KR100683586B1 - Brake shoe of railway vehicles - Google Patents

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Abstract

A composite brake shoe for railway vehicle is provided to prevent heat crack and to shorten brake time by keeping the coefficient of friction evenly over the whole speed range, to apply for railway vehicles running at high speed by increasing thermal endurance and abrasion resistance, and to decrease the manpower for inspection and to contribute to safety operation of railway vehicles by using for a long term after mounting and extending the replacement period. The composite brake shoe(2) for railway vehicles comprises 25~30 weight percent graphite, 8~10 weight percent cashew, 2~6 weight percent Kevlar, 2~4 weight percent NBR(Nitrile Butadiene Rubber), 6~15 weight percent Talc, 10~18 weight percent super resins, 20~30 weight percent mineral fiber and 1~5 weight percent carbon; or, 2~3 weight percent steel wool, 28~33 weight percent mineral fiber, 15~18 weight percent super resins, 8~12 weight percent graphite, 13~17 weight percent barium, 15~18 weight percent coke, 5~7 weight percent cashew and 2~4 weight percent Kevlar.

Description

철도 차량용 합성 제륜자 {Brake shoe of railway vehicles}Synthetic wheelbarrows for railway vehicles {Brake shoe of railway vehicles}

도 1은 본 발명에 따른 철도 차량용 합성 제륜자가 철도 차량에 취부된 상태도.1 is a state in which a synthetic wheelbarrow for a railroad vehicle according to the present invention is mounted on a railroad car.

도 2는 본 발명에 따른 철도 차량용 합성 제륜자의 사시도.2 is a perspective view of a synthetic wheelbarrow for a railway vehicle according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명* Brief description of symbols for the main parts of the drawing

1 : 차륜 2 : 합성 제륜자1: wheel 2: synthetic wheelbarrow

3 : 보강판 4 : 스토퍼3: reinforcement plate 4: stopper

5 : 센터 스테이플 6 : 패드5: center staple 6: pad

7 : 브레이크 헤드 10 : 대차7: brake head 10: bogie

본 발명은 철도 차량용 합성 제륜자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철도 차량에 사용되는 제륜자의 마찰 특성을 안정화할 수 있도록 여러 첨가제재로 혼합 조성되어지는 철도 차량용 합성 제륜자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite wheelbarrow for railroad cars, and more particularly, to a composite wheelbarrow for railroad cars, which is mixed with various additive materials so as to stabilize friction characteristics of wheelbarrows used in railroad cars.

철도 차량은 차체를 지지하고 윤축이 고정 설치되는 대차부에 제동장치가 설 치되게 되는데, 이 제동장치는 일반적으로 윤축의 차륜 답면부에 제륜자를 압부하여 그 마찰력으로 철도 차량의 속도를 제어하거나 정지시키게 되는 것으로, 종래에는 주철제 등으로 이루어진 제륜자가 개발되어 사용되다가, 이러한 주철제 제륜자가 내마모성이 떨어지고, 과도한 소음을 일으키는 등의 문제가 발생되어 1980년대부터는 석면과 레진을 주원료로 한 비철계 제륜자가 제작되어 사용되었다. In the case of a railroad car, a braking device is installed in a trolley that supports the body and the wheel is fixed. This brake device generally presses a wheelbarrow on the wheel face of the wheel and controls or stops the speed of the railroad car by its frictional force. Conventionally, a wheelset made of cast iron or the like has been developed and used, but problems such as poor wear resistance and excessive noise caused by the cast iron wheelbarrow have been produced.In the 1980s, nonferrous wheelsets made of asbestos and resin were mainly manufactured. Has been used.

이후, 비철계 제륜자에 사용되는 석면의 인체 유해성이 판명되면서 석면 대체 물질과 합성된 주요 원료들에 대한 전반적인 연구가 활발히 진행되어 비석면계 제륜자가 개발되어 사용되고 있다.After that, as the asbestos used in the non-ferrous wheelbarrow has been found to be harmful to the human body as a whole research on the main raw materials synthesized asbestos substitute and active asbestos-free wheelbarrow has been developed and used.

그러나, 상기한 종래의 비석면계 제륜자는 제동성능에 절대적인 영향을 미치는 마찰계수의 조정이 어려워 열차 속도에 따른 마찰계수의 변화가 심하게 나타나는 현상이 발생한다. 예컨대, 마찰계수가 저속도에서는 기준치보다 높게 형성되다가 고속으로 갈수록 낮게 형성되는 등 마찰계수의 불균일로 인하여 제동 효과가 충분히 발휘되지 못하는 문제가 있다.However, the conventional non-asbestos type wheelbarrow is difficult to adjust the friction coefficient which has an absolute influence on the braking performance, so that the phenomenon of the friction coefficient greatly changes according to the train speed. For example, there is a problem that the braking effect is not sufficiently exhibited due to the nonuniformity of the friction coefficient, such as the friction coefficient is formed higher than the reference value at a low speed, but is formed lower as the high speed.

