CC BY
0УДК 62-762.65
статья поступила 24.03.2024
К.П. Селютин, студент, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень;
А.Ю. Чуба, кандидат технических наук, доцент кафедры «Лесное хозяйство, деревообработка и прикладная механика», ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень
УСТРОЙСТВО ТОРМОЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ СИЛЬФОНОВ
В данной статье рассматривается устройство торможения на основе сильфонов. Сильфоны представляют собой изогнутые трубки из металла или других материалов, способные деформироваться под давлением газов или жидкостей. Сильфоны применяются в различных областях, включая промышленность, автомобильное производство и транспортировку грузов.
Авторами статьи рассмотрена конструкция традиционной тормозной системы и предложена тормозная система на основе сильфонов, которая обеспечивает плавное и стабильное замедление механизмов, а также увеличивает безопасность процессов работы. Предлагаемая конструкция значительно проще, так как содержит небольшое количество деталей. Кроме того, стоимость такого механизма торможения ниже по сравнению с традиционной конструкцией.
По результатам исследования в статье объясняется преимущество использования тормозной системы на основе сильфонов.
Ключевые слова: сильфоны, тормозная система, тормоза, механика, гидравлика, пневматика.
A.Yu. Chuba. K.P. Selyutin,
Northern Trans-Ural State Agricultural University
A BELLOWS-BASED BRAKING DEVICE
This article discusses the bellows-based braking device, discusses what a bellows is. Bellows are curved tubes made of metal or other materials that can deform under pressure from gases or liquids. Bellows are used in various fields, including industry, automotive manufacturing and cargo transportation.
The authors of the article consider the design of a traditional braking system and propose a bellows-based braking system. The bellows-based braking system ensures smooth and stable deceleration of mechanisms, as well as increases the safety of work processes. The proposed design is much simpler, since it contains a small number of parts. In addition, the cost of such a braking mechanism is lower compared to a traditional design.
According to the results of the study, the article explains the advantage of using a bellows-based braking system.
Key words: bellows, brake system, brakes, mechanics, hydraulics, pneumatics.
Цель исследования: оценить возможность использования сильфонов в тормозной системе. Сделать вывод и рекомендации.
Задачи исследования: изучение сильфонов, разработка и внедрение сильфонов в тормозную систему.
Сильфон (рис. 1) - это манометрический упругий элемент, широко используемый в различных областях техники. Он представляет собой тонкостенную, гофрированную в окружном направлении трубку, способную давать значительные перемещения под дей-
ствием давления, осевой или поперечной силы и изгибающего момента. При осесиммет-ричном нагружении сильфона его характеристика близка к линейной, а эффективная площадь практически постоянна [2, 5, 8].
Рис. 1. Сильфон
Первое применение сильфоны получили в конструкции манометра (рис. 2).
Рис. 2. Сильфонные манометры
В настоящее время сильфоны получили обширное применение в механизмах и робототехнике. В основном задача сильфонов состоит в том, чтобы совершать механические передвижения в механизмах, осуществлять прижимную работу и многое другое. Пример прижимной функции сильфона (позиция 1) приведен на рисунке 3 [1, 2, 7].
Рис. 3. Торцовое уплотнение со сварным сильфоном:
1 - сильфон, приваренный к втулке; 2 - кольцо; 4 - сильфон; 5 - втулка; 6 - пары трения; 7 - корпус; 8 - прокладка; 9 - фланец
Сильфоны можно изготавливать из разных материалов. Металлические сильфоны выпускаются из металлических материалов, таких как нержавеющая сталь или латунь. Они обычно используются для измерения давления или температуры в различных системах. Резиновые сильфоны изготавливаются из резиновых материалов - силикона или натурального каучука. Они обычно используются для снижения вибрации или уровня шума в механических системах. Складные сильфоны - это тип сильфона, который может быть складывающимся или расширяющимся в зависимости от условий работы. Они обычно используются в трубопроводах или системах, где требуется гибкость и подвижность. Пневматические сильфоны - это тип сильфона, который применяется для управления потоком газа или жидкости в пневматических системах. Они могут быть изготовлены из различных материалов, таких как пластик или резина. Диафрагмные сильфоны - это тип сильфона, имеющего диафрагму внутри для регулирования давления или уровня жидкости. Они обычно используются в гидравлических системах или аппаратах для измерения уровня жидкости [4, 5].
Важность тормозных механизмов в устройствах и транспорте не может быть недооценена, поскольку они обеспечивают безопасное снижение скорости и остановку движущихся объектов. Тормозные системы должны быть надежными, эффективными и обеспечивать контролируемое торможение в любых условиях эксплуатации.
