RU2585364C1 - Device and method for reducing temperature gradients in belt-shoe brake - Google Patents
Device and method for reducing temperature gradients in belt-shoe brake Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585364C1 RU2585364C1 RU2015122690/11A RU2015122690A RU2585364C1 RU 2585364 C1 RU2585364 C1 RU 2585364C1 RU 2015122690/11 A RU2015122690/11 A RU 2015122690/11A RU 2015122690 A RU2015122690 A RU 2015122690A RU 2585364 C1 RU2585364 C1 RU 2585364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brake
- temperature gradients
- heat
- pulley
- reducing temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
- F16D65/78—Features relating to cooling
- F16D65/80—Features relating to cooling for externally-engaging brakes
- F16D65/813—Features relating to cooling for externally-engaging brakes with closed cooling system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D49/00—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like
- F16D49/08—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like shaped as an encircling band extending over approximately 360 degrees
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок.The invention relates to mechanical engineering and can be used in tape-shoe brakes of drill hoists.
Известна система для охлаждения ленточно-колодочного тормоза, в которой узлы выполнены в виде термобатарей, термоэлементы которых состоят из графитовых колец и металлических дисков со сквозными отверстиями на боковых поверхностях, через которые они надеваются на теплоизолированные цилиндрические штыри, завинченные в тело одной из реборд, а вторая реборда при этом крепится к цилиндрическим штырям с помощью гаек, стягивая таким образом систему колец, образующих обод шкива (аналог патент RU №2268418, F16D 65/813, 2006, Б.И. №02). Однако длинная система обладает инерционностью и не обеспечивает с помощью металлических теплопроводных колец снижение температурных градиентов обода шкива.A known system for cooling a tape-shoe brake, in which the nodes are made in the form of thermopiles, thermocouples of which consist of graphite rings and metal disks with through holes on the side surfaces through which they are put on heat-insulated cylindrical pins screwed into the body of one of the flanges, and the second flange is attached to the cylindrical pins with the help of nuts, thus tightening the system of rings forming the pulley rim (analogue of patent RU No. 2268418, F16D 65/813, 2006, B.I. No. 02). However, a long system has an inertia and does not provide a reduction in temperature gradients of the pulley rim using metal heat-conducting rings.
Известен ленточно-колодочный тормоз буровой лебедки, в котором при спуске колонны бурильных труб в скважину, на поверхностях его металлополимерных пар трения в процессе торможения температуры достигают 800°С и более (прототип Джанахмедов А.Х. Нефтяная трибология / Баку: Элм, 2003. - С. 38). Указанные температуры влияют на износофрикционные свойства металлополимерных пар трения тормоза, и как следствие, на эффективность. Возникающие при этом градиенты температуры в ободе тормозного шкива из-за его неравномерного прогрева существенно влияют на долговечность элементов трения.Known tape-brake brake of a drawworks, in which when lowering the drill pipe string into the well, on the surfaces of its metal-polymer friction pairs during braking, temperatures reach 800 ° C or more (prototype Dzhanakhmedov A.Kh. Oil tribology / Baku: Elm, 2003. - S. 38). These temperatures affect the wear properties of metal-polymer brake friction pairs, and as a result, their effectiveness. The resulting temperature gradients in the rim of the brake pulley due to its uneven heating significantly affect the durability of the friction elements.
По сравнению с аналогом и прототипом предложенное техническое решение имеет следующие существенные отличительные признаки:Compared with the analogue and prototype, the proposed technical solution has the following significant distinguishing features:
- с увеличением энергонагруженности пар трения ленточно-колодочного тормоза наблюдается повышение эффективности кондуктивным охлаждением за счет разных величин коэффициентов теплопроводности материалов колец и штырей;- with an increase in the energy load of the friction pairs of the tape-shoe brake, there is an increase in the efficiency of conductive cooling due to different values of the thermal conductivity of the materials of the rings and pins;
- возможность использования для отвода теплоты от пар трения тормоза реборд разборного шкива, всего тела колец и их наружных поверхностей, и как следствие, снижение температурных градиентов за счет равномерного прогрева системы теплопроводных колец;- the ability to use for removal of heat from the friction pairs of the brake flanges of the collapsible pulley, the whole body of the rings and their outer surfaces, and as a result, a decrease in temperature gradients due to uniform heating of the heat-conducting ring system;
- достижении е за счет кондуктивного теплообмена в схеме "система теплопроводных цилиндрических колец - система теплопроводных штырей" объединения множества вертикальных тепловых токов в один горизонтальный мощный тепловой ток с направлением в энергоемкую левую и правую реборды шкива, что способствует снижению тепловых градиентов в системе колец;- the achievement of e due to conductive heat transfer in the scheme "system of heat-conducting cylindrical rings - system of heat-conducting pins" combining multiple vertical heat currents into one horizontal powerful heat current with a direction to the energy-intensive left and right pulley flanges, which helps to reduce thermal gradients in the ring system;
- возможность снижения температурных градиентов не только за счет конструктивных параметров системы теплопроводных колец и штырей, но и с помощью изменения теплофизических свойств их материалов;- the ability to reduce temperature gradients not only due to the design parameters of the system of heat-conducting rings and pins, but also by changing the thermophysical properties of their materials;
- повышение эффективности торможения и ресурса пар трения.- increasing the efficiency of braking and the resource of friction pairs.
