RU190197U1 - BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE WITH SOLID INSERT OF METAL-CERAMIC MATERIAL - Google Patents
BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE WITH SOLID INSERT OF METAL-CERAMIC MATERIAL Download PDFInfo
- Publication number
- RU190197U1 RU190197U1 RU2019105100U RU2019105100U RU190197U1 RU 190197 U1 RU190197 U1 RU 190197U1 RU 2019105100 U RU2019105100 U RU 2019105100U RU 2019105100 U RU2019105100 U RU 2019105100U RU 190197 U1 RU190197 U1 RU 190197U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- friction
- iron
- composite
- insert
- metal
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011195 cermet Substances 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000010451 perlite Substances 0.000 claims abstract description 3
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 2
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical class [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 abstract 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 3
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 102220497502 Fatty acid-binding protein, liver_V61N_mutation Human genes 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001296 Malleable iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000826860 Trapezium Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
- B61H1/00—Applications or arrangements of brakes with a braking member or members co-operating with the periphery of the wheel rim, a drum, or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Заявляемая полезная модель относится к тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств. Задачей заявляемого технического решения является повышение безопасности движения железнодорожных вагонов, обеспечение оптимальных фрикционных характеристик тормозной колодки. В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении очищающего воздействия твердой вставки на колесо без ухудшения работы тормозной колодки по прямому назначению. Технический результат достигается тормозной колодкой железнодорожного транспортного средства с твердой вставкой из металлокерамического материала, содержащей металлический каркас с П-образным выступом с наружной стороны в центральной его части и две бобышки по краям, композиционную фрикционную основу, имеющую основную и боковую рабочие поверхности, твердую вставку, закрепленную на металлическом каркасе в центральной части колодки, при этом твердая вставка имеет трапецеидальную форму в сечении продольной плоскостью и трапецеидальную форму в сечении горизонтальной плоскостью, с большей стороной трапеции на боковой рабочей поверхности, выполнена из фрикционного композиционного металлокерамического материала на основе железа, содержащего по массе %: медь - 11-12, углерод - 14-16, окись алюминия - 3-4, хром - 1,5-2,5, железо - остальное, имеющего пористость не более 10%. Кроме этого, материал на основе железа имеет мелкозернистую структуру с размером зерна 15-70 мкм, имеет твердость по Бринелю (14-20)НВ10/2451/30, микротвердость основы (230-250)HV50, состоящей из пластинчатого перлита с медными прослойками по границам зерен и микротвердость включений (700-900)HV50, состоящих из карбидных соединений хрома, материала вставки фрикционной из композиционного металлокерамического на основе железа, находится в пределах 4,5-4,8 г/см3, материал вставки фрикционной из композиционного металлокерамического материала на основе железа имеет предел прочности при сжатии не менее 20 МПа, соединение фрикционного элемента из металлокерамического материала на основе железа и металлического каркаса выполнено посредством склеивания, металлургического или механического крепления, коэффициент трения фрикционного элемента из металлокерамического материала на основе железа находится в пределах 0,43-0,65, общая площадь рабочей поверхности твердой вставки к общей площади рабочей поверхности колодки составляет не менее 15%, абразивная стойкость вставки выше абразивной стойкости колеса железнодорожного транспортного средства, вставка пропитана кремнийорганическим гидрофобизатором, острые углы трапеции в сечении горизонтальной плоскостью равны (60-89.5) градуса.The claimed utility model relates to brake devices, namely to the brake pads of railway vehicles. The objective of the proposed technical solution is to improve the safety of the movement of railway cars, ensuring optimal friction characteristics of the brake pads. In the process of solving the task, the technical result is achieved, which consists in increasing the cleaning effect of the solid insert on the wheel without deteriorating the operation of the brake shoe for its intended purpose. The technical result is achieved by a brake shoe of a railway vehicle with a solid insert of a cermet material containing a metal frame with a U-shaped protrusion