PL211150B1 - Tarcza hamulcowa kół i osi zestawów kołowych pojazdów szynowych - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211150 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 381350 ^{(51) Int.Cl.}

F16D 65/12 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 20.12.2006 (54) Tarcza hamulcowa kół i osi zestawów kołowych pojazdów szynowych

	(73) Uprawniony z patentu:
	POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
23.06.2008 BUP 13/08	(72) Twórca(y) wynalazku:
	TADEUSZ PIECHOWIAK, Baranowo, PL WOJCIECH SAWCZUK, Poznań, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2012 WUP 04/12	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Barbara Urbańska-Łuczak

PL 211 150 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest tarcza hamulcowa kół i osi zestawów kołowych pojazdów szynowych, w postaci dwóch tarcz do współpracy z elementami ciernymi, rozdzielonymi płytkami dystansowo - radiacyjnymi.

W ukł adach hamulcowych pojazdów szynowych najwię ksze zastosowanie mają tarczowe ukł ady hamulcowe, które ze względu na szereg zalet, stopniowo zastępują układy hamulca klockowego. Szczególne zastosowanie maja w pociągach dużych prędkości, w których tarczowe układy hamulcowe są podstawowym układem hamulcowym odpowiedzialnym za zatrzymanie pojazdu na jak najkrótszej drodze hamowania. Eksploatacja hamulca tarczowego zgodnie z powyższym postanowieniem, przyczynia się do silnego obciążenia cieplnego układu hamulcowego, co w konsekwencji zmniejsza sprawność hamulca. W tym celu opracowana została karta UIC 541-3, która dla wagonów kursujących w ruchu międzynarodowym przewiduje zastosowanie tarcz wentylowanych odprowadzających część ciepła do otoczenia.

Spośród już istniejących rozwiązań wentylowanych tarcz hamulcowych dla pojazdów szynowych, powszechnie zastosowanie mają tarcze z wentylującymi łopatkami lub prętami. Eksploatacja hamulców tarczowych czy to z wentylującymi łopatkami, czy nowszych z wentylującymi prętami, przyczynia się do zużycia energii pobieranej przez wentylator tarczy w czasie wyłączonych z pracy układów hamulcowych.

Zjawisko to zostało opisane w artykułach:

- Siemens G., Auslegung und Leistungsgrenzen von Scheibenbremsen.

ZEV-Glas. Ann. 112 (1988) Nr. 4 April.

- Knorr-Bremse AG, Energie sparen -oferta firmy Knorr-Bremse

- TyuiHMypa T., TepMOo6pa6otaHHbiH nyryH ajia topMO3Hbix hhckob.

Quarterly Reports of RTRI, 1989.

Zużycie energii przez tarcze hamulcowe wzrasta progresywnie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej tarczy i dodatkowo wzrasta przy większej ilości tarcz zamocowanych do osi zestawu kołowego oraz od ilości wagonów występujących w składzie pociągu. Jednak tarcze wentylowane, z przestrzeniami łopatkowymi lub prętowymi wewnątrz tarczy, dają możliwość realizacji większych mocy hamowania w stosunku do hamulca klockowego. Ponadto dzięki temu chłodzeniu poprzez wymuszony przepływ powietrza, odprowadzone jest ok. 40% ciepła powstałego w parze ciernej tarcza - okładzina.

Istotą wynalazku jest tarcza hamulcowa kół i osi zestawów kołowych pojazdów szynowych, w postaci dwóch tarcz do współpracy z elementami ciernymi, rozdzielonymi płytkami dystansowo - radiacyjnymi, gdzie w przestrzeniach utworzonych przez wewnę trzne powierzchnie tarcz hamulcowych i powierzchnie płytek dystansowo - radiacyjnych usytuowana jest przegroda w postaci co najmniej jednego zestawu płytek bimetalowych, z których jedna zamocowana jest do tarczy hamulcowej w strefie piasty i ma na swym wolnym końcu zamocowaną płytkę bimetalową ze swobodnym końcem, przy czym płytki bimetalowe w temperaturze otoczenia zamykają, a w temperaturze powyżej otoczenia rozchylają przestrzeń między tarczami hamulcowymi i płytkami dystansowo - radiacyjnymi.

Korzystnym jest, gdy płytki bimetalowe zamocowane są do obu tarcz hamulcowych tak, że swobodne końce skrajnych płytek w temperaturze otoczenia stykają się, a w temperaturze powyżej otoczenia rozchylają się.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno - ekonomiczne;

- w porównaniu z klasycznymi tarczami wentylowanymi typu 610x110, tarcza z pł ytkami bimetalu powoduje oszczędność na wentylatorze w momencie hamowania 100% do temp. tarczy od 0 do 40[°C], która następnie maleje liniowo w funkcji temp. osiągając 50% zaoszczędzonej energii przy temp. tarczy 180[°C] a przy maksymalnej temp. tarczy 400[°C] pobór mocy wentylatora promieniowego jest dopiero równy mocy pobieranej przez tarczę klasyczną,

- wyłączony układ hamulcowy, powoduje, że moc pobierana przez wentylator zależ y tylko od prędkości obrotowej tarczy hamulcowej. Przy temp. tarczy równej temp. otoczenia, łopatki bimetalu zasłaniają przestrzeń łopatkową i tarcza wentylowana typu 610x110 zaczyna pracować jak tarcza pojedyncza 610x40. Ponieważ przebiegi mocy pobieranych przez tarczę wentylowaną i niewentylowaną