또한, 종래의 제륜자는 상대재인 차륜의 답면부나 제동디스크가 열균열이나 표면흑화가 발생하여 수명이 단축되는 문제가 있다.In addition, a conventional wheeled wheel has a problem in that the life of the stepped portion or the braking disk of the wheel, which is the counterpart material, causes thermal cracking or surface blackening, thereby shortening the lifespan.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 철도 차량에 사용되는 합성 제륜자의 마찰계수가 전체 속도대역에서 균일하게 유지되도록 함으로써 열균열을 방지하고 제동거리를 단축시킬 수 있도록 하는 철도 차량용 합성 제륜자를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and the composite wheel for a railway vehicle to prevent thermal cracking and shorten the braking distance by maintaining the friction coefficient of the composite wheelbarrow used in the railway vehicle uniformly in the entire speed band. The purpose is to provide the ruler.

또한, 본 발명은 합성 제륜자의 내열, 내마모성이 증대되어 장시간 동안 사용하는 것이 가능하여 교환주기를 연장할 수 있어 검수인력의 절감과 철도차량의 안전운행에 기여할 수 있도록 하는 철도 차량용 합성 제륜자를 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is to provide a synthetic wheelbarrow for railway vehicles that can increase the heat resistance and wear resistance of the synthetic wheelbarrow can be used for a long time to extend the replacement cycle to contribute to the reduction of inspection manpower and safe operation of the railway vehicle There is another purpose.

본 발명에 따른 철도 차량용 합성 제륜자는, 철도 차량용 합성 제륜자에 있어서, 흑연 25~30 중량%와 카슈 8~10 중량%, 케브라 2~6 중량%, NBR 2~4 중량%, 탈크 6~15 중량%, 수퍼 레진 10~18 중량%, 미네랄 파이버 20~30 중량% 및 카본 1~5 중량%가 혼합조성비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Synthetic wheelbarrow for railroad cars according to the present invention, in the wheelbarrow for railroad cars, 25-30 wt% graphite, 8-10 wt% Kash, 2-6 wt% Kevlar, 2-4 wt% NBR, talc 6-15 It is characterized in that the weight percent, 10-18% by weight of super resin, 20-30% by weight of mineral fiber and 1-5% by weight of carbon are composed of the mixing composition ratio.

또한, 본 발명에 따른 철도 차량용 합성 제륜자는, 철도 차량용 합성 제륜자에 있어서, 스틸울 2~3 중량%와 미네랄 파이버 28~33 중량%, 수퍼 레진 15~18 중량%, 흑연 8~12 중량%, 바륨 13~17 중량%, 코크스 15~18 중량%, 카슈 5~7 중량% 및 케브라 2~4 중량%가 혼합조성비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the synthetic wheelbarrow for railroad cars according to the present invention, in the wheelbarrow for railroad cars, 2 to 3% by weight of steel wool, 28 to 33% by weight of mineral fiber, 15 to 18% by weight of super resin, and 8 to 12% by weight of graphite. , 13 to 17% by weight of barium, 15 to 18% by weight of coke, 5 to 7% by weight of cashews and 2 to 4% by weight of kebra is characterized by consisting of a composition ratio.

도 1은 철도 차량용 합성 제륜자가 철도 차량에 취부된 상태도이고, 도 2는 철도 차량용 합성 제륜자의 사시도이다.1 is a state diagram in which a synthetic wheelbarrow for a railroad car is mounted on a railroad car, and FIG. 2 is a perspective view of a composite wheelbarrow for a railroad car.

철도 차량용 합성 제륜자는 도 1에 도시한 바와 같이, 대차(10)의 프레임에 고정 설치되는 브레이크 헤드(7)에 합성 제륜자(2)가 끼워져 고정되어 철도 차량의 제동시에 합성 제륜자(2)가 차륜의 답면부에 밀착되어 그 마찰력으로 제동작용이 이루어지게 된다. As shown in FIG. 1, the synthetic wheelbarrow for a railroad car has the composite wheelbarrow 2 fitted into and fixed to the brake head 7 fixed to the frame of the trolley 10 so that the composite wheelbarrow 2 can be used during braking of the railroad car. Is in close contact with the wheel surface of the wheel, the braking action is made by the friction force.