on the outer side in its central part and two lugs along the edges, a composite friction base having a main and side working surfaces, a solid insert, mounted on a metal frame in the central part of the pad, while the solid insert has a trapezoidal shape in cross section with a longitudinal plane and trapezoidal This horizontal cross-sectional shape, with a larger side of the trapezoid on the lateral working surface, is made of a friction composite cermet material based on iron, containing by mass%: copper - 11-12, carbon - 14-16, aluminum oxide - 3-4, chromium - 1.5-2.5, iron - the rest, having a porosity of not more than 10%. In addition, the material based on iron has a fine-grained structure with a grain size of 15-70 microns, has a Brinell hardness (14-20) HB10 / 2451/30, microhardness of the base (230-250) HV50, consisting of a plate-like perlite with copper interlayers grain boundaries and microhardness of inclusions (700-900) HV50, consisting of carbide compounds of chromium, friction composite metal-based composite material based on iron, is in the range of 4.5-4.8 g / cm3, the friction metal composite material of composite metal-ceramic material on iron based imee t the compressive strength of not less than 20 MPa, the connection of the friction element of a metal-ceramic material based on iron and metal frame made by gluing, metallurgical or mechanical fastening, the coefficient of friction of the friction element of a metal-ceramic material based on iron is in the range of 0.43-0, 65, the total area of the working surface of the solid insert to the total area of the working surface of the pad is at least 15%, the abrasive resistance of the insert is higher than the abrasive resistance of the wheel railway vehicle, the insert is impregnated with silicone water-repellent agent, the sharp corners of the trapezoid in the cross section of the horizontal plane are (60-89.5) degrees.
Description
Заявляемая полезная модель относится к тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств.The claimed utility model relates to brake devices, namely to the brake pads of railway vehicles.
Известны тормозные композиционные колодки, содержащие металлический (стальной) каркас, фрикционный элемент и твердую вставку. (Интернет ресурс: fritex.ru>about/publications/Vagony.pdf УДК 629.4.077:597.3 Новые тормозные колесосберегающие колодки для подвижного состава, д.т.н. Вуколов Л.А., инженеры: Шпади Д.В., Налев И.А., Никитин В.А., Дружков Д.А., Мухин А.В.)Known brake composite pads containing metal (steel) frame, friction element and a solid insert. (Internet resource: fritex.ru> about / publications / Vagony.pdf UDC 629.4.077: 597.3 New Brake Wheel Saving Pads for Rolling Stock, Doctor of Technical Sciences Vukolov LA, Engineers: Shpadi DV, Nalev I.A., Nikitin V.A., Druzhkov D.A., Mukhin A.V.)
Металлический каркас состоит из одной детали - основной полосы, а иногда из двух деталей: основной полосы и приваренной к ней по внутренней стороне усиленной пластины. Основная полоса каркаса имеет внешний криволинейный контур по периметру готовой колодки, в центре П-образный или полукруглый контур, образующий центральную бобышку. Центральная бобышка каркаса снабжена отверстиями под чеку. На основной пластине каркаса расположены также две боковые бобышки, служащие направляющими для чеки. Центральная бобышка служит для крепления тормозной колодки в тормозном башмаке посредством чеки, а направляющие (боковые бобышки) упрощают монтаж чеки. Усилительная пластина применяется для придания дополнительной жесткости каркасу и повышения надежности крепления каркаса с фрикционным элементом. Усилительная пластина снабжена отверстиями для приваривания к основной полосе, а также для затекания фрикционной смеси при формовании для повышения крепления с фрикционным элементом.The metal frame consists of one part - the main strip, and sometimes two parts: the main strip and the reinforced plate welded to it along the inner side. The main frame of the frame has an external curvilinear contour around the perimeter of the finished block, in the center of the U-shaped or semicircular contour forming the central boss. The central boss of the frame is provided with holes for the check. On the main plate of the frame there are also two side bosses that serve as guides for checks. The central boss serves to fasten the brake pads in the brake shoe by means of checks, and the guides (side bosses) simplify installation of checks. The reinforcement plate is used to impart additional rigidity to the frame and increase the reliability of fastening the frame with the friction element. The reinforcement plate is provided with holes for welding to the base strip, as well as for flowing the friction mixture during molding to enhance the attachment with the friction element.
