DE2758424C3 - Reibmaterial für Bremsbacken von Schienenbahn-Scheibenbremsen - Google Patents
Reibmaterial für Bremsbacken von Schienenbahn-ScheibenbremsenInfo
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibmaterial für
Bremsbacken von Schienenbahn-Scheibenbremsen, enthaltend Phenolharz-Bindemittel, einen Bestandteil aus
Kohlenstoff und Asbestfasem.
In zunehmendem Maße werden Schienenbahnen, insbesondere für Personenbeförderung, mit Scheibenbremsen ausgerüstet, wobei hierfür bekannte Reibmaterialien der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten
Art verwendbar sind (US-PS 3 85 620. 39 72 394). Diese Reib./iaterialien beinhalten Phenolharzbindemittel,
einen Bestandteil aus Kohlenstoff sowie Asbestfasem. Bestimmte bislang bekannte Reibmaterialien unterliegen jedoch einem übermäßigen Verschleiß und besitzen
eine große Abriebwirkung auf den Rotor.
Somit ist es Aufgabe der Erfindung, ein Reibmaienal
für Bremsbacken von Schienenbahn-Scheibenbremsen zu schaffen, welches einem verringerten Verschleiß
unterworfen ist und die Abriebwirkung gegenüber dem Scheibenbremsenrotor vermindert
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Reibmaterial gemäß Oberbegriff des Anspruches I
gelöst durch die nachfolgenden Bestandteile in Gewichtsprozent, nämlich 25 bis 35% Phenolharzbindemittel. 2 bis 12% Bestandteile aus Kohlenstoff. 35 bis 50%
Asbestfasem sowie 0.4 bis 3% Siliciumcarbid. Rest übliche Beimengungen, wobei Silicumcarbid in granulärer Form vorliegt und wenigstens 95% dieser Granulate
Teilchengrößen von weniger als 44 μιη aufweisen.
Der Grundbestandteil des Bindemittels in der angegebenen Zusammensetzung ist Phenolharz. Derartige Harze sind die Reaktionsprodukte von Phenolen
und Formaldehyd, wobei diese Materialien allgemein bekannt und entsprechend in der Literatur beschrieben
tind. Hierzu wird auf den Artikel in Modem Plastics Encyclopedia. 1970-1971. beginnend ab Seite 162
verwiesen. Das Phenolharzbindemittel liegt erfindungs gemäß in 25 bis 35 Gewichtsprozent vor.
Ein weiterer prinzipieller Bestandteil gem. der Erfindung ist ein Bestandteil aus Kohlenstoff. Dieses
Material ist im wesentlichen reiner Kohlenstoff, welcher als Granulat oder in Teilchenform mit einer Teilchengröße (und zwar wenigstens ungefähr 95%) von im
wesentlichen weniger als ungefähr 74 Mikrometer verwendet wird. Größeres Teilchenmaterial innerhalb
dieses Bereiches wird oft mit »Kohlenstoffmehl« bezeichnet, wohingegen feineres Teilchenmaterial normalerweise
als Carbon-Black, Lampenruß oder ähnliches bezeichnet wird. Die größeren Teilchen haben
gewöhnlicherweise eine graphitische Struktur, wohingegen die feinen Teilchen, wie etwa Carbon-Black, mehr
zu einer amorphen Struktur neigen. Der Bestandteil aus Kohlenstoff liegt in 2 bis 12 Gewichtsprozent der
ίο Zusammensetzung vor.
Der dritte wesentliche Bestandteil der Zusammensetzung ist Asbestfaser, und zwar vorzugsweise Chrysotil-Asbestfaser. Derartige Fasern werden normalerweise in
Längen sortiert Eine Standardklasseneinteilung unter
Verwendung von Nummern ist durch die Quebec
Asbestos Mining Association eingeführt worden, gem. der niedrigen Nummern die längeren Fasern und höhere
Nummern (Klassen 5 bis 7) die kürzerer. Fasern kennzeichnen. Wegen der Gießeigenschaften werden
ju für den Anmeldungsgegenstand die kürzeren Fasern
verwendet Zusätzlich sind die kürzeren Fasern im Vergleich zu den längeren Fasern wesentlich billiger.