В автотранспорте, например, работоспособные тормозные системы играют ключевую роль в предотвращении аварий и обеспечении безопасности водителя и пассажиров. Неисправные или изношенные тормоза могут привести к потере контроля над автомобилем и аварии.
Тормозные механизмы так же важны в других видах транспорта, таких как поезда, самолеты, суда и даже велосипеды. Они помогают управлять скоростью и обеспечивать безопасность движения в различных ситуациях [6, 10, 11].
На данный момент тормозные устройства автомобилей состоят из большого количества деталей, поэтому их починка или замена стоит немалых материальных вложений. Строение тормозной системы автомобиля представлено на рисунке 4.
Рис. 4. Существующий механизм торможения автомобиля:
1 - тормозной диск; 2 - направляющая колодок; 3 - суппорт; 4 - тормозные колодки; 5 -цилиндр; 6 - поршень; 7 - сигнализатор износа колодок; 8 - уплотнительное кольцо; 9 -защитный чехол; 10 - направляющая; 11 - щиток.
Мы предлагаем несколько иную конструкцию дискового тормоза (рис. 5). Суппорт в данной конструкции удерживает пару жестко закрепленных одним торцом сильфонов. К противоположным концам этих сильфонов крепятся тормозные колодки. Принцип работы данной конструкции следующий. Под действием подаваемого во внутренние полости сильфонов избыточного давления они удлиняются и, соответственно, прижимают тормозные колодки к тормозному диску. Происходит торможение диска и связанного с ним вала или привода. Внедрение сильфонов в тормозной механизм уменьшит количество используемых деталей, что удешевляет стоимость тормозной системы и способствует повышению надежности тормозного механизма [2, 3, 9].
25
Рис. 5. Предлагаемый механизм торможения:
1 - сильфоны; 2 - тормозные колодки; 3 - тормозной диск
Однако перед внедрением сильфонов в тормозные механизмы необходимо провести тщательное техническое исследование, чтобы убедиться в их соответствии требованиям безопасности и надежности. Также необходимо учитывать особенности механизма и условия эксплуатации для определения наилучшего типа и материала сильфона [1, 8].
Выводы и рекомендации. Предлагаемый вариант тормозного устройства отличается простотой конструкции и меньшей стоимостью по сравнению с распространенным вариантом. Таким образом, устройства торможения на основе сильфонов представляют собой простое и эффективное решение для обеспечения безопасности и контроля движения в различных технических системах. Их правильный выбор и эксплуатация помогут обеспечить стабильную работу и долгий срок службы оборудования.
Библиографический список
1. Авлиякулов, Н. Н. Деформации технологических трубопроводов и оборудования нефтегазовых сооружений в процессе эксплуатации и методы их уменьшения / Н. Н. Авлиякулов, Б. Б. Бакоев, Ж. О. Хасанов. - Текст : электронный // Молодой ученый. -2016. - № 8 (112). - С. 168-170. - URL: https://moluch.ru/archive/112/28310/(дата обращения: 3.02.2024).
2. Бобров, В. И. Основы тормозных систем транспортных средств / В. И. Бобров, К. Л. Драновский. - Москва : Транспорт, 2018. - С. 26-28. - Текст : непосредственный.
3. Глебович, С. А. Анализ применения сильфонных компенсаторов / С. А. Глебович. - Текст : непосредственный // Технические науки в России и за рубежом. Материалы VII международной научной конференции (г. Москва, ноябрь 2017 г.). - Москва : Буки-Веди, 2017. - С. 160-163. - С. 74-79.
4. Глебович, С. А. Способы повышения компенсирующей способности сильфонных компенсаторов / С. А. Глебович. - Текст : непосредственный // Технические науки : традиции и инновации. Материалы III международной научной конференции (г. Казань, март 2018 г.). - Казань : Молодой ученый, 2018. - С. 117-121.
5. Гутников, И. А. Сильфоны - манометрический упругий элемент в технике / И. А. Гутников, Д. В. Мещеряков. - Текст : непосредственный // Известия ВУЗов. Машиностроение. - 2011. - № 6.
6. Смирнов, А. П. Тормозные системы автотранспорта / А. П. Смирнов. - Москва : Транспорт, 2015. - Текст : непосредственный.
7. Навценя, С. О. Роботы в сельском хозяйстве / С. О. Навценя, А. Ануарбеков, А. Ю. Чуба. - Текст : непосредственный // Неделя молодежной науки - 2023. Сборник трудов всероссийской научно- практической конференции, Тюмень, 01-31 марта 2023 года. - Тюмень : Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2023. - С. 571579.
