105；其中，支架101与固定端106相连，起到支撑和保护的作用；通过刹车钳的收紧，正向驱动盘102与支架101、随动盘103连接；刹车时，正向驱动盘以弹性势能的形式储存由随动盘103传递过来的动能；在松刹车时，正向驱动盘释放弹性势能带动转动轴105正向旋转；随动盘103跟随转动轴105做同步的正向或反向旋转，通过刹车钳的收紧，随动盘103与正向驱动盘102、反向驱动盘104连接；刹车时，随动盘把转动轴105上的动能传递给正向驱动盘102、反向驱动盘104；通过刹车钳的收紧，反向驱动盘104与支架101、随动盘103连接；刹车时，反向驱动盘以弹性势能的形式储存由随动盘103传递过来的动能；在松刹车时，反向驱动盘释放弹性势能带动转动轴105反向旋转；转动轴105与正向驱动盘102、随动盘103和反向驱动盘104连接。
所述的机械节能刹车装置，所述支架101包括左半部分和右半部分；支架101是一个圆筒结构，起支撑和保护作用；左右两个底面是对称结构，外壁通过连杆3与固定端106连接，内壁固定刹车钳5,10；柱面内壁上、下端的横梁1固定刹车钳2,8。
所述的机械节能刹车装置，所述正向驱动盘102包括内、中、外三层结构；外层是第一正向轴承16，第一正向轴承16的外层连接第一刹车片11；中层是正向涡卷弹簧13,正向涡卷弹簧13的外端与第一正向轴承16的内层连接，内端与第二正向轴承17的外层连接；内层是第二正向轴承17，第二正向轴承17的外层连接第三刹车片14，内层是转子卡槽15。
所述的机械节能刹车装置，所述随动盘103的盘体19的外沿上、下端分别固定刹车钳18,21，内层是转子卡槽20；由于盘体19外沿上、下端的刹车钳18,21是跟转动轴105一起运动，所以它们需要的刹车液压油可以通过旋转接头经转动轴105和随动盘103供给。
所述的机械节能刹车装置，所述反向驱动盘104包括内、中、外三层结构；外层是第二反向轴承28，第二反向轴承28的外层连接第四刹车片22，内层固定第五刹车片23；中层是反向涡卷弹簧24，反向涡卷弹簧24的外端与第二反向轴承28的内层连接，内端与第一反向轴承26的外层连接；内层是第一反向轴承26，第一反向轴承26的外层连接第六刹车片25，内层是转子卡槽27。
这种机械节能刹车装置特点是:结构简单，能量转换过程简单直接，可以解决大型设备的快速启动的问题，也可直接应用于小型非电动设备。所以其应用领域可以到达所有需要对转动轴进行制动和再启动的设备。
附图说明：
图1为本发明机械节能刹车装置结构示意图；
图2为支架左半部分正面结构示意图；
图3为支架左半部分剖面图(图2的竖直剖面图)；
图4为支架右半部分正面结构示意图；
图5为支架右半部分剖面图(图4的竖直剖面图)；
图6为正向驱动盘正面结构示意图；
图7为正向驱动盘剖面图(图6的竖直剖面图)；
图8为随动盘正面结构示意图；
图9为随动盘剖面图(图8的竖直剖面图)；
图10为反向驱动盘正面结构示意图；
图11为反向驱动盘剖面图(图10的竖直剖面图)。
1横梁，2第一刹车钳，3第一连接杆，4第二连接杆，5第二刹车钳，6盘体，7转子导槽，8第三刹车钳，9第三连接杆，10第四刹车钳，11第一刹车片，12第二刹车片，13正向涡卷弹簧，14第三刹车片，15转子卡槽，16第一正向轴承，17第二正向轴承，18第五刹车钳，19盘体，20转子卡槽，21第六刹车钳，22第四刹车片，23第五刹车片，24反向涡卷弹簧，25第六刹车片，26第一反向轴承，27转子卡槽，28第二反向轴承，101支架，102正向驱动盘，103随动盘，104反向驱动盘，105转动轴，106固定端。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