Die Asbestfasem liegen erfindungsgemäß in 35 bis 50 Gewichtsprozent vor.
2ϊ Der vierte wesentliche Bestandteil gem. der Erfindung, welcher wesentlich für die vorteilhaften Reibeigenschaften ist. ist Siliciumcarbid. Das gem. der
Erfindung verwendete Siliciumcarbid ist von der im Handel üblichen Reinheit. Das Siliciumcarbid wird in
ίο granulierter Form verwendet wobei die Teilchengrößen im wesentlichen alle unter 44 Mikrometer liegen
(und zwar wenigstens ungefähr 95% der Teilchen). Das Siliciumcarbid liegt in 0.4 bis 3 Gewichtsprozent vor.
Es ist zwar in Zusammenhang mit Reibmaterialien
bekannt. Siliciumcarbid zu verwenden, jedoch in
wesentlich größeren Anteilen (DE-AS 21 44 376).
Schließlich ist die Verwendung von harten Reibmaienahen bekannt (DE-OS 16 05 852), bei dem Korund Teil
des Reibmaterials bildet.
Die oben bezeichneten vier Bestandteile des Anspruches 1 sind wesentlich, allerdings können bei Bedarf
bestimmte andere Materialien ebenfalls in die Zusammensetzung eingebaut werden. Eine erste Wahl als
fünfte Komponente fällt dabei auf Harz aus Cashewnuß-
4> schalen. Dieses Harz ist ein Reib- und Verschleiß-Modifiziermittel, welches die Eigenschaft besitzt, aggressivere Reibeigenschaften und Verschleißeigenschaften
anderer Bestandteile, wie etwa Siliciumcarbid, zu dämpfen. Dieses Cashewnußschalenharz ist ein polyme-
".» risiertes. teilweise oder vollständig auspehärtetes und
aus Cashewnußöl hergestelltes Erzeugnis, welches weitgehend ein substituiertes Phenol ist. Das gehärtete
Harz kann in Teilchen /ermahlen werden, welche normalerweise eine Teilchengröße von 20 bis 100 Mesh
■>i (Tyler-Siebreihe) besitzen. Die Teilchen aus Cashewnußschalen liegen in 2 bis 10 Gewichtsprozent im
Reibmaterial vor. Die Cashewnußschalen-Harzteilchen können ganz oder teilweise ausgehärtet sein, wobei
Versuche gezeigt haben, daß vorzugsweise vollständig
6n ausgehärtete Teilchen Anwendung finden.
Weiter hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, in das
erfindungsgemäße Reibmaterial Nitrilkautschuk einzubauen. Dieses Material vereinigt sich mit und wird durch
das Phenolharz ausgehärtet und bildet ein gemischtes
hj Harz-Kautschukbindemittel. Der Nitrilkautschuk wird
gewöhnlicherweise in Form von Teilchen verwendet und liegt im Reibmaterial in 0,5 bis 12 Gewichtsprozent
vor.