8. Пирогов, С. П. Учёт присоединённой массы при расчёте частот колебаний трубчатых пружин / С. П. Пирогов, А. Ю. Чуба. - Текст : непосредственный // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2021. - № 4 (90). - С. 164-167.
9. Пирогов, С. П. Развитие теории колебаний манометрических трубчатых пружин / С. П. Пирогов, А. Ю. Чуба. - Текст : непосредственный // АгроЭкоИнфо. - 2022. -
№ 3 (51).
10. Потапкин, Д. В. Классификация трубчатых пружин переменного поперечного сечения / Д. В. Потапкин, А. Ю. Чуба. - Текст : непосредственный // Мир инноваций. -2021. - № 3. - С. 7-13.
11. Лебедев, А. Ф. Современные технологии в автомобилестроении / А. Ф. Лебедев. -Санкт-Петербург : Политехника, 2019. - С. 112-118. - Текст: непосредственный.
References
1. Avliyakulov, N. N. Deformacii tekhnologicheskih truboprovodov i oborudovaniya neftegazovyh sooruzhenij v processe ekspluatacii i metody ih umen'sheniya / N. N. Avliyakulov, B. B. Bakoev, ZH. O. Hasanov. - Tekst : elektronnyj // Molodoj uchenyj. - 2016.
- № 8 (112). - S. 168-170. - URL: https://moluch.ru/archive/112/28310/(data obrashcheniya: 3.02.2024).
2. Bobrov, V. I. Osnovy tormoznyh sistem transportnyh sredstv / V. I. Bobrov, K. L. Dranovskij. - Moskva : Transport, 2018. - S. 26-28. - Tekst : neposredstvennyj.
3. Glebovich, S. A. Analiz primeneniya sil'fonnyh kompensatorov / S. A. Glebovich. -Tekst : neposredstvennyj // Tekhnicheskie nauki v Rossii i za rubezhom. Materialy VII mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii (g. Moskva, noyabr' 2017 g.). - Moskva : Buki-Vedi, 2017. - S. 160-163. - S. 74-79.
4. Glebovich, S. A. Sposoby povysheniya kompensiruyushchej sposobnosti sil'fonnyh kompensatorov / S. A. Glebovich. - Tekst : neposredstvennyj // Tekhnicheskie nauki : tradicii i innovacii. Materialy III mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii (g. Kazan', mart 2018 g.). - Kazan' : Molodoj uchenyj, 2018. - S. 117-121.
5. Gutnikov, I. A. Sil'fony - manometricheskij uprugij element v tekhnike / I. A. Gut-nikov, D. V. Meshcheryakov. - Tekst : neposredstvennyj // Izvestiya VUZov. Mashinostroenie.
- 2011. - № 6.
6. Smirnov, A. P. Tormoznye sistemy avtotransporta / A. P. Smirnov. - Moskva : Transport, 2015. - Tekst : neposredstvennyj.
7. Navcenya, S. O. Roboty v sel'skom hozyajstve / S. O. Navcenya, A. Anuarbekov, A. YU. CHuba. - Tekst : neposredstvennyj // Nedelya molodezhnoj nauki - 2023. Sbornik trudov vserossijskoj nauchno- prakticheskoj konferencii, Tyumen', 01-31 marta 2023 goda. - Tyumen' : Gosudarstvennyj agrarnyj universitet Severnogo Zaural'ya, 2023. - S. 571-579.
8. Pirogov, S. P. Uchyot prisoedinyonnoj massy pri raschyote chastot kolebanij trubchat-yh pruzhin / S. P. Pirogov, A. YU. CHuba. - Tekst : neposredstvennyj // Izvestiya Oren-burgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2021. - № 4 (90). - S. 164-167.
9. Pirogov, S. P. Razvitie teorii kolebanij manometricheskih trubchatyh pruzhin / S. P. Pirogov, A. YU. CHuba. - Tekst : neposredstvennyj // AgroEkoInfo. - 2022. - № 3 (51).
10. Potapkin, D. V. Klassifikaciya trubchatyh pruzhin peremennogo poperechnogo sech-eniya / D. V. Potapkin, A. YU. CHuba. - Tekst : neposredstvennyj // Mir innovacij. - 2021. -№ 3. - S. 7-13.
11. Lebedev, A. F. Sovremennye tekhnologii v avtomobilestroenii / A. F. Lebedev. -Sankt-Peterburg : Politekhnika, 2019. - S. 112-118. - Tekst: neposredstvennyj.
Контактная информация:
Чуба Александр Юрьевич. E-mail: [email protected] Селютин Кирилл Павлович. E-mail: [email protected]