机械节能刹车装置的机构如图1所示。它包括:支架101，正向驱动盘102，随动盘103，反向驱动盘104，转动轴105；支架101与固定端106相连，起到支撑和保护的作用。通过刹车钳的收紧，正向驱动盘102与支架101、随动盘103连接。刹车时，正向驱动盘以弹性势能的形式储存由随动盘103传递过来的动能；在松刹车时，正向驱动盘释放弹性势能带动转动轴105正向旋转。随动盘103跟随转动轴105做同步的正向或反向旋转，通过刹车钳的收紧，随动盘103与正向驱动盘102、反向驱动盘104连接。刹车时，随动盘把转动轴105上的动能传递给正向驱动盘102、反向驱动盘104。通过刹车钳的收紧，反向驱动盘104与支架101、随动盘103连接。刹车时，反向驱动盘以弹性势能的形式储存由随动盘103传递过来的动能；在松刹车时，反向驱动盘释放弹性势能带动转动轴105反向旋转。转动轴105与正向驱动盘102、随动盘103和反向驱动盘104连接。
支架101的结构如图2、图3、图4、图5所示，包括左半部分和右半部分。支架101是一个圆筒结构，起支撑和保护作用。左右两个底面是对称结构，外 壁通过连杆3与固定端106连接，内壁固定刹车钳5,10。柱面内壁上、下端的横梁1固定刹车钳28。
正向驱动盘102的结构如图6、图7所示。正向驱动盘102包括内、中、外三层结构。外层是第一正向轴承16(单向轴承的内层与转动轴105的旋转正方向一致为正向轴承；反之，为反向轴承)，第一正向轴承16的外层连接第一刹车片11。中层是正向涡卷弹簧13(涡卷弹簧的绕向与转动轴105的旋转正方向一致为正向涡卷弹簧；反之，为反向涡卷弹簧)，正向涡卷弹簧13的外端与第一正向轴承16的内层连接，内端与第二正向轴承17的外层连接。内层是第二正向轴承17，第二正向轴承17的外层连接第三刹车片14，内层是转子卡槽15。
随动盘103的结构如图8和图9所示。随动盘103的盘体19的外沿上、下端分别固定刹车钳18,21，内层是转子卡槽20。由于盘体(19)外沿上、下端的刹车钳18,21是跟转动轴105一起运动，所以它们需要的刹车液压油可以通过旋转接头经转动轴105和随动盘103供给。
反向驱动盘104的结构如图10和图11所示。反向驱动盘104与正向驱动盘102一样，也包括内、中、外三层结构。外层是第二反向轴承28，第二反向轴承28的外层连接第四刹车片22，内层固定第五刹车片23。中层是反向涡卷弹簧24，反向涡卷弹簧24的外端与第二反向轴承28的内层连接，内端与第一反向轴承26的外层连接。内层是第二反向轴承26，第一反向轴承26的外层连接刹车片25，内层是转子卡槽27。
以下分三种状态来说明机械刹车装置的工作原理。
1.转动轴105静止时所有刹车钳收紧，作用：(1)制动；(2)保持弹性势能不被释放。
2.静止到正向启动时，刹车钳5、8、18张开，储存在正向涡卷弹簧13里的 能量被释放，驱动转动轴105正向旋转；储存在反向涡卷弹簧24里的能量被保持。转动轴105正常的正向旋转时，正向转动盘102通过第二正向轴承17与转动轴105连接保持静止，反向转动盘104通过反向轴承26与转动轴105连接保持同步旋转。刹车时，刹车钳5、18收紧，正向轴承16的外层静止，内层与随动盘103保持同步旋转，连接在第一正向轴承16内层和第二正向轴承17外层的正向涡卷弹簧13被压缩，转动轴105上的动能被转换为涡卷弹簧上的弹性势能，可见这既是刹车的过程，也是能量传递和转换的过程。松刹车时，刹车钳5、18张开，正向涡卷弹簧13带动第二正向轴承17驱动转动轴105正向旋转，这是能量回馈过程:正向涡卷弹簧13的弹性势能转换为转动轴105上的动能。
3.静止到反向启动时，刹车钳2、10、21张开。储存在反向涡卷弹簧24里的能量被释放，驱动转动轴105反向旋转；储存在正向涡卷弹簧13里的能量被保持。转动轴105正常的反向旋转时，反向转动盘104通过第一反向轴承26与转动轴105连接保持静止，正向转动盘102通过第二正向轴承17与转动轴105连接保持同步旋转。刹车时，刹车钳10、21收紧，第二反向轴承28的外层静止，内层与随动盘103保持同步旋转，连接在第二反向轴承28内层和第一反向轴承26外层的反向涡卷弹簧24被压缩，转动轴105上的动能被转换为涡卷弹簧上的弹性势能，同样，这既是刹车的过程，也是能量传递和转换的过程。松刹车时，刹车钳10、21张开，反向涡卷弹簧24带动第一反向轴承26驱动转动轴105反向旋转，这也是能量回馈过程:反向涡卷弹簧22的弹性势能转换为转动轴105上的动能。
转动轴105的状态与刹车钳2、5、8、10、18、21的逻辑关系可以写成如表1所示。