Schließlich kann die Zusammensetzung auch einen oder mehrere inerte organische und/oder anorganische
Füllmaterialien beinhalten. Kennzeichnende organische Materialien sind gemahlenes Altgummimaterial. Ein
kennzeichnendes anorganisches Füllmaterial ist Baryt (natürliches Bariumsulfat). Bezüglich der Verwendung
von Füllmaterialien gibt es allerdings einige Einschränkungen. Wegen der hohen Temperaturen, welche bei
Bremsvorgängen erzeugt werden, sollten die als Füllmaterialien verwendeten organischen Materialien
bei relativ hohen Temperaturen beständig und stabil sein und keinen wesentlichen Anteil an flüchtigen
Bestandteilen aufweisen. Bezüglich der anorganischen Füllmaterialien gilt, daß die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
vorzugsweise kein Blei, Bleimonoxyd oder andere bleihaltige Bestandteile beinhalten, da
beispielsweise Blei als schädlich für Bremsbeläge erkannt ist (siehe etwa US-PS 39 59 194). Innerhalb
dieser Einschränkungen ist jedoch der Fachmann in der Lage, geeignete Füllmaterialien für eine Verwendung im
erfindungsgemäßen Reibmaterial auszuwählen. Der gesamte Gehalt an Füllmaterial beträgt zweckmäßigerweise
1 bis 25 Gewichtsprozent, wobei 0,5 bis 10 Gewichtsprozent organischer Bestandteil und 0,5 bis 15
Gewichtsprozent anorganischer Bestandteil sind.
Die Materialien können in üblicher Weise zu Reibmaterialien für Bremsscheiben vor Scheibenbremsen
geformt werden. Hierzu werden die trockenen granulierten Bestandteile vorgemischt, das Gemisch in
eine Form eingelegt und. bei erhöhten Temperaturen geformt, so daß das Bindemittel eine feste Grundmatrix
unter Einschluß der a'deren Bestandteile bildet.
Die Zusammensetzung eines Reibrfjuerials wird im
nachfolgenden Beispiel angeführt. Gleichzeitig sind Vergleichsdaten angegeben, weicht die Überlegenheit
einer mit der vorliegenden Zusammensetzung erzeugten Scheibenbremse gegenüber einer Scheibenbremse
zeigen, welche kein Siliciumcarbid beinhaltet. In Tabelle I sind alle Bestandteile in Gewichtsprozenten aufgeführt
(abgerundet auf den nächsten ganzen Prozentwert).
| Bestandteil | Bekanntes | Erfindungs |
| Reib | gemäßes | |
| material | Reibmaterial | |
| Hauptbestandteile: | ||
| Phenolharz») | 25% | 29% |
| Kohlenstoffmehl | 5% | 6% |
| (Carbon Flour) | ||
| Asbestfaser1») | 35% | 41% |
| Siliciumcarbid | — | 1% |
| Zircon | 15% | — |
| Zusätzliche Bestandteile: | ||
| Cashewnusschalen- | 5% | 6% |
| Harzteilchen | ||
| Nitrilkautschuk') | 5% | 6% |
| Zermahlenes Altgummi | 50/0 | 6% |
| material | ||
| Baryt | 5% | 6% |
In Tabelle Il sind Untersuchungsergebnisse einer sogenannten Bendixbremse (Testanlage) angegeben. In
derartigen Tests sind die Reibmaterialien dadurch getestet worden, daß eine Scheibenbremse aus dem
Testmaterial auf einen Rotor gegeben wird, welcher in einer vorgegebenen Drehzahl umläuft Bei jeder
vorgegebenen Drehzahl wurde im Test die Bremsscheibe 30maI angepreßt Die Anpressung an den Rotor
dauerte jedesmal 15 Sekunden, wonach ein Intervall von
to 45 Sekunden bis zum nächsten Andrücken auf den Rotor erfolgte. In dem nachfolgend gezeigten Beispiel betrug
die Anlagefläche einer jeden Testprobe ungefähr 27,2 cm2 und wurde jede Probe unter einem Druck von
5171 Torr angedrückt Die Tests wurden bei Rotordrehgesrhwindigkeiten
von 1500, 3000, 4500 und 6000 ausgeführt Die Werte eines jeden dieser Tests sowie
der Durchschnittswert für die oben beschriebene Zusammensetzung gem. der Erfindung und nach dem
bekannten Stand der Technik sind nachfolgend angegeben:
100%
Vermerke:
»Durez« Harz Nr. 24 867.
»Hycar« Klasse 1411 Kautschuk.