상기한 합성 제륜자(2)는 차륜(1)의 답면과 대응되게 절곡체 형상으로 성형되어 고압력으로 밀착되는 합성 제륜자(2)의 강도 보강을 위해 뒷면에 보강판(3)이 부착 고정되고, 보강판(3)에는 합성 제륜자(2)를 브레이크 헤드(7)에 취부하기 위해 도시하지 않은 제륜자 키가 관통하여 합성 제륜자(2)를 고정하기 위한 센터 스테이플(5)이 중앙에 형성되고, 상하부에는 브레이크 헤드(7)에 취부된 합성 제륜자(2)가 비틀리지 않도록 브레이크 헤드(7) 상하부에서 고정되도록 하는 스토퍼(4)가 형성되어 있다. The composite wheelbarrow 2 is formed into a bent body to correspond to the answer surface of the wheel 1, and a reinforcement plate 3 is attached to and fixed to the rear surface to reinforce the strength of the composite wheelbarrow 2 which is in close contact with high pressure. In the reinforcement plate 3, the wheels of the wheels (not shown) penetrate the center wheels 5 for fixing the wheels 2 to attach the wheels 2 to the brake head 7. The stopper 4 is formed in the upper and lower portions so that the composite wheelbarrow 2 mounted on the brake head 7 is fixed at the upper and lower portions of the brake head 7 so as not to be twisted.

전술한 바와 같이 브레이크 헤드에 고정 결합되는 철도 차량용 합성 제륜자는, 제동시 열 발산이 용이하고 마찰력을 향상시키며 내마모성 및 안정성을 증진시키기 위하여 다양한 성분이 혼합되어 조성되게 된다. As described above, the composite wheelbarrow for a railroad car fixedly coupled to the brake head is made of a mixture of various components to facilitate heat dissipation during braking, improve friction, and improve wear resistance and stability.

이하에서는, 본 발명에 따른 철도 차량용 합성 제륜자에 대해서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the synthetic wheelbarrow for railroad cars which concern on this invention is demonstrated in detail.

아래의 표 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 철도차량용 합성 제륜자의 성분비를 타낸 표이고, 표 2는 표 1에 도시한 성분비를 가지는 합성 제륜자의 마모량 시험 결과를 나타낸 표이며, 표 3은 표 1에 도시한 성분비를 가지는 합성 제륜자의 평균마찰계수와 열반점온도를 나타낸 표이고, 표 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 철도 차량용 합성 제륜자의 성분비를 나타낸 표이고, 표 5는 표 4에 도시한 성분비를 가지는 합성 제륜자의 마모량 및 평균마찰계수를 나타낸 표이다.Table 1 below is a table showing the component ratio of the composite wheelbarrow for railway vehicles according to the first embodiment of the present invention, Table 2 is a table showing the wear amount test results of the composite wheelbarrow having the component ratio shown in Table 1, Table 3 Table 1 is a table showing the average friction coefficient and hot spot temperature of the synthetic wheelbarrow having the component ratio shown in Table 1, Table 4 is a table showing the component ratio of the composite wheelbarrow for a railway vehicle according to a second embodiment of the present invention, Table 5 It is a table which shows the wear amount and average friction coefficient of the synthetic wheelbarrow which have the component ratio shown in 4.

1. 제 1실시예1. First embodiment

본 발명의 제 1실시예에 따른 철도 차량용 합성 제륜자는, 수퍼 레진(Super Resin)을 베이스로 하여, 미네랄 파이버(Mineral Fibers), 흑연, 카슈(Cashoe), 케브라(Kevlar), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), 탈크(Talc), 카본(Carbon)이 혼합 조성되어 이루어진다.Synthetic wheelbarrow for a railway vehicle according to the first embodiment of the present invention, based on Super Resin, Mineral Fibers, Graphite, Cashoe, Kevlar, NBR (Nitrile Butadiene Rubber) ), Talc, carbon is made of a mixed composition.

상기한 수퍼 레진은, 성형성을 고려한 결합재로서, 미네랄 파이버, 흑연, 캐슈, 케브라, NBR, 탈크, 카본 등을 상호 접착하여 주는 것이고, 혼합재료의 강도 및 내열성을 보강시켜 주는 역할을 한다.The super resin is a binder in consideration of moldability, which bonds mineral fibers, graphite, cashews, kebra, NBR, talc, carbon, and the like to each other, and serves to reinforce the strength and heat resistance of the mixed material.