Задача изобретения разработка устройства и способа снижения температурных градиентов в ленточно-колодочном тормозе.The objective of the invention is the development of a device and a method of reducing temperature gradients in a tape-shoe brake.
Технический результат изобретения - повышение долговечности пар трения ленточно-колодочного тормоза за счет снижения температурных градиентов в их элементах путем целенаправленного кондуктивного охлаждения.The technical result of the invention is to increase the durability of the friction pairs of the tape-shoe brake by reducing the temperature gradients in their elements by targeted conductive cooling.
Технический результат достигается тем, что устройство для снижения температурных градиентов в ленточно-колодочном тормозе, содержащее узлы для снижения температурных градиентов, расположенные в ободе разборного тормозного шкива, тормозную ленту с фрикционными накладками, отличающееся тем, что узлы для снижения температурных градиентов выполнены в виде системы теплопроводных цилиндрических колец, между которыми установлены поперечные кольцевые теплоизоляторы с выполненными в них сквозными отверстиями, через которые они надеваются на теплопроводные цилиндрические штыри, завинченные в тело одной из реборд тормозного шкива, вторая реборда тормозного шкива при этом крепится к штырям с помощью гаек, стягивая таким образом систему колец, образующих обод шкива.The technical result is achieved by the fact that a device for reducing temperature gradients in a band brake pad, comprising nodes for reducing temperature gradients located in the rim of a collapsible brake pulley, a brake belt with friction linings, characterized in that the nodes for reducing temperature gradients are made in the form of a system heat-conducting cylindrical rings, between which transverse ring heat insulators are installed with through holes made in them, through which they are worn on heat-conducting cylindrical pins screwed into the body of one of the flanges of the brake pulley, the second flange of the brake pulley is attached to the pins with nuts, thus tightening the ring system forming the pulley rim.
Способ снижения температурных градиентов в ленточно-колодочном тормозе, характеризующийся тем, что обеспечивают сток генерируемой теплоты в процессе торможения кондуктивным теплообменом к энергоемким ребордам тормозного шкива, устройства для снижения температурных градиентов в ленточно-колодочном тормозе за счет разности коэффициентов теплопроводности цилиндрических колец, образующих обод шкива, и цилиндрических штырей, завинченных в тело одной из реборд тормозного шкива.A method of reducing temperature gradients in a band brake, characterized in that the generated heat is drained by conductive heat transfer to the energy-intensive flanges of the brake pulley, a device for reducing temperature gradients in a band brake due to the difference in the thermal conductivity of the cylindrical rings forming the pulley rim , and cylindrical pins screwed into the body of one of the flanges of the brake pulley.
На фиг. 1 изображен общий вид ленточно-колодочного тормоза с устройством для снижения температурных градиентов в его металлополимерных парах трения; на фиг. 2 - вид А на фрикционные узлы в рабочем состоянии; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на которой показан поперечный разрез фрикционных узлов с устройством.In FIG. 1 shows a General view of the tape-shoe brake with a device for reducing temperature gradients in its metal-polymer friction pairs; in FIG. 2 - view A of the friction units in working condition; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1, which shows a cross section of friction assemblies with a device.