100%
| Tabelle II | Physikalische | Bekannte | Erfindungs |
| Rotor | Eigenschaften | Brems | gemäße |
| geschwin | scheibe | Brems | |
| digkeit | scheibe | ||
| (fpm) | max. Temp, °C | 185 | 221 |
| 1500 | Abrieb, inch5 | 0,004 | 0,010 |
| Reibungs | 0,54 | 0.59 | |
| koeffizient | |||
| PS-Stunde | 1,26 | U8 | |
| Verschleißver | 0.003 | 0,007 | |
| hältnis inchVPS h | |||
| max. Temp, 0C | 235 | 288 | |
| 3000 | Verschleiß, inch3 | 0.016 | 0,020 |
| Reibungs | 0.39 | 0,48 | |
| koeffizient | |||
| PS-Stunde | 1,85 | 2,26 | |
| Verschleißver | 0,009 | 0,009 | |
| hältnis inchVPS h | |||
| max. Temp. 0C | 298 | 319 | |
| 4500 | Verschleiß, inch3 | 0,063 | 0,037 |
| Reibungs | 0,41 | 0,39 | |
| koeffizient | |||
| PS-Stunde | 2,87 | 2,71 | |
| Verschleißver | 0,022 | 0,014 | |
| hältnis inchVPS h | |||
| max. Temp., 0C | 316 | 322 | |
| 6000 | Verschleiß, inch3 | 0,065 | 0.060 |
| Reibungs | 0,32 | 0.33 | |
| koeffizient | |||
| PS-Stunde | 2.95 | 3,12 | |
| Verschleißver | 0,022 | 0,019 | |
| hältnis inchVPS h | |||
| Verschleiß, inch3 | 0,037 | 0,032 | |
| Durch | Reibungs | 0,42 | 0,45 |
| schnitt | koeffizient | ||
| PS-Stunde | 2,23 | 2,37 | |
| Verschleißver | 0,017 | 0,014 | |
| hältnis inchVPS h | |||
Aus Tabelle Il geht deutlich hervor, daß, obgleich die Eigenschaften des bekannten Materials unter einfachen
5 6
Bedingungen bei einer Drehgeschwindigkeit von 1500 höheren Testgeschwindigkeiten sind. Auch die Durchgeringfügig
besser sind, die Eigenschaften des erfin- schnittswerte des erfindungsgemäSen Reibmaterials
dungsgemäßen Materials, insbesondere hinsichtlich sind wesentlich besser als jene des bekannten
Verschleißverhältnis und Temperaturbeständigkeit, we- Reibmaterials,
sentlich besser unter strengeren Bedingungen bei 5
sentlich besser unter strengeren Bedingungen bei 5
Claims (3)
1. RetbmateriaJ für Bremsbacken von Schienenbahn-Scheibenbremsen,
enthaltend Phenolharzbindemittel, einen Bestandteil aus Kohlenstoff und
Asbestfasern, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Bestandteile in Gewichtsprozent,
nämlich 25 bis 35% Phenolharzbindemittel, 2 bis 12% Bestandteile aus Kohlenstoff, 35 bis 50%
Asbestfasern sowie 0,4 bis 3% Siliciumcarbid, Rest übliche Beimengungen, wobei Siliciumcarbid in
granulärer Form vorliegt und wenigstens 95% dieser Granulate Teilchengrößen von weniger als
44 μιη aufweisen.
2. Reibmateria] nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch 29% Phenolharzbindemittel, 0,6% Siliciumcarbid, 41% Asbestfasern sowie 6% Graphitkohlen
stoff.
3. Reibmaterial nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch 2 bis 10% gemahlener, voll
ausgehärteter Harzteilchen aus Cashewnußschalen. 0.5 bis 12% Nitrilkautschuk und 1 bis 25% eines
inerten Füümaterials.
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| DE2758424C3 true DE2758424C3 (de) | 1981-03-26 |
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