表1转动轴105的状态与刹车钳的逻辑关系
表中：S：收紧Z：张开
表1中的逻辑关系通过逻辑电路实现。
从上面的刹车与松刹车的过程可以知道，不管转动轴105的旋转方向如何，本刹车装置都能具有刹车和直接的能量回馈功能。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种机械节能刹车装置，其特征在于，包括：支架(101)，正向驱动盘(102)，随动盘(103)，反向驱动盘(104)，转动轴(105)；其中，支架(101)与固定端(106)相连，起到支撑和保护的作用；通过刹车钳的收紧，正向驱动盘(102)与支架(101)、随动盘(103)连接；刹车时，正向驱动盘以弹性势能的形式储存由随动盘(103)传递过来的动能；在松刹车时，正向驱动盘释放弹性势能带动转动轴(105)正向旋转；随动盘(103)跟随转动轴(105)做同步的正向或反向旋转，通过刹车钳的收紧，随动盘(103)与正向驱动盘(102)、反向驱动盘(104)连接；刹车时，随动盘把转动轴(105)上的动能传递给正向驱动盘(102)、反向驱动盘(104)；通过刹车钳的收紧，反向驱动盘(104)与支架(101)、随动盘(103)连接；刹车时，反向驱动盘以弹性势能的形式储存由随动盘(103)传递过来的动能；在松刹车时，反向驱动盘释放弹性势能带动转动轴(105)反向旋转；转动轴(105)与正向驱动盘(102)、随动盘(103)和反向驱动盘(104)连接。
2.根据权利要求1所述的机械节能刹车装置，其特征在于，所述支架(101)包括左半部分和右半部分；支架(101)是一个圆筒结构，起支撑和保护作用；左右两个底面是对称结构，外壁通过连杆(3)与固定端(106)连接，内壁固定刹车钳(5，10)；柱面内壁上、下端的横梁(1)固定刹车钳(2，8)。
3.根据权利要求1所述的机械节能刹车装置，其特征在于，所述正向驱动盘(102)包括内、中、外三层结构；外层是第一正向轴承(16)，第一正向轴承(16)的外层连接第一刹车片(11)；中层是正向涡卷弹簧(13)，正向涡卷弹簧(13)的外端与第一正向轴承(16)的内层连接，内端与第二正向轴承(17)的外层连接；内层是第二正向轴承(17)，第二正向轴承(17)的外层连接第三刹车片(14)，内层是转子卡槽(15)。
4.根据权利要求1所述的机械节能刹车装置，其特征在于，所述随动盘(103)的盘体(19)的外沿上、下端分别固定刹车钳(18，21)，内层是转子卡槽(20)；由于盘体(19)外沿上、下端的刹车钳(18，21)是跟转动轴(105)一起运动，所以它们需要的刹车液压油可以通过旋转接头经转动轴(105)和随动盘(103)供给。
5.根据权利要求1所述的机械节能刹车装置，其特征在于，所述反向驱动盘(104)包括内、中、外三层结构；外层是第二反向轴承(28)，第二反向轴承(28)的外层连接第四刹车片(22)，内层固定第五刹车片(23)；中层是反向涡卷弹簧(24)，反向涡卷弹簧(24)的外端与第二反向轴承(28)的内层连接，内端与第一反向轴承(26)的外层连接；内层是第一反向轴承(26)，第一反向轴承(26)的外层连接第六刹车片(25)，内层是转子卡槽(27)。
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| EP1445508A1 (fr) * | 2003-02-07 | 2004-08-11 | Messier-Bugatti | Frein électromécanique à dispositif de parc |
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| EP1445508A1 (fr) * | 2003-02-07 | 2004-08-11 | Messier-Bugatti | Frein électromécanique à dispositif de parc |
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