Тормозные композиционные колодки, содержащие металлический (стальной) каркас, фрикционный элемент с полимерным композитом ТИИР, имеющий статический коэффициент трения 0,37-0,47 и колодки из чугуна твердую вставку из различных модификаций чугуна имеющие коэффициент трения 0,10-0,14, по сравнению с чугунными колодками, получили значительно более широкое применение, так как они имеют более высокий коэффициент трения, меньшее усилие нажатия. Усилие нажатия на чугунную колодку составляет около 4 тонн, усилие нажатия на композиционную колодку с твердыми вставками из чугуна составляет 1,0-1,5 тонны.Composite brake pads containing a metal (steel) frame, a friction element with a TIIR polymer composite having a static coefficient of friction of 0.37-0.47 and cast iron pads a solid insert of various modifications of cast iron having a coefficient of friction of 0.10-0.14, in comparison with the cast iron pads, they are much more widely used, since they have a higher friction coefficient and a lower pressing force. The pressing force on the cast iron block is about 4 tons, the pressing force on the composite block with solid cast iron inserts is 1.0-1.5 tons.
Появилось много технических решений совмещающих в качестве тормозного элемента фрикционный элемент с полимерным композитом и твердые вставки. Известны тормозные колодки железнодорожного транспортного средства, содержащие металлический каркас, композиционный фрикционный элемент и одну твердую вставку из чугуна, расположенную в центральной части колодки, по патентом РФ №2188347 В61Н 1/00, 2001 г., №2340806, В61Н 1/00, 2008 г.) и патентам на полезную модель №52957, F16D 65/04, 2006 г., №76409 F16D 65/04, 2008 г. Композиционные колодки, содержащие металлический каркас, фрикционный элемент и твердую вставку имеют большую износостойкость более высокий срок службы, меньший вес, а также обеспечивают бесшумное и плавное торможение подвижного состава.Many technical solutions have appeared that combine the friction element with a polymer composite and solid inserts as a brake element. Known brake pads of a railway vehicle containing a metal frame, composite friction element and one solid insert of cast iron, located in the central part of the pad, according to the patent of Russian Federation №2188347 В61Н 1/00, 2001, №2340806, В61Н 1/00, 2008 g) and patents for utility model No. 52957, F16D 65/04, 2006, No. 76409 F16D 65/04, 2008. Composite pads containing a metal frame, a friction element and a solid insert have a greater wear resistance and a longer service life. less weight and also provide quiet and smooth can of rolling stock.
При эксплуатации тормозных композиционных колодок без твердых вставок, могут возникать отдельные дефекты, в том числе термические трещины на поверхности качения колес, повышенный износ поверхности качения колес, снижение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения (дождь, снег), а также при наличии угольной или торфяной пыли и листьев на поверхности рельса.During the operation of composite brake pads without solid inserts, there may be some defects, including thermal cracks on the rolling surface of the wheels, increased wear of the rolling surface of the wheels, reduced brake pad performance when water enters the friction zone (rain, snow), as well as coal or peat dust and leaves on the rail surface.
Известно техническое решение, которое направлено на повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения, а также при наличии угольной или торфяной пыли и листьев на поверхности рельса. Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержит металлический каркас, одно- или двухслойный композиционный фрикционный элемент и вставку или несколько вставок, выполненных из материала с меньшей износостойкостью, чем композиционный фрикционный элемент со стороны рабочей поверхности колодки, при этом вставка или вставки выполнены из материала с большим коэффициентом трения, чем композиционный фрикционный элемент со стороны рабочей поверхности колодки. Вставка выполнена из композиционного фрикционного материала с большей термостойкостью, чем композиционный фрикционный элемент со стороны рабочей поверхности колодки, по меньшей мере, один из наполнителей композиционного фрикционного материала металлический. Композиционный фрикционный материал вставки или вставок изготавливается на основе смоляного связующего или комбинированного (смола и каучук), а композиционный фрикционный элемент со стороны рабочей поверхности колодки изготавливается на основе каучукового связующего. Поэтому вставка или вставки имеют большую твердость и термостойкость, чем композиционный фрикционный элемент со стороны рабочей поверхности колодки, так как смоляное связующее по сравнению с каучуковым увеличивает твердость и термостойкость композиционного материала. (Патент RU 88753, заявка 2009128116 от 20.07.2009 г. МПК В61Н 7/04).A technical solution is known that is aimed at improving the brake efficiency of the pads when water enters the friction zone, as well as in the presence of coal or peat dust and leaves on the rail surface. The brake shoe of a railway vehicle contains a metal frame, a single or double layer composite friction element and an insert or several inserts made of a material with less wear resistance than a composite friction element on the side of the working surface of the block, while the insert or inserts are made of a material with a large friction coefficient than the composite friction element from the working surface of the pad. The insert is made of composite friction material with greater heat resistance than the composite friction element on the side of the working surface of the pad, at least one of the fillers of the composite friction material is metal. The composite friction material of the insert or inserts is made on the basis of a resin binder or a combination (resin and rubber), and the composite friction element on the side of the working surface of the pad is made on the basis of a rubber binder. Therefore, the insert or inserts have greater hardness and heat resistance than the composite friction element on the side of the working surface of the pad, since the resin binder, as compared with rubber, increases the hardness and heat resistance of the composite material. (Patent RU 88753, application 2009128116 of July 20, 2009, IPC V61N 7/04).
Недостаток данного технического решения заключается в том, что оно не способствует защите от разрушения вагонного колеса. Такой эффект обусловлен свойствами материала колодки. В основном износ вагонного колеса происходит в результате постоянного контакта с рельсом. Контакт тормозной колодки с поверхностью колеса, происходит в процессе торможения, в такие периоды износ вагонного колеса происходит более интенсивно. В зависимости от свойств материала тормозной колодки интенсивность износа контактной поверхности колеса может быть замедлена а может его приводить к его интенсификации.The disadvantage of this technical solution is that it does not contribute to the protection against the destruction of the wagon wheel. This effect is due to the properties of the material pads. Basically, wagon wheel wear occurs as a result of constant contact with the rail. The contact of the brake pad with the surface of the wheel occurs in the process of braking, during such periods the wear of the wagon wheel occurs more intensively. Depending on the material properties of the brake pad, the wear intensity of the contact surface of the wheel may be slowed down and may lead to its intensification.
Имея более высокий коэффициент трения, на контактной площади вставки происходит более интенсивное выделение тепла и повышение температуры, таким образом, в центральной части колодки имеется площадь поверхности с температурой выше, чем на рабочей поверхности основного композиционного элемента.Having a higher coefficient of friction, on the contact area of the insert there is a more intense heat release and temperature increase, thus, in the central part of the pad there is a surface area with a temperature higher than on the working surface of the main composite element.
Вставка, имеет более высокую термостойкость, по сравнению с термостойкостью основного композиционного элемента, это приводит к образованию большей разности температур на контактных поверхностях вставки и поверхности основного композиционного элемента. Таким образом, в контакте с поверхность колеса находится тело, имеющее на контактной поверхности два очага с различной температурой, что в сочетании с контактными давлениями приводит к интенсивному зарождению термических микротрещин на поверхности колеса в виде волосовин.The insert has a higher heat resistance compared to the heat resistance of the main composite element, this leads to the formation of a greater temperature difference on the contact surfaces of the insert and the surface of the main composite element. Thus, a body is in contact with the surface of the wheel, having two centers with different temperatures on the contact surface, which, in combination with contact pressures, leads to an intense nucleation of thermal microcracks on the surface of the wheel in the form of hairs.