Ленточно-колодочный тормоз с устройством для снижения температурных градиентов в металлополимерных парах трения содержит разборный тормозной шкив 1, имеющий собственно обод 2 с рабочей 3 и нерабочей 4 поверхностями, а также левую 5 и правую 6 реборды. Шкив 1 расположен на подъемном валу 7 лебедки. С рабочей поверхностью 3 обода 2 шкива 1 взаимодействуют при торможении рабочие поверхности 8 фрикционных накладок 9. Последние крепятся с помощью усиков 10 к тормозной ленте 11, имеющей набегающую (а) и сбегающую (б) ветви. Сбегающая ветвь (б) тормозной ленты 11 с помощью винтовых стержней 12 крепится к опоре 13. При этом набегающая ветвь (а) тормозной ленты 11 прикреплена к рычагу управления 14.A tape-brake brake with a device for reducing temperature gradients in metal-polymer friction pairs contains a collapsible brake pulley 1, having an actual rim 2 with working 3 and non-working 4 surfaces, as well as left 5 and right 6 flanges. Pulley 1 is located on the winch lifting shaft 7. The
Обод 2 тормозного шкива 1 состоит из набора теплопроводных цилиндрических колец 15, в которых на их боковых поверхностях выполнены сквозные отверстия 16 с равномерным шагом. Между собой кольца 15 разделены поперечными кольцевыми теплоизоляторами 17 также имеющими сквозные отверстия 16. Торцы крайних колец 15 не теплоизолированы от выступов левой 5 и правой 6 реборд. Теплопроводные кольца 15 и поперечные кольцевые теплоизоляторы 17 благодаря наличию на своих боковых поверхностях сквозных отверстий 16 надеваются на теплопроводные штыри 18, завинченные в левую реборду 5. Со стороны правой реборды 6 система колец стягивается с помощью резьбового соединения, включающего в себя конец штыря 18 с резьбой, шайбу 19 и гайку 20.The rim 2 of the brake pulley 1 consists of a set of heat-conducting
Способ снижения температурных градиентов ленточно-колодочного тормоза реализуется следующим образом. При торможении, когда микровыступы рабочих поверхностей 8 фрикционных накладок 9 взаимодействуют с микровыступами рабочей поверхности 3 обода 2 шкива 1, в результате чего на их поверхностях генерируются электрические и тепловые токи. Первые в дальнейшем усиливают тепловые токи, нагревающие индивидуально каждое из теплопроводных цилиндрических колец 15. Благодаря тому, что коэффициент теплопроводности (λк) материалов кольца 15 меньше, чем коэффициент теплопроводности (λш) материалов штыря 18, теплота через его тело будет направляться в энергоемкие левую 5 и правую 6 реборды шкива 1. От матовых поверхностей последнего теплота рассеивается в окружающую среду радиационным и конвективным теплообменом. Незначительная часть теплоты рассеивается в окружающую среду радиационным и конвективным теплообменом от внутренних поверхностей системы теплопроводных колец.A method of reducing the temperature gradients of the tape brake shoe is implemented as follows. When braking, when the microprotrusion of the
Таким образом, за счет кондуктивного теплообмена в схеме "система теплопроводных цилиндрических колец 15 - система теплопроводных штырей 18" происходит целенаправленное превращение множества вертикальных тепловых токов в один горизонтальный мощный тепловой ток, направленный в энергоемкие левую 5 и правую 6 реборды шкива 1. Это обстоятельство будет способствовать снижению температурных градиентов как на поверхностях теплопроводных цилиндрических колец 15, так и по их толщине из-за незначительной энергоемкости каждого кольца системы. Предложенный способ позволяет снижать температурные градиенты не только за счет конструктивных параметров системы теплопроводных колец и штырей, но и с помощью изменения теплофизических свойств их материалов.Thus, due to the conductive heat transfer in the scheme "system of heat-conducting cylindrical rings 15 - system of heat-conducting
Ленточно-колодочный тормоз с устройством и способом снижения температурных градиентов в металлополимерных парах трения работает следующим образом.The tape-shoe brake with a device and method for reducing temperature gradients in metal-polymer friction pairs works as follows.