PL 211 150 B1 są jednakowe do prędkości obrotowej tarczy 600[obrmin^-1] nie występuje oszczędność na wentylatorze. Dopiero dalszy przyrost prędkości tarczy powoduje zmniejszenie poboru energii o 20% pobieranej przez wentylator przy prędkości 800[obrmin^-1] co odpowiada prędkości jazdy 140[km/h] a dalszy przyrost prędkości powoduje progresywny wzrost oszczędności na wentylatorze osiągając 90% przy prędkości tarczy 2400[obrmin^-1] i prędkość wagonu 400[km/h],

- zastosowanie pł ytek bimetalu w tarczy z wentylują cymi ł opatkami ponadto umoż liwia po zakończonym procesie hamowania, tak długie pozostawienie otwartych kanałów wentylujących aż uzyska się całkowite schłodzenie tarczy hamulcowej. Dalsza jazda wagonu po hamowaniu dodatkowo wpływa na przyspieszenie procesu oddawania ciepła do otoczenia. Zamkniecie przestrzeni łopatkowej przez płytki bimetalu następuje dopiero przy uzyskaniu temp. tarczy równej temperaturze otoczenia.

Wynalazek został uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia w przekroju tarczę hamulcową .

Tarcza hamulcowa kół i osi zestawów kołowych składa się z dwóch tarcz 1 rozdzielonymi płytkami dystansowo - radiacyjnymi 2. W przestrzeniach utworzonych przez wewnętrzne powierzchnie tarcz hamulcowych 1 i powierzchnie płytek dystansowo - radiacyjnych 2 usytuowana jest przegroda w postaci co najmniej jednego zestawu płytek bimetalowych 4, z których jedna zamocowana jest do tarczy hamulcowej 1 w strefie piasty 3 i ma na swym wolnym końcu zamocowaną płytkę bimetalową 4 ze swobodnym końcem, przy czym płytki bimetalowe 4 zamocowane są do obu tarcz hamulcowych 1 tak, że swobodne końce skrajnych płytek 4 w temperaturze otoczenia stykają się, a w temperaturze powyżej otoczenia rozchylają przestrzeń między tarczami hamulcowymi 1 i płytkami dystansowo - radiacyjnymi 2.

Prace nad udoskonaleniem tradycyjnych tarcz z wentylującymi łopatkami, miały na celu zmniejszenie strat z tytułu wymuszonej wentylacji. W tym celu wykorzystano własności bimetali do zamykania i otwierania przestrzeni wewnętrznych tarczy hamulcowej.

W celu zmniejszenia strat energii powstających w czasie obrotu tarczy 1 hamulcowej przy wyłączonym z pracy układzie hamulcowym, do znormalizowanej tarczy 1 z wentylującymi płytkami dystansowo-radiacyjnymi 2, zgodnie z kartą UIC 541-3, zamocowane zostały płytki 4, wykonane z bimetalu. Płytki 4 bimetalu są zamocowane na wlocie powietrza do przestrzeni płytek dystansowo - radiacyjnych 2 wentylatora tarczy 1. W przypadku tarczy 1 typu 610x110 na każdą przestrzeń z płytkami dystansowo - radiacyjnymi 2 przypadają cztery komplety płytek 4 z bimetalu, po dwa na każą stronę tarczy 1. Pierwsze, skrajne płytki 4 zamocowane są na średnicy wewnętrznej tarczy (wlot powietrza do przestrzeni łopatkowe) i odchylone pod kątem od powierzchni wewnętrznej. Na drugich wolnych końcach prawych płytek 4 i lewych płytek 4 zamocowane są drugie środkowe płytki 4, które również odchylone są pod kątem względem skrajnych płytek 4 lewych i prawych. Wszystkie cztery płytki 4 prawe, środkowe i lewe, tworzą układ „harmonijkowy” zakrywający wlot powietrza do płytek dystansowo - radiacyjnych 2,

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Tarcza hamulcowa kół i osi zestawów kołowych pojazdów szynowych, w postaci dwóch tarcz do współpracy z elementami ciernymi, rozdzielonymi płytkami dystansowo - radiacyjnymi, znamienna tym, że w przestrzeniach utworzonych przez wewnętrzne powierzchnie tarcz hamulcowych (1) i powierzchnie płytek dystansowo - radiacyjnych (2) usytuowana jest przegroda w postaci co najmniej jednego zestawu płytek bimetalowych (4), z których jedna zamocowana jest do tarczy hamulcowej (1) w strefie piasty (3) i ma na swym wolnym końcu zamocowaną płytkę bimetalową (4) ze swobodnym końcem, przy czym płytki bimetalowe (4) w temperaturze otoczenia zamykają, a w temperaturze powyżej otoczenia rozchylają przestrzeń między tarczami hamulcowymi (1) i płytkami dystansowo - radiacyjnymi (2).
2. 2. Tarcza hamulcowa kół i osi zestawów kołowych, znamienna tym, że płytki bimetalowe (4) zamocowane są do obu tarcz hamulcowych (1) tak, że swobodne końce skrajnych płytek (4) w temperaturze otoczenia stykają się, a w temperaturze powyżej otoczenia rozchylają się.