Разрушение поверхностного слоя вагонного колеса происходит вследствие зарождения и развития микротрещин, вызывающих отслаивание микроскопических участков материала. Трещины зарождаются вследствие высоких контактных нагрузок и высоких температур в поверхностном слое. Первоначально появляются точечные дефекты по границам деформированных зерен. В дальнейшем происходит их слияние и образование волосовин, которые при дальнейшей деформации материала колеса прорастают на поверхность. (Диссертация Шакиной А.А. стр. 68 Ресурс в интернете (https://sovet.knastu.ru/media/file/u1NfL7.pdf).The destruction of the surface layer of the wagon wheel occurs due to the nucleation and development of microcracks, causing the peeling of the microscopic areas of the material. Cracks originate due to high contact loads and high temperatures in the surface layer. Initially, point defects appear at the boundaries of deformed grains. In the future, they merge and form hairs, which with further deformation of the material of the wheel sprout to the surface. (Thesis by Shakina A.A. p. 68 Resource on the Internet (https://sovet.knastu.ru/media/file/u1NfL7.pdf).
Вставка, выполненная из материала с меньшей износостойкостью, чем композиционный фрикционный элемент со стороны рабочей поверхности колодки разрушается в результате температурной деструкции полимерной матрицы с образованием множества трещин. Это ведет к образованию вырывов вместе с наполнителем, в том числе, и частицами металла. Образовавшиеся частицы очищают поверхность колеса, но такая очистка не является значительной, так как их твердость частиц ниже твердости колеса. Происходит, в основном, полирование поверхности без удаления дефектного слоя с контактной поверхности колеса.An insert made of a material with less wear resistance than the composite friction element on the side of the working surface of the pad collapses as a result of the temperature destruction of the polymer matrix with the formation of multiple cracks. This leads to the formation of gaps along with the filler, including the metal particles. The particles formed clean the surface of the wheel, but this cleaning is not significant, since their hardness is lower than the wheel hardness. Basically, the surface is polished without removing the defective layer from the contact surface of the wheel.
На устранение данных недостатков ОАО «Фритекс» были разработаны композиционные полуметаллические колесосберегающие тормозные колодки со вставкой из специального чугуна с графитом шаровидной формы. Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержит металлический каркас с П-образным выступом в центральной его части, и две бобышки по кроям, композиционный фрикционный элемент и одну твердую вставку, расположенную в центральной части колодки и приваренную к металлическому каркасу, при этом твердая вставка выполнена из высокопрочного или ковкого чугуна, а отношение площади рабочей поверхности твердой вставки к общей площади рабочей поверхности колодки составляет от 4 до 20%. (Патент RU 2309072, заявка №2006111290 от, 07.04.2006 г. МПК В61Н 7/02). Данная «Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства» является прототипом заявляемого технического решения.To eliminate these shortcomings of JSC Friteks, composite semi-metal wheel-saving brake pads with an insert of special cast iron with spherical graphite were developed. The brake shoe of a railway vehicle contains a metal frame with a U-shaped protrusion in its central part, and two bosses along the cut, a composite friction element and one solid insert located in the central part of the block and welded to the metal frame, while the solid insert is made of high-strength or ductile iron, and the ratio of the working surface area of a solid insert to the total working surface area of the pad is from 4 to 20%. (Patent RU 2309072, application number 2006111290 from 07.04.2006, IPC V61N 7/02). This "Brake shoe of a railway vehicle" is a prototype of the proposed technical solution.
Колодка обеспечивает сохранение поверхности качения колеса, а следовательно, повышенный срок службы колеса при сохранении повышенного срока службы колодок, а также обеспечивает стабильность и эффективность торможения при обычных и тяжелых условиях эксплуатации. Но имеет отдельные недостатки. В качестве материала для изготовления твердой вставки используется высокопрочный или ковкий чугун с графитом шаровидной формы. Шаровидная форма включений графита, имеющая наименьшее отношение поверхности к объему не оказывает такого сильного надрезывающего действия на металлическую основу колеса, как пластинчатая форма, и не способствует уменьшению очищающего действия на колесо и не обеспечивают необходимого полирующего воздействия на колесо по устранению термических трещин и ползунов очистки поверхности колеса от термических трещин.The pad ensures the preservation of the rolling surface of the wheel, and consequently, an increased service life of the wheel while maintaining an increased service life of the pads, and also ensures the stability and effectiveness of braking under normal and severe operating conditions. But it has some drawbacks. As a material for the manufacture of solid insert is used high-strength or malleable cast iron with graphite of spherical shape. The spherical shape of graphite inclusions having the smallest ratio of surface to volume does not have such a strong scoring effect on the metal wheel base as a lamellar form and does not help reduce the cleaning action on the wheel and does not provide the necessary polishing effect on the wheel to eliminate thermal cracks and surface cleaning sliders wheels from thermal cracks.
Задачей заявляемого технического решения является повышение безопасности движения железнодорожных вагонов, обеспечение оптимальных фрикционных характеристик тормозной колодки.The objective of the proposed technical solution is to improve the safety of the movement of railway cars, ensuring optimal friction characteristics of the brake pads.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышение очищающего воздействия твердой вставки на колесо без ухудшения работы тормозной колодки по прямому назначению.In the process of solving the task, the technical result is achieved, which consists in increasing the cleaning effect of the solid insert on the wheel without deteriorating the operation of the brake shoe for its intended purpose.
Технический результат достигается тормозной колодкой железнодорожного транспортного средства с твердой вставкой из металлокерамического материала, содержащей металлический каркас с П-образным выступом с наружной стороны в центральной его части и две бобышки по краям, композиционную фрикционную основу, имеющую основную и боковую рабочие поверхности, твердую вставку, закрепленную на металлическом каркасе в центральной части колодки, при этом твердая вставка, имеет трапецеидальную форму в сечении продольной плоскостью и трапецеидальную форму в сечении горизонтальной плоскостью, с большей стороной трапеции на боковой рабочей поверхности, выполнена из фрикционного композиционного металлокерамического материала на основе железа, содержащего по массе %: медь - 11-12, углерод - 14-16, окись алюминия - 3-4, хром - 1,5-2,5, железо - остальное, имеющего пористость не более 10%. Кроме этого, материал на основе железа имеет мелкозернистую структуру с размером зерна 15-70 мкм, имеет твердость по Бринелю (14-20)НВ 10/2451/30, микротвердость основы (230-250)HV50, состоящей из пластинчатого перлита с медными прослойками по границам зерен и микротвердость включений (700-900)HV50, состоящих из карбидных соединений хрома, материала вставки фрикционной из композиционного металлокерамического на основе железа находится имеет в пределах 4,5-4,8 г/см3, материал вставки фрикционной из композиционного металлокерамического материала на основе железа имеет предел прочности при сжатии не менее 20 МПа, соединение фрикционного элемента из металлокерамического материала на основе железа и металлического каркаса выполнено посредством склеивания, металлургического или механического крепления, коэффициент трения фрикционного элемента из металлокерамического материала на основе железа находится в пределах 0,43-0,65, общая площадь рабочей поверхности твердой вставки к общей площади рабочей поверхности колодки составляет не менее 15%, абразивная стойкость вставки выше абразивной стойкости колеса железнодорожного транспортного средства, вставка пропитана кремнийорганическим гидрофобизатором, острые углы трапеции в сечении горизонтальной плоскостью, равны (60-89.5) градуса.The technical result is achieved by a brake shoe of a railway vehicle with a solid insert of a cermet material containing a metal frame with a U-shaped protrusion on the outer side in its central part and two lugs along the edges, a composite friction base having a main and side working surfaces, a solid insert, fixed on a metal frame in the central part of the pad, while the solid insert has a trapezoidal shape in cross section with a longitudinal plane and trapezoidal This horizontal cross-sectional shape, with a larger side of the trapezoid on the lateral working surface, is made of a friction composite cermet material based on iron, containing by mass%: copper - 11-12, carbon - 14-16, aluminum oxide - 3-4, chromium - 1.5-2.5, iron - the rest, having a porosity of not more than 10%. In addition, the material based on iron has a fine-grained structure with a grain size of 15-70 microns, has a Brinell hardness (14-20) HB 10/2451/30 , microhardness of the base (230-250) HV 50 , consisting of a plate-like perlite with copper interlayers on the grain boundaries and microhardness of inclusions (700-900) HV 50 , consisting of chromium carbide compounds, friction insert material from composite cermet based on iron, is in the range 4.5-4.8 g / cm 3 , friction insert material from metal based composite material The blade has a compressive strength of at least 20 MPa, the connection of the friction element from a cermet material based on iron and the metal frame is made by gluing, metallurgical or mechanical fastening, the coefficient of friction of the friction element from a cermet material based on iron is within 0.43-0 , 65, the total area of the working surface of the solid insert to the total area of the working surface of the pad is at least 15%; the abrasive resistance of the insert is higher than the abrasive stand These wheels of a railway vehicle, the insert is impregnated with a silicon-organic water-repellent agent, the sharp corners of the trapezoid in cross section with a horizontal plane are equal (60-89.5) degrees.
Влияние колодки сказывается не только на разрушении контактных поверхностей в системе «тормозная колодка-колесо», но и системе в «колесо-рельс». Колесо подвергается износу, как со стороны тормозной колодки, так и со стороны рельса. Авторами предлагаемого технического решения были проведены исследования поверхности катания железнодорожного колеса вагона находящегося в контакте с тормозными колодками, изготовленными из различных материалов. Механизм образования микротрещин на различных участках контактной поверхности колеса зависит от материала колодки. Контактные повреждения, в виде трещин и выщерблин, с максимальной глубиной проникновения до 1,5 мм ускоряют не только износ колеса, но и рельса. При развитии трещин происходит отслаивание (отрыв) участков поверхности колеса в виде отдельных твердых частиц. В дальнейшем они работают как абразивные частицы, приводящие к интенсивному износу, как поверхности колеса, так и поверхности катания рельса. Образование абразивных частиц происходит в несколько стадий. Это зарождение микротрещин, которое происходит постепенно в результате усталостных явлений. Микротрещины начинают развиваться задолго до того, как произойдет образование абразивных частиц, и их отделения от поверхности. Длительность процесса накопления дефектов материала колеса, занимает значительную часть, доходя до 90% времени процесса разрушения.The effect of the pad affects not only the destruction of the contact surfaces in the “brake shoe-wheel” system, but also the system in the “wheel-rail”. The wheel is subject to wear, both on the brake pad side and on the rail side. The authors of the proposed technical solution have studied the tread surface of a railway wheel of a car in contact with brake pads made of various materials. The mechanism of formation of microcracks in different parts of the contact surface of the wheel depends on the pad material. Contact damage, in the form of cracks and vyshcherblin, with a maximum penetration depth of up to 1.5 mm accelerates not only the wear of the wheel, but also the rail. With the development of cracks, peeling occurs (detachment) of the surface of the wheel in the form of individual solid particles. In the future, they work as abrasive particles, which lead to intense wear on both the wheel surface and the rolling surface of the rail. The formation of abrasive particles occurs in several stages. This is the emergence of microcracks, which occurs gradually as a result of fatigue phenomena. Microcracks begin to develop long before the formation of abrasive particles, and their separation from the surface. The duration of the accumulation process of wheel material defects takes a significant part, reaching 90% of the time of the destruction process.