상기한 흑연은, 윤할재 역할을 하는 것으로서, 마찰계수에 대한 안정성을 조성하고 소음을 감소시키는 역할을 한다.The graphite, which serves as a lubricant, serves to create stability to the coefficient of friction and to reduce noise.

상기한 탈크는, 난연재 또는 충진재의 역할을 하는 것으로서, 조성물의 공극을 채워주고 강도 및 내마모성을 향상시키며 고온에서의 마찰 특성을 향상시킨다.The talc, which serves as a flame retardant or filler, fills the voids of the composition, improves strength and wear resistance, and improves friction characteristics at high temperatures.

상기한 카본은, 고무부품의 강도를 높이기 위해 강화제로서의 역할을 함과 더불어 제륜자 표면의 마모를 방지하게 되는 역할을 한다. The carbon serves as a reinforcing agent to increase the strength of the rubber part and also prevents wear on the surface of the wheelset.

상기한 NBR은, 제동시에 발생하는 마모를 최소화할 수 있도록 내마모성을 가지도록 하고, 차륜의 답면부나 보강판(3)의 표면에 붙어 있는 산에 견디어 내는 내산성을 가지도록 하는 것이다. The NBR is intended to have abrasion resistance so as to minimize abrasion occurring during braking, and to have acid resistance to withstand the acid attached to the tread portion of the wheel or the surface of the reinforcing plate 3.

상기한 미네랄 파이버는, 높은 열전도성을 갖는 것으로서, 합성 제륜자와 차륜의 마찰에 의해 발생되는 열에너지를 차륜으로 전이시키는 기능을 한다. 이러한 미네랄 파이버는 강도와 마찰계수 및 탄성계수에 영향을 미치는 성분으로 내마모성 과 마찰력을 강화시켜 주는 역할을 한다.The above-mentioned mineral fiber has high thermal conductivity and functions to transfer thermal energy generated by friction between the synthetic wheel and the wheel to the wheel. These mineral fibers are components that affect strength, coefficient of friction and modulus of elasticity, and play a role of enhancing wear resistance and friction.

상기한 캐슈와 케브라는, 고탄성률, 고강도의 유기섬유이다. 유기섬유는 열 저항 능력과 강도 및 결합력을 보강하고 제조 공정시 적당한 작업조건을 조성하는 것인 바, 상기 캐슈와 케브라는 댐핑력의 증대와 결합 보강력의 증대 및 작업성을 향상시키는 역할을 한다. 유기섬유는 비중이 1.17이며 길이가 5~9.5mm인 아크릴 섬유나 아라마이드 펄프로도 적용이 가능하다.The cashews and kebras described above are organic fibers having high modulus of elasticity and high strength. The organic fiber is to strengthen the heat resistance ability, strength and bonding strength and to create the appropriate working conditions in the manufacturing process, the cashew and kebra serves to increase the damping force, increase the bond reinforcement and improve the workability . Organic fibers can also be applied to acrylic fibers or aramid pulp with a specific gravity of 1.17 and a length of 5 to 9.5 mm.

아래의 표 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철도 차량용 합성 제륜자의 성분비를 나타내었다.Table 1 below shows the component ratios of the composite wheelbarrow for a railroad car according to the first embodiment of the present invention.

Figure 112006001099391-pat00001
Figure 112006001099391-pat00001

본 발명의 제 1실시예에 따른 합성 제륜자는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 흑연 25~30 중량%와 카슈 8~10 중량%, 케브라 2~6 중량%, NBR 2~4 중량%, 탈크 6~15 중량%, 수퍼 레진 10~18 중량%, 미네랄 파이버 20~30 중량% 및 카본 1~5 중량%가 혼합조성비로 이루어진다.Synthetic wheelbarrow according to the first embodiment of the present invention, as shown in Table 1, 25-30 wt% graphite, 8-10 wt% Kash, 2-6 wt% Kevlar, 2-4 wt% NBR, Talc 6 15 wt%, 10-18 wt% of super resin, 20-30 wt% of mineral fiber and 1-5 wt% of carbon consist of mixing ratio.

여기서, 상기 수퍼 레진은 성형성을 유지하기 위한 결합재로, 10중량% 미만이 포함된 경우에는 결합력이 약하여 강도가 저하되고, 18중량% 이상이 포함된 경우에는 강도가 커져 마찰계수의 저하를 가져오게 되며, 상기 흑연은 윤활재로, 25중량% 미만이 포함된 경우 마찰계수가 급격히 커지게 되고, 30중량% 이상이 포함된 경우에는 마찰력이 급격히 저하되어 마찰계수 확보가 어려워지게 된다.Herein, the super resin is a binder for maintaining moldability. When less than 10% by weight is included, the strength of the super resin decreases, and when it contains 18% by weight or more, the strength increases and the friction coefficient decreases. When the graphite is a lubricant, the friction coefficient is sharply increased when less than 25% by weight is included, and when 30% by weight or more is included, the frictional force is rapidly lowered, thereby making it difficult to secure the frictional coefficient.