При нажатии на рычаг 14 происходит перемещение тормозной ленты 11 с фрикционными накладками 9 для взаимодействия их микровыступов с микровыступами рабочей поверхности 3 тормозного шкива 1. Первым при этом взаимодействуют с микровыступами шкива 1 микровыступы рабочих поверхностей 8 накладок 9 набегающей ветви (а) тормозной ленты 11, а потом уже сбегающей ветви (б), при этом на их поверхностях одновременно генерируются как электрические, так и тепловые токи, в результате чего поверхностные температуры зон взаимодействия металлополимерных пар трения становятся одинаковыми, а следовательно, их поверхностные температурные градиенты равны. В дальнейшем из-за различных величин коэффициентов теплопроводности материалов обода 2 тормозного шкива 1 и фрикционных накладок 9 большая часть теплоты уходит на нагревание системы теплопроводных цилиндрических колец 15, суммарная энергоемкость которых намного меньше из-за наличия между ними поперечных кольцевых теплоизоляторов 17, нежели серийного обода шкива. При этом происходит снижение температурных градиентов как по поверхности системы теплопроводных цилиндрических колец 15, так и по их толщине.When the
Таким образом, использовав принцип суперпозиции в элементах трения тормоза "генерирование - сток" теплоты, достигается предложенным кондуктивным решением повышение темпа вынужденного охлаждения за счет применения кондуктивного теплообмена по схеме "система теплопроводных цилиндрических колец 15 - система теплопроводных штырей 18", составляющих обод 2 шкива 1.Thus, using the principle of superposition in the friction elements of the heat generation – drain brake, the proposed conductive solution achieves an increase in the rate of forced cooling by using conductive heat exchange according to the scheme “system of heat-conducting cylindrical rings 15 - system of heat-conducting
Интенсивное кондуктивное охлаждение пар трения ленточно-колодочного тормоза позволяет повысить его эксплуатационные параметры, снизить температурные градиенты как на поверхности, так и по толщине теплопроводных цилиндрических колец и, как следствие, увеличить ресурс пар трения фрикционных узлов тормоза.Intensive conductive cooling of the friction pairs of the tape-shoe brake can increase its operational parameters, reduce temperature gradients both on the surface and the thickness of the heat-conducting cylindrical rings and, as a result, increase the resource of the friction pairs of the friction brake assemblies.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015122690/11A RU2585364C1 (en) | 2015-06-11 | 2015-06-11 | Device and method for reducing temperature gradients in belt-shoe brake |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015122690/11A RU2585364C1 (en) | 2015-06-11 | 2015-06-11 | Device and method for reducing temperature gradients in belt-shoe brake |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2585364C1 true RU2585364C1 (en) | 2016-05-27 |
Family
ID=56096067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015122690/11A RU2585364C1 (en) | 2015-06-11 | 2015-06-11 | Device and method for reducing temperature gradients in belt-shoe brake |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2585364C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3040845A (en) * | 1959-01-02 | 1962-06-26 | Roy S Sanford | Liquid-cooled frictional mechanism |
US3450242A (en) * | 1967-02-07 | 1969-06-17 | Stoeckicht Alexander W | Fluid pressure engaged friction coupling |
RU2256830C1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-20 | Кубанский государственный технологический университет | Method and device for cooling belt-shoe brake |
RU2268416C2 (en) * | 2003-10-16 | 2006-01-20 | Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа | Band-and-shoe brake cooling method and system |
-
2015
- 2015-06-11 RU RU2015122690/11A patent/RU2585364C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3040845A (en) * | 1959-01-02 | 1962-06-26 | Roy S Sanford | Liquid-cooled frictional mechanism |
US3450242A (en) * | 1967-02-07 | 1969-06-17 | Stoeckicht Alexander W | Fluid pressure engaged friction coupling |
RU2268416C2 (en) * | 2003-10-16 | 2006-01-20 | Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа | Band-and-shoe brake cooling method and system |
RU2256830C1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-20 | Кубанский государственный технологический университет | Method and device for cooling belt-shoe brake |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2008141906A (en) | DISC BRAKE WITH LIQUID COOLED | |
WO2018120499A1 (en) | Disc brake cooled by both air and water | |
RU2585364C1 (en) | Device and method for reducing temperature gradients in belt-shoe brake | |
JP2018533216A5 (en) | ||
US2466990A (en) | Single disk brake | |
JP6997302B2 (en) | Friction member | |
RU2561646C1 (en) | Ribbon-block brake with "heat bridges" in pulley rim | |
US2764265A (en) | Apparatus for extracting heat from brakes and improving the operation thereof | |
SU602130A3 (en) | Braking element | |
CN211852572U (en) | Brake block for petroleum machinery | |
RU2279579C2 (en) | Method of heating and cooling brake pulleys of belt-block brake of draw-works at estimation of their thermal balance | |
RU2263833C1 (en) | Double-step belt-block cooled brake | |
RU2677428C1 (en) | Heat transfer coefficients gradients determining method during the belt-shoe brake tribosystem forced air-liquid cooling heat exchange intensity evaluation | |
KR101875095B1 (en) | disk brake caliper assembly | |
RU2499168C2 (en) | Two-staged band-shoe brake with cooling | |
CN210984393U (en) | Cooling device for manufacturing coaxial cable | |
US7214912B1 (en) | Installation method and material system for inductive billet heating coils | |
US3405786A (en) | Fluid pressure control for brake mechanism with cooling means | |
US2875859A (en) | Brake with spaced lining segments | |
RU2268416C2 (en) | Band-and-shoe brake cooling method and system | |
RU2677542C1 (en) | Heating and the energy load reduction method during the drawstring belt brake composite brake pulleys air-liquid cooling during their heat balance evaluation | |
RU2107853C1 (en) | Belt-and-shoe brake with thermoelectric cooling | |
RU2594273C1 (en) | System and method for cooling of belt-drum brake friction pairs | |
RU137584U1 (en) | FRICTION DISC (OPTIONS) | |
WO2016013952A1 (en) | Axial sliding bearing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180612 |