Eine häufig auftretende Aufgabenstellung sowohl aus dem Fahr
zeugbau als auch aus dem Maschinenbau besteht in der möglichst
schnellen Verzögerung von bewegten Massen mit sehr hoher kine
tischer Energie.A frequently occurring task both from driving
Tool making as well as mechanical engineering consists in the most possible
rapid deceleration of moving masses with very high kine
energy.
Als Beispiel ist hier die Abbremsung einer Fallkapsel in einem
Fallschacht zu nennen, bei der eine Masse von mehr als 1000 kg
von der Geschwindigkeit 100 m/s in weniger als zwei Sekunden ab
gebremst werden muß. Die erforderliche Bremsleistung liegt in
diesem Fall über 10 000 kW!As an example here is the braking of a drop capsule in one
To mention the chute with a mass of more than 1000 kg
from the speed 100 m / s in less than two seconds
must be braked. The required braking power is in
in this case over 10,000 kW!
Mit der in Abb. 1 dargestellten selbststeuernden Visko- Bremse
kann eine stoßfreie und gleichmäßige Verzögerung von Massen mit
großer kinetischer Energie erreicht werden. Die bewegte Masse
kann entweder mit den Führungsschienen (1) oder mit dem Gehäuse
(3) der Bremse verbunden sein. Über die Führungsschienen (1) und
die beiden Reibräder (6) wird die translatorische Relativbewe
gung in eine rotatorische Bewegung übertragen.With the self-controlling viscous brake shown in Fig. 1, a smooth and smooth deceleration of masses with high kinetic energy can be achieved. The moving mass can either be connected to the guide rails ( 1 ) or to the housing ( 3 ) of the brake. About the guide rails ( 1 ) and the two friction wheels ( 6 ), the translational relative movement is transferred into a rotary movement.
Die Drehbewegung wird über je zwei Dämpfungselemente (13) und
Rutschkupplungen (7) auf zwei Stirnradstufen (12) übertragen.
Die Dämpfungselemente dämpfen eventuell auftretende Torsions
schwingungen sowie radiale Stöße. Die Rutschkupplungen (7) ver
hindern, daß das auf die Stirnradstufen (12) übertragene Brems
moment einen vorgegebenen maximalen Wert übersteigt.The rotary movement is transmitted to two spur gear stages ( 12 ) via two damping elements ( 13 ) and slip clutches ( 7 ). The damping elements dampen any torsional vibrations and radial shocks. The slip clutches ( 7 ) prevent ver that the transmitted to the spur gear stages ( 12 ) braking torque exceeds a predetermined maximum value.
Von den Stirnradstufen wird das Bremsmoment auf die Welle (11)
und auf den Bremskorb (8) übertragen. Die Vektoren der Winkel
geschwindigkeiten von Welle (11) und Bremskorb (8) sind entge
gengesetzt gerichtet, d.h. Welle und Bremskorb rotieren gegen
läufig.The braking torque is transmitted from the spur gear stages to the shaft ( 11 ) and to the brake cage ( 8 ). The vectors of the angular speeds of the shaft ( 11 ) and brake cage ( 8 ) are directed in opposite directions, ie the shaft and brake cage rotate against each other.
Auf der Welle ist eine bestimmte Zahl von axial verschiebbaren
inneren Scheiben (5) angeordnet. Eine entsprechende Zahl von
äußeren Scheiben (4) ist ebenfalls axial verschiebbar mit dem
Bremskorb (8) verbunden. In den Spalten zwischen inneren Schei
ben (5) und äußeren Scheiben (4) befindet sich Öl. Die Bremswir
kung beruht auf der Scherströmung zwischen den gegenläufig ro
tierenden Scheiben. Durch die Viskosität des Öls wird auf jede
Scheibe ein Bremsmoment übertragen, das der Drehrichtung entge
genwirkt.A certain number of axially displaceable inner disks ( 5 ) are arranged on the shaft. A corresponding number of outer disks ( 4 ) is also axially displaceably connected to the brake cage ( 8 ). There is oil in the gaps between the inner discs ( 5 ) and the outer discs ( 4 ). The braking effect is based on the shear flow between the oppositely rotating discs. Due to the viscosity of the oil, a braking torque is transmitted to each disc, which counteracts the direction of rotation.
Der Betrag des Bremsmomentes hängt neben der Viskosität des Öls,
der Geometrie der Scheiben und den Winkelgeschwindigkeiten von
Welle und Korb nur noch von der Spaltbreite zwischen inneren
Scheiben (5) und äußeren Scheiben (4) ab. Durch die Abnahme der
Winkelgeschwindigkeit von innerer und äußerer Scheibe sowie
durch die mit der Erwärmung des Öls verbundene Verringerung der
Ölviskosität würde bei gleichbleibender Spalthöhe das Bremsmo
ment stetig abnehmen. Dies wird mit dem Verstellmechanismus (2)
verhindert, der dafür sorgt, daß der Spalt zwischen den Scheiben
entsprechend der Drehzahlabnahme und dem Temperaturanstieg ste
tig verringert wird. Das dabei verdrängte Öl kann sowohl durch
die radialen Spalte zwischen inneren Scheiben (5) und Bremskorb
(8) als auch zwischen äußeren Scheiben (4) und Welle (11) axial
strömen. Zusätzlich können die Scheiben axiale Bohrungen aufwei
sen. Um eine Bremswirkung auch bei stehenden Scheiben zu gewähr
leisten, kann die Spaltbreite soweit reduziert werden, daß sich
die Scheiben berühren und damit Coulomb′sche Reibung auftritt.
In addition to the viscosity of the oil, the geometry of the discs and the angular speeds of the shaft and cage, the amount of braking torque only depends on the gap width between the inner discs ( 5 ) and the outer discs ( 4 ). By decreasing the angular velocity of the inner and outer disc and by reducing the oil viscosity associated with the heating of the oil, the braking torque would decrease steadily with the gap height remaining the same. This is prevented with the adjustment mechanism ( 2 ), which ensures that the gap between the disks is continuously reduced in accordance with the decrease in speed and the temperature rise. The oil displaced can flow axially both through the radial gaps between the inner discs ( 5 ) and brake cage ( 8 ) and between the outer discs ( 4 ) and shaft ( 11 ). In addition, the disks can have axial bores. In order to ensure a braking effect even when the disks are stationary, the gap width can be reduced to such an extent that the disks touch and Coulomb friction occurs.
Die gewünschte Steuercharakteristik des Bremsmomentes kann zu
sätzlich zur Verstelleinheit (2) noch durch die ggf. nicht
linearen Kennlinien der inneren Federn (10) und der äußeren Fe
dern (9) beeinflußt werden.The desired control characteristic of the braking torque can be influenced in addition to the adjustment unit ( 2 ) by the possibly non-linear characteristics of the inner springs ( 10 ) and the outer feet ( 9 ).