또한, 상기 탈크는 6중량% 미만이 포함된 경우 마찰계수가 지나치게 높아지게 되고, 15중량% 이상이 포함된 경우 마찰계수가 저하되어 밀리는 현상이 발생하게 되며, 상기 미네랄 파이버는 높은 열전도성을 갖는 원자재로, 20중량% 미만이 포함된 경우에는 쉽게 마모되거나 마찰계수가 저하되고, 30중량% 이상이 포함된 경우에는 자체 강성으로 인해 제동시에 차륜을 손상시킬 수 있게 되며, 상기 카슈는, 2중량% 미만이 포함된 경우에는 열저항 능력이 감소되거나 각 혼합물간의 결합력이 저하되고, 6중량% 이상이 포함된 경우에는 각 혼합물간의 결합력이 지나치게 강해져 차륜을 손상시키게 된다.In addition, when the talc contains less than 6% by weight, the friction coefficient is excessively high, and when the talc is included by 15% by weight or more, the friction coefficient decreases and the phenomenon occurs, and the mineral fiber has a high thermal conductivity. When less than 20% by weight is included, it is easily worn or friction coefficient is lowered, and when more than 30% by weight is included, it is possible to damage the wheel during braking due to its rigidity, the cashew, 2% If less is included, the thermal resistance capacity is reduced or the bonding strength between each mixture is lowered, if more than 6% by weight, the bonding strength between each mixture is too strong to damage the wheel.

그리고, 상기 NBR은 2중량% 미만이 포함된 경우에는 마찰계수가 현저하게 낮아져 제동력이 약해지게 되고, 4중량% 이상이 포함된 경우에는 제륜자가 차륜에 들러붙는 경우가 발생하게 되며, 상기 카본은 1중량% 미만이 포함된 경우에는 쉽게 마모가 발생하게 되고, 5중량% 이상이 포함된 경우에는 차륜을 손상시키게 되며, 상기 케브라는 2중량% 미만이 포함된 경우에는 결합력이 약화되고, 6중량% 이상이 포함된 경우에는 차륜을 손상시킬 수 있게 된다.In addition, when the NBR is included in less than 2% by weight, the friction coefficient is significantly lowered, the braking force is weakened, when more than 4% by weight, the wheelbarrow sticks to the wheels, the carbon is If less than 1% by weight, wear is easily generated, and when more than 5% by weight is included to damage the wheel, the kebra is less than 2% by weight, the binding force is weakened, 6% If more than% is included, the wheel may be damaged.

아래의 표 2와 표 3은 한국교정시험기관인정기구(KOLAS)로부터 공인 받은 시험항목 및 시험방법에 따라 상기한 표 1에 나타낸 바와 같이 혼합 조성되는 합성 제륜자의 시험 결과를 나타내었다.Tables 2 and 3 below show the test results of the composite wheels as shown in Table 1 according to the test items and test methods approved by KOLAS.

아래의 표 2는 합성 제륜자의 마모량을 나타낸 것으로서, 좌우측 합성 제륜자에 대해서 각각 마모량을 측정한 결과이다. 표 2에 나타낸 바와 같이 합성 제륜자의 마모량은 33.60×10-3mm을 나타내고 있음을 알 수 있는데, 이는 시험기준의 마모량인 40×10-3mm을 벗어나지 않음을 알 수 있다. Table 2 below shows the wear amount of the synthetic wheelbarrow, and is a result of measuring the wear amount of the left and right synthetic wheelbarrows, respectively. As shown in Table 2, it can be seen that the wear amount of the synthetic wheelbarrow is 33.60 × 10 -3 mm, which does not deviate from the test standard wear amount of 40 × 10 -3 mm.

Figure 112006001099391-pat00002
Figure 112006001099391-pat00002

아래의 표 3은 합성 제륜자의 평균마찰계수를 나타낸 것으로서, 철도 차량의 속도를 35, 65, 95, 110km/h로 다르게 조정하면서 각각 10회씩 측정한 결과이다.Table 3 below shows the average friction coefficient of the synthetic wheelbarrow, which is measured 10 times while adjusting the speed of the railroad car to 35, 65, 95, and 110 km / h.

본 발명의 제 1실시예에 따른 합성 제륜자의 평균마찰계수는 표 3에 나타낸 바와 같이 철도차량의 속도가 35km/h일 때 0.275이고, 65km/h일 때 0.217이며, 95km/h일 때 0.149이고, 110km/h일 때 0.127이고, 차륜 온도(Wheel Temp.)의 최고값이 철도차량의 속도가 110km/h일 때 268.1℃로서 매우 안정적인 마찰계수와 차륜온도를 나타내고 있어 철도차량이 안전한 제동성능을 확보할 수 있게 된다.As shown in Table 3, the average friction coefficient of the composite wheel according to the first embodiment of the present invention is 0.275 when the speed of the railway vehicle is 35km / h, 0.217 when 65km / h, and 0.149 when 95km / h. , 0.127 at 110km / h, and the highest value of Wheel Temp. Is 268.1 ℃ when the speed of railroad cars is 110km / h, which shows very stable friction coefficient and wheel temperature. It can be secured.

Figure 112006001099391-pat00003
Figure 112006001099391-pat00003

전술한 바와 같은 본 발명의 제 1실시예에 따른 철도 차량용 합성 제륜자의 제작 공정은 통상의 경우와 같이 열성형, 열처리, 연삭, 페인팅 등의 공정으로 이루어진다.As described above, the manufacturing process of the composite wheel for a railway vehicle according to the first embodiment of the present invention is performed by a process such as thermoforming, heat treatment, grinding, painting, and the like.

2. 제2 실시예2. Second Embodiment

본 발명의 제 2실시예에 따른 철도 차량용 합성 제륜자는 수퍼 레진을 베이스로 하여 스틸울(Steel Wool), 미네랄 파이버, 흑연, 바륨, 코크스(Coke), 카슈, 케브라가 혼합 조성되어 이루어진다.Synthetic wheelbarrow for a railway vehicle according to the second embodiment of the present invention is made of a mixed composition of steel wool, mineral fiber, graphite, barium, coke, cashew, kebra based on super resin.

상기한 수퍼 레진은 성형성을 고려한 결합재로서, 스틸울, 미네랄 파이버, 흑연 바륨, 코크스, 카슈, 케블라 등의 결합재로 사용되며, 혼합재료의 강도 및 내열성을 보강시켜 주는 역할을 하고, 상기 스틸울과 미네랄 파이버는 합성 제륜자와 차륜의 마찰에 의해 발생되는 열에너지를 차륜으로 전이시키는 역할을 하며, 상기 흑연은 윤할재 역할을 하고, 상기 바륨은 조성물의 공극을 채워주고 강도 및 내마모성을 향상시키는 역할을 하고, 상기 코크스는 결합력을 보강시키는 역할을 하고, 상기 카슈와 케브라는 댐핑력과 결합력을 증강시키고 작업성을 향상시키는 역할을 하는 것이다.The super resin is a binder in consideration of formability, and is used as a binder of steel wool, mineral fiber, graphite barium, coke, cashew, kevlar, and the like, and serves to reinforce the strength and heat resistance of the mixed material. And mineral fibers serve to transfer the thermal energy generated by friction between the wheel and the synthetic wheel to the wheel, the graphite serves as a lubricant, and the barium fills the pores of the composition and improves strength and wear resistance. In addition, the coke serves to reinforce the bonding force, the cashew and kebra serves to enhance the damping force and bonding force and improve workability.

아래의 표 4에 본 발명의 제 2실시예에 따른 철도 차량용 합성 제륜자의 성분비를 나타내었다.Table 4 below shows the component ratios of the composite wheelbarrow for railroad cars according to the second embodiment of the present invention.

Figure 112006001099391-pat00004
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본 발명의 제 2실시예에 따른 합성 제륜자는, 통상의 경우와 같이 열성형, 열처리, 연삭, 페인팅 등의 제작 공정으로 이루어는데, 그 혼합조성비는 표 4에 나타낸 바와 같이, 스틸울 2~3 중량%와 미네랄 파이버 28~33 중량%, 수퍼 레진 15~18 중량%, 흑연 8~12 중량%, 바륨 13~17 중량%, 코크스 15~18 중량%, 카슈 5~7 중량% 및 케브라 2~4 중량%로 이루어진다.Synthetic wheelbarrow according to a second embodiment of the present invention is made of a manufacturing process of thermoforming, heat treatment, grinding, painting, etc. as usual, the mixing composition ratio is as shown in Table 4, steel wool 2-3 28% to 33% by weight mineral fiber, 15% to 18% super resin, 8% to 12% graphite, 13% to 17% barium, 15% to 18% coke, 5% to 7% cashew, and 2% kebra 4 weight percent.

여기서, 상기 스틸울은 2중량% 미만이 포함된 경우에는 결합력이 약화되게 되고, 3중량% 이상이 포함된 경우에는 마찰계수가 낮아지게 되며, 상기 수퍼 레진은 성형성을 유지하기 위한 결합재로, 15중량% 미만이 포함된 경우에는 결합력이 약하여 강도가 저하되고, 18중량% 이상이 포함된 경우에는 강도가 커져 마찰계수의 저하를 가져오게 된다.Herein, when the steel wool is included in less than 2% by weight, the bonding strength is weakened, and when 3% by weight or more is included, the friction coefficient is lowered. The super resin is a binder for maintaining formability. When less than 15% by weight is included, the bonding strength is weak, the strength is lowered, when more than 18% by weight is included, the strength is increased to bring a decrease in the friction coefficient.

또한, 상기 흑연은 윤활재로, 8중량% 미만이 포함된 경우 마찰계수가 급격히 커지게 되고, 12중량% 이상이 포함된 경우에는 마찰력이 급격히 저하되어 마찰계수 확보가 어려워지며, 상기 바륨은 13중량% 미만이 포함된 경우에는 각 혼합물간의 공극이 너무 커지게 되고, 17중량% 이상이 포함된 경우에는 지나치게 경화되어 마찰력이 감소하게 되며, 상기 코크스는 15중량% 미만이 포함된 경우에는 결합력이 약화되고, 18중량% 이상이 포함된 경우에는 지나치게 경화되어 차륜을 손상시킬 수 있게 된다. In addition, the graphite is a lubricant, when less than 8% by weight of friction coefficient is sharply increased, when more than 12% by weight of friction is sharply lowered to secure a friction coefficient, barium is 13 weight If less than% is included, the voids between the mixture becomes too large, if more than 17% by weight is excessively hardened to reduce the frictional force, the coke is less than 15% by weight when the bonding strength is weakened If more than 18% by weight is included, it may be excessively hardened to damage the wheels.

그리고 상기 미네랄 파이버는 높은 열전도성을 갖는 원자재로, 28중량% 미만이 포함된 경우에는 쉽게 마모되거나 마찰계수가 저하되고, 33중량% 이상이 포함된 경우에는 자체 강성으로 인해 제동시에 차륜을 손상시킬 수 있게 되며, 상기 카슈는, 5중량% 미만이 포함된 경우에는 열저항 능력이 감소되거나 각 혼합물간의 결합력이 저하되고, 7중량% 이상이 포함된 경우에는 각 혼합물간의 결합력이 지나치게 강해져 차륜을 손상시키게 되며, 상기 케브라는 2중량% 미만이 포함된 경우에는 결합력이 약화되고, 4중량% 이상이 포함된 경우에는 강성에 의해 차륜이 손상될 수 있게 된다.In addition, the mineral fiber is a raw material having high thermal conductivity, and if less than 28% by weight of the mineral fiber is easily worn or the friction coefficient is reduced, if more than 33% by weight of the self-rigidity may damage the wheel during braking When the cashews contain less than 5% by weight, the heat resistance is reduced or the bonding strength between the mixtures decreases, and when the cashews contain more than 7% by weight, the bonding strength between the mixtures is too strong to damage the wheels. When the kebra is included in less than 2% by weight, the bonding strength is weakened, and when more than 4% by weight, the wheel may be damaged by rigidity.

전술한 바와 같이 다수의 첨가물을 다양한 혼합조성비로 하여 실시가능한 본 발명의 제 2실시예에 따른 철도 차량용 합성 제륜자에 대한 시험결과를 아래의 표 5에 나타내었다.As described above, the test results for the composite wheel for a railway vehicle according to the second embodiment of the present invention, which can be implemented using a plurality of additives in various mixing compositions, are shown in Table 5 below.

Figure 112006001099391-pat00005
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상기한 표 5는 한국교정시험기관인정기구로부터 공인 받은 시험항목 및 시험방법에 따른 것이다.Table 5 above is based on the test items and test methods accredited by the Korea Institute for Calibration Testing.

특히, 표 5에 나타낸 시험결과는, 제동시험은 관성모멘트 120kg.m.s2, 압부력 3.0Ton, 제륜자 접촉 면적 70%이상, 제동 초기 마찰면의 온도 60℃ 이하, 실내환경 27℃, 42%에서 시험한 결과이고, 마모량 계산은 본 출원인이 제시한 단면적 220cm2, 밀도 2.30g/cm3로 계산한 결과이며, 최고온도는 차륜의 접촉면에서 3~5mm 떨어진 지점에서 측정한 온도 중 가장 높게 측정된 결과이다.In particular, the test results shown in Table 5, the braking test is the moment of inertia 120kg.ms 2 , pressure buoyancy 3.0Ton, wheel contact area 70% or more, braking initial friction surface temperature below 60 ℃, indoor environment 27 ℃, 42% The wear rate is calculated by the applicant's proposed cross-sectional area of 220cm 2 , density 2.30g / cm 3 , and the highest temperature is the highest temperature measured 3 ~ 5mm away from the contact surface of the wheel. Is the result.

상기한 표 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 합성 제륜자의 평균마찰계수는 차량의 속도가 110km/h에서 0.110이고, 95km/h에서 0.107이며, 65km/h에서 0.194이고, 35km/h에서 0.176임을 알 수 있고, 마모량은 35.38×10-3mm(17.9g)임을 알 수 있으며, 열반점온도는 최고온도가 231℃임을 알 수 있는 바, 평균마찰계수와 마모량 및 열반점온도가 매우 안정적인 값을 나타내고 있어 철도차량이 안전한 제동성능을 확보할 수 있게 된다.As shown in Table 5, the average friction coefficient of the synthetic wheelbarrow according to the second embodiment of the present invention is a vehicle speed of 0.110 at 110 km / h, 0.107 at 95 km / h, 0.194 at 65 km / h, It can be seen that it is 0.176 at 35 km / h, and that the wear amount is 35.38 × 10 -3 mm (17.9 g), and that the hot spot temperature shows that the maximum temperature is 231 ° C. The average friction coefficient, the wear amount, and the heat spot As the temperature is very stable, railroad cars can secure safe braking performance.

전술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시할 수 있다.The above-described embodiment is for the most preferred example of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit thereof.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 철도 차량용 합성 제륜자에 의하면, 철도 차량에 사용되는 제륜자의 마찰계수가 전체 속도대역에서 균일하게 유지되도록 함으로서 열균열의 방지와 제동거리의 단축 등의 효과를 얻을 수 있다.According to the synthetic wheelbarrow for a railroad vehicle according to the present invention as described above, the friction coefficient of the wheelbarrow used in the railroad car is maintained uniformly in the entire speed band, thereby preventing the effects of thermal cracking and shortening the braking distance. have.

또한, 본 발명에 의하면, 합성 제륜자의 내열, 내마모성이 증대되어 고속으로 주행하는 철도 차량에도 적용이 가능하고, 합성 제륜자를 장착한 후 장시간 동안 사용하는 것이 가능하여 교환주기를 연장할 수 있어 검수인력의 절감과 철도차량의 안전운행에 기여할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the heat resistance and wear resistance of the synthetic wheelbarrow are increased, so that it can be applied to a railroad car traveling at high speed. It is effective to reduce the cost and contribute to the safe operation of railway vehicles.

Claims (2)

철도 차량용 합성 제륜자에 있어서,In a synthetic wheelbarrow for a railroad car, 흑연 25~30 중량%와 카슈 8~10 중량%, 케브라 2~6 중량%, NBR 2~4 중량%, 탈크 6~15 중량%, 수퍼 레진 10~18 중량%, 미네랄 파이버 20~30 중량% 및 카본 1~5 중량%가 혼합조성비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 합성 제륜자.25-30 wt% graphite, 8-10 wt% cashew, 2-6 wt% kebra, 2-4 wt% NBR, 6-15 wt% talc, 10-18 wt% super resin, 20-30 wt% mineral fiber And 1 to 5% by weight of carbon in a mixed composition ratio. 철도 차량용 합성 제륜자에 있어서,In a synthetic wheelbarrow for a railroad car, 스틸울 2~3 중량%와 미네랄 파이버 28~33 중량%, 수퍼 레진 15~18 중량%, 흑연 8~12 중량%, 바륨 13~17 중량%, 코크스 15~18 중량%, 카슈 5~7 중량% 및 케브라 2~4 중량%가 혼합조성비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 합성 제륜자.2-3% steel wool, 28-33% mineral fiber, 15-18% super resin, 8-12% graphite, 13-17% barium, 15-18% coke, 5-7% cashew Synthetic wheelbarrow for railway vehicles, characterized in that the composition composition ratio of 2% to 4% by weight and Kevlar.
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