DD254359A1

DD254359A1 - MAGNETICALLY FLUSHED WEAR SURFACES OF ELECTRODYNAMIC BRAKES

Info

Publication number: DD254359A1
Application number: DD29729986A
Authority: DD
Inventors: Gernot Landeck; Harry Loeffler; Peter Flemming
Original assignee: Verkehrswesen Forsch Inst
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft elektrodynamische Gleisbremsen, bei denen die magnetisch durchflossene Verschleissflaeche zwischen Bremstraeger und Wagenrad zur Erhoehung des Verschleissschutzes eine Auftragsschweissung besitzt. Das Ziel der Erfindung besteht in einer Verbesserung der Bremsleistung im Neuzustand der verschleissfesten Auftragsschicht und in der Erhaltung dieser Leistung bis zum Erreichen der Betriebsgrenzmasse fuer das Verschleissteil. Ausserdem soll die Standzeit der Verschleissschicht selbst erhoeht werden. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass auf die verschleissfeste Auftragsschicht eine zweite, weiche Schicht aufgebracht wird, mittels der die Rauheit der Oberflaeche der verschleissfesten Schicht ausgeglichen und infolge Luftspaltreduzierung ein Leistungsanstieg der Bremse erreicht wird. Fuer die verschleissfeste Auftragsschicht kann wegen des Verzichtes auf eine hohe Oberflaechenguete die Werkstoffauswahl rein nach Verschleissgesichtspunkten bei Erhalt oder Verbesserung der ferromagnetischen Eigenschaften vorgenommen werden.The invention relates to electrodynamic rail brakes, in which the magnetically flowed Verschleissflaeche between Bremstraeger and cartwheel to increase the wear protection has a hardfacing. The object of the invention is to improve the braking performance in new condition of the wear-resistant coating layer and in the maintenance of this performance until reaching the operating limit mass for the Verschleissteil. In addition, the service life of the wear layer itself should be increased. The object is achieved in that a second, soft layer is applied to the wear-resistant coating layer, by means of which the roughness of the surface of the wear-resistant layer is compensated and, as a result of air gap reduction, a performance increase of the brake is achieved. Due to the lack of a high surface quality, the material selection for the wear-resistant coating layer can be made purely on the basis of wear aspects while maintaining or improving the ferromagnetic properties.

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft die Gestaltung magnetisch durchflossener Verschleißflächen am Bremsentrog und an den Bremsträgern von elektrodynamischen Gleisbremsen.The invention relates to the design of magnetically permeated wear surfaces on the brake trough and to the brake carriers of electrodynamic rail brakes.

Characteristic of the known technical solutions

Die Mehrzahl der bekannten elektrodynamischen Gleisbremsen besitzen massive Bremsträger und Bremsentröge aus hochfestem Material. Bei ihnen sind die magnetisch durchflossenen Verschleißflächen zwischen Bremsentrog und Bremsträger sowie zwischen Bremsträger und Wagenrad zur Vermeidung eines großen Luftspaltes entsprechend bearbeitet. Eine solche konstruktive Gestaltung weist die bei den Schweizerischen Bundesbahnen betriebene elektrodynamische Gleisbremse auf. Diese Lösung ist aus materialökonomischer Sicht ungünstig, da nach einem Balligwerden der Trogoberseite bzw. bei einem Verschleiß von ca. 20mm des Bremsträgers die genannten Baugruppen unbrauchbar werden. Um diesen Nachteilen zu begegnen, sind Gleisbremsen entwickelt worden, bei denen zum Verschleißschutz des Bremsträgers besonders, auswechselbare Bremsleisten angeordnet sind. Solche Gleisbremsen sind bei der Deutschen Reichsbahn, den Sowjetischen Eisenbahnen und der Japanischen Staatsbahn im Einsatz. Diese Bauformen besitzen den Nachteil, daß mit steigendem Verschleiß der Bremsleisten deren Stabilität sehr stark nachläßt und es zu Verformungen der Bremsleisten kommt oder fertigungsaufwendige Maßnahmen zum Vermeiden der Verformung notwendig sind. Dem Problem der Luftspaltbildung zwischen Bremsleisten und Wagenrad wurde durch eine Bearbeitung der Leistenoberfläche begegnet. Eine hiervon abweichende Lösung enthält die DE-AS 2228999.The majority of known electrodynamic rail brakes have massive brake carriers and brake troughs made of high-strength material. In them, the magnetically traversed wearing surfaces between brake trough and brake carrier and between the brake carrier and cartwheel to avoid a large air gap are processed accordingly. Such a structural design has the operated at the Swiss Federal Railways electrodynamic rail brake. This solution is unfavorable from a material-economic point of view, since after a crowning of the trough top or at a wear of about 20mm of the brake carrier, the modules mentioned become unusable. To counter these disadvantages, track brakes have been developed in which especially wear-resistant brake pads are arranged for wear protection of the brake carrier. Such track brakes are in the German Reichsbahn, the Soviet Railways and the Japanese State Railways in use. These designs have the disadvantage that with increasing wear of the brake strips their stability decreases very much and it comes to deformations of the brake bars or production-consuming measures to avoid deformation are necessary. The problem of air gap formation between the brake pads and the carriage wheel was counteracted by machining the strip surface. A deviating solution contains DE-AS 2228999.