Чтобы не доводить до появления на контактной поверхности (поверхность катания) колеса абразивных частиц, данная поверхность должна постоянно подвергаться очистке от загрязнения и удалению поверхностного дефектного слоя. Повышение очищающего и полирующего воздействия твердой вставки на колесо без ухудшения работы тормозной колодки по прямому назначению, достигается постоянным удаление поверхностного слоя в процессе торможения заявляемой тормозной колодкой, имеющей более высокую абразивную стойкость по сравнению с материалом обода колеса вагона. Абразивность фрикционной композиционной металлокерамической вставки обеспечивается наличием в составе материла абразивных частиц в виде карбидов и оксидов, также наличием пор, имеющих острые кромки. В процессе спекания фрикционных элементов из металлокерамического материала на основе железа с добавлением окиси алюминия, карбидообразующего элемента хрома, свободного графита, и меди образуется материал имеющего высокие фрикционные свойства, коэффициент трения в пределах 0,43-0,65). Твердая вставка, имеет трапецеидальную форму в сечении продольной плоскостью и трапецеидальную форму в сечении горизонтальной плоскостью, с большей стороной трапеции на боковой рабочей поверхности. Такое исполнение вставки, позволяет создать наклон ребра твердой вставки, на основной и боковой рабочих поверхностях, что позволяет более эффективно производить очистку от загрязнения и удаления поверхностного дефектного слоя с поверхности колеса железнодорожноготранспорта.In order not to bring abrasive particles to the wheel on the contact surface (rolling surface), this surface should be constantly cleaned of contamination and the surface of the defective layer should be removed. Increasing the cleansing and polishing effects of a solid insert on the wheel without compromising the brake pad operation for its intended purpose, permanent removal of the surface layer is achieved during braking with the inventive brake pad having a higher abrasion resistance compared to the material of the rim of the car wheel. The abrasiveness of the friction composite cermet insert is ensured by the presence of abrasive particles in the form of carbides and oxides in the composition of the material, as well as the presence of pores having sharp edges. In the process of sintering friction elements of a metal-ceramic material based on iron with the addition of alumina, a carbide-forming element of chromium, free graphite, and copper, a material having high frictional properties is formed, the coefficient of friction is within 0.43-0.65). The solid insert has a trapezoidal shape in cross section with a longitudinal plane and a trapezoidal shape in cross section with a horizontal plane, with a larger side of the trapezium on the lateral working surface. Such an implementation of the insert makes it possible to create a slope of the edge of the solid insert on the main and lateral working surfaces, which makes it possible to more effectively clean up from contamination and remove the surface defect layer from the surface of the railway transport wheel.
Соединение металлокерамического фрикционного элемента на металлическом каркасе, выполнено посредством склеивания, металлургическим (пайка и др.) или механическим (винтами) креплением. Высокое сцепление поверхностей вставки с композиционной фрикционной основой, может быть выполнено любым известным способом, общепринятым в области техники порошковой металлургии, в частности, выполнением ступенек, впадин, и других элементов. Вставка пропитана кремнийорганическим гидрофобизатором, что исключает контакт композиционного материала с водой.. Поверхностная обработка материалов кремнийорганическими соединениями основана на нерастворимости образующихся полимерных пленок в воде Вставка, гидрофобизированная кремнийорганическим соединениями, практически не увеличиваются в весе, полностью сохраняют свою пористость.The connection of the metal-ceramic friction element on the metal frame, made by gluing, metallurgical (soldering, etc.) or mechanical (screws) fastening. High adhesion of the surfaces of the insert with the composite friction base can be performed by any known method generally accepted in the field of powder metallurgy engineering, in particular, the execution of steps, hollows, and other elements. The insert is impregnated with silicone water repellents, which eliminates the contact of the composite material with water .. Surface treatment of materials with organosilicon compounds is based on the insolubility of the formed polymer films in water. The insert, hydrophobized with silicone compounds, practically does not increase in weight, completely retains its porosity.
На фиг. 1 представлена тормозная колодка железнодорожного транспортного средства с фрикционной металлокерамической вставкой на основе железа с композиционной фрикционной основой, на фиг. 2 сечение вставки, в виде трапеции, в горизонтальной плоскости, большая сторона трапеции направлена в строну гребня колеса железнодорожного транспортного средства, гдеFIG. 1 shows a brake shoe of a railway vehicle with a friction metal-ceramic insert based on iron with a composite friction base; FIG. 2 section of the insert, in the form of a trapezoid, in the horizontal plane, a large side of the trapezoid is directed to the side of the wheel flange of a railway vehicle,
1 - металлический каркас,1 - metal frame,
2 - П-образный выступ,2 - U-shaped ledge,
3 - направляющая под чеку для крепления колодки в тормозном узле,3 - guide under check for fastening the pads in the brake assembly,
4 - композиционная фрикционная основа,4