Um dem Verschleiß hoch beanspruchter Bauteile zu begegnen, ist aus dem Fachgebiet Schweißtechnik das Aufbringen von verschleißfesten Auftragsschichten auf einen Grundwerkstoff geringerer Festigkeit bekannt! Dabei erfolgt die Wahl des Auftragsmaterials nach der mechanischen Belastungsart. Im allgemeinen wird die Auftragsschicht ein- oder mehrlagig aus dem gleichen Werkstoff gebildet (DL-PS 119151). In Ausnahmefällen besitzen diese Auftragsschichten unterschiedliche Legierungen (DE-OS 2346873 und DE-OS 2905012).In order to counteract the wear and tear on highly stressed components, welding technology is known for applying wear-resistant coating layers to a base material of lower strength! In this case, the choice of the order material according to the mechanical load type. In general, the application layer is formed in one or more layers of the same material (DL-PS 119151). In exceptional cases, these coating layers have different alloys (DE-OS 2346873 and DE-OS 2905012).

Eine Anwendung dieses Prinzips erfolgt z. B. auch nach DE-AS 2655695 C 2 bei Balkengleisbremsen. Das Auftragsschweißen einer verschleißfesten Schicht auf den monolithischen Bremsträger einer elektrodynamischen Gleisbremse ist ebenfalls bekannt. Hohe Standzeiten und ein nahezu störungsfreier Betrieb sind wesentliche Vorteile dieser Bremsträgerausführung mit Auftragsschweißung. Die nicht zu vermeidende Rauheit der Oberfläche der Auftragsschicht im Neuzustand führt jedoch zu größeren Luftspalten zwischen Bremsträger und abzubremsenden Wagenrad. Die Folge davon ist, daß die Gleisbremse im Neuzustand der Verschleißflächen eine erheblich geringere Leistung aufweist als nach längerer Betriebszeit. Wegen der langen Dauer der verminderten Leistung muß die Bemessung der Gleisbremse entsprechend ihrem Einsatzort nach dem Leistungsvermögen bei verringerter Leistung vorgenommen und damit für den größten Teil ihres Einsatzes überdimensioniert werden.An application of this principle is z. B. also according to DE-AS 2655695 C 2 in rail track brakes. The build-up welding of a wear-resistant layer on the monolithic brake carrier of an electrodynamic rail brake is also known. Long service lives and virtually trouble-free operation are major advantages of this brake carrier design with build-up welding. However, the unavoidable roughness of the surface of the coating layer in the new state leads to larger air gaps between the brake carrier and wagon wheel to be braked. The consequence of this is that the track brake in the new state of wear surfaces has a significantly lower performance than after a long period of operation. Because of the long duration of degraded performance, the design of the rail brake must be performed at reduced power according to its location of use and thus oversized for most of its use.

Ein Verschleißschutz der Oberseite des Bremsentroges und Maßnahmen zur Vermeidung einer Luftspaltbildung in diesem Bereich sind bei keiner bekannten elektrodynamischen Gleisbremse realisiert.A wear protection of the top of the brake trough and measures to avoid air gaps in this area are realized in any known electrodynamic rail brake.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Gewährleistung einer annähernd konstanten Leistungsfähigkeit der elektrodynamischen Gleisbremse vom Neuzustand der Verschleißfläche bis zum Erreichen der Betriebsgrenzmaße, um hierdurch kürzere und damit billigere Gleisbremsen einsetzen zu können, und in einer Erhöhung der Verschleißfestigkeit der magnetisch durchflossenen Verschleißflächen.The aim of the invention is to ensure an approximately constant performance of the electrodynamic rail brake from new condition of the wear surface to reach the operating limits, thereby shorter and thus cheaper rail brakes can use, and in an increase in the wear resistance of the magnetic wear surfaces.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe besteht darin, durch das Herstellen eines luftspaltfreien Verschleißschichtenaufbaus auf den magnetisch durchflossenen Verschleißflächen am Bremsträger bzw. Bremsentrog und eine gezielte Auftragswerkstoffwahl einen optimalen Verschleißschutz bei weitgehend konstanter Bremsleistung zu erreichen.The object is to achieve optimal wear protection with largely constant braking performance by producing an air gap-free wear layer structure on the magnetically flowed wear surfaces on the brake carrier or brake trough and a targeted order material choice.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf die magnetisch durchflossenen Verschleißflächen der elektrodynamischen Gleisbremse eine verschleißfeste Auftragsschicht aufgebracht ist und die rauhe, unbearbeitete Oberfläche dieser verschleißfesten Schicht mit einer weiteren Auftragsschicht, die aus einem weichen, magnetisch gut leitenden Material besteht, versehen ist. Sie besitzt nur eine solche Dicke, daß die Rauheit der verschleißfesten Schicht annähernd oder völlig ausgeglichen wird. Die Oberfläche der weichen Auftragsschicht selbst soll dabei wenig Unebenheiten aufweisen. Ein weiteres Merkmal derweichen Auftragsschicht besteht darin, daß bei ihrer Auftragung keine oder nur eine geringe Vermischung mit der ersten Auftragsschicht eintritt, damit keine Festigkeitsminderung der verschleißfesten und keine Aufhärtung derweichen Auftragsschicht erfolgt. Die Art und Weise der Aufbringung derweichen Auftragsschicht, z. B. Auftragsschweißen oder-spritzen, ist dabei von untergeordneter Bedeutung und wird mit wesentlichen von der Einhaltung der an diese Auftragsschicht gestellten Parameter Festigkeit, magnetische Leitfähigkeit, Dicke und Oberflächenrauheit sowie von der Beeinträchtigung der verschleißfesten Auftragsschicht bestimmt. Die Festigkeit dieser weiteren Auftragsschicht kann so gering sein, daß es infolge hoher örtlicher Reibverschleißbeanspruchung zu einer plastischen Verformung der aus der Verschleißfläche herausragenden Unebenheiten derweichen Auftragsschicht und einerzusätzlichen Materialauftragung in den Vertiefungen der Verschleißschicht kommt.According to the invention the object is achieved in that a wear-resistant coating layer is applied to the magnetic wear surfaces worn by the electrodynamic rail brake and the rough, unprocessed surface of this wear-resistant layer is provided with a further coating layer, which consists of a soft, magnetically highly conductive material. It has only such a thickness that the roughness of the wear-resistant layer is approximately or completely compensated. The surface of the soft coating layer itself should have little unevenness. Another feature of soft coating layer is that during their application no or only a slight mixing occurs with the first application layer, so that no reduction in strength of the wear-resistant and no hardening softer application layer takes place. The manner of applying dersoft coating layer, z. As hardfacing or splattering, is of secondary importance and is determined by the parameters set to this application layer strength, magnetic conductivity, thickness and surface roughness as well as the deterioration of the wear-resistant coating layer. The strength of this further coating layer may be so low that, as a result of high local frictional wear, plastic deformation of the uneven surface of the coating layer protruding from the wearing surface and additional application of material in the recesses of the wearing layer occur.

Der Effekt, der durch die weiche Auftragsschicht auf dem Bremsträger erreicht wird, besteht darin, daß bereits nach wenigen Abbremsungen von Wagen in der Gleisbremse die Oberfläche der mit dem Wagenrad korrespondierenden Seite des Bremstragers glatt und damit der leistungsmindernde Luftspalt zwischen Bremsträger und Wagenrad beseitigt ist. Hierdurch wird erreicht, daß die volle Leistung der Gleisbremse bereits nach kurzer Einlaufzeit der Bremsträger zur Verfügung steht. Die verschleißfeste Auftragsschicht selbst ist so auszubilden, daß sie bei hoher Verschleißfestigkeit maxi male ferromagnetische Eigenschaften aufweist.The effect that is achieved by the soft coating layer on the brake carrier, is that even after a few decelerations of cars in the track brake, the surface of the carriage wheel corresponding side of the brake carrier smooth and thus the power-reducing air gap between the brake carrier and cartwheel is eliminated. This ensures that the full power of the track brake is available after a short break-in period of the brake carrier. The wear-resistant coating layer itself is to be designed so that it has maximum ferromagnetic properties with high wear resistance.

embodiment

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained below with reference to an exemplary embodiment.

Figur 1 zeigt den Schnitt durch den um eine Fahrschiene angeordneten Teil einer elektrodynamischen Gleisbremse mit der Lage der verschleißbeanspruchten Seiten des Bremsträgers und des Bremsentroges.FIG. 1 shows the section through the part of an electrodynamic track brake arranged around a running rail with the position of the wear-stressed sides of the brake carrier and the brake trough.

Figur 2 zeigt die schematische Darstellung der Gestaltung der Verschleißfläche des Bremsträgers im neu gefertigten Zustand und nach einer geringen Zahl von Abbremsungen.Figure 2 shows the schematic representation of the design of the wear surface of the brake carrier in the newly manufactured state and after a small number of decelerations.

In der Figur 1 sind das um die Fahrschiene 1 angeordnete Trogjoch 2 der elektrodynamischen Gleisbremse mit den beiden darauf liegenden seitlich beweglichen Bremsträgern 3 und die zwischen Fahrschiene 1 und Trogjoch 2 eingebrachte Erregerwicklung dargestellt. Auf der der Fahrschiene 1 zugewandten Seite des Bremsträgers 3 und auf der Trogoberseite 4 sind die verschleißfeste Auftragsschicht 5 und die weiche Auftragsschicht 6 aufgebracht.FIG. 1 shows the trough yoke 2 of the electrodynamic rail brake arranged around the running rail 1 with the two laterally movable brake carriers 3 resting thereon and the excitation winding introduced between the running rail 1 and the trough yoke 2. On the rail 1 side facing the brake carrier 3 and on the trough top 4, the wear-resistant coating layer 5 and the soft coating layer 6 are applied.

In Figur 2 ist sinnbildlich in vergrößerter Darstellung wiedergegeben, in welcher Form am Beispiel des Bremstragers die . bekannte verschleißfeste Auftragsschicht 5 durch die weiche Auftragsschicht 6 überdeckt wird und wie diese weiche Auftragsschicht 6 nach wenigen Abbremsungen auf Grund ihrer geringen Festigkeit gegen Verschleiß eingeebnet ist. Bei Vergleich beider Bilder ist zu erkennen, wie sich der schnelle Materialabtrag bzw. die Materialverlagerung 10 derweichen Auftragsschicht 6 durch das Wagenrad 7 auf die Luftspaltbildung 8 zwischen Wagenrad 7 und Bremsträger 3 ausgewirkt hat.In Figure 2 is symbolically reproduced in an enlarged view, in which form the example of the brake bearing the. known wear-resistant coating layer 5 is covered by the soft application layer 6 and how this soft application layer 6 is leveled after a few decelerations due to their low resistance to wear. When comparing the two images, it can be seen how the rapid removal of material or the material shift 10 of the soft coating layer 6 has had an effect on the air gap formation 8 between the carriage wheel 7 and the brake carrier 3 by the carriage wheel 7.

Claims

1. Magnetically traversed wearing surfaces of electrodynamic rail brakes, which have wear-resistant coating layers on the brake carriers and are used for deceleration of freight cars in shunting installations, characterized in that the wear-resistant coating layer (5) on the brake carrier (3) and the trough top (4) Trogjochs (2) a soft coating layer (6) is applied, which has the smoothest possible surface and low, only the wear-resistant coating layer (5) covering thickness, the material quality is good magnetic good, the lying below the strength of structural steels strength has against fretting wear and is plastically well deformable and that the two application layers (5) and (6), preferably applied by build-up welding or spraying, are only slightly or not mixed with each other.

2. Magnetically traversed wearing surfaces of electrodynamic rail brakes according to claim 1, characterized in that the wear-resistant coating layer (5) is determinable by ferromagnetic and wear aspects and no requirements are placed on the roughness of the surface.

3. Magnetically traversed wear surfaces of electrodynamic rail brakes according to claim 1, characterized in that the plastic deformability of the soft application layer (6) for forming the material displacement (10) in the not by the soft application layer (6) filled recesses of the wear-resistant coating layer (5 ) is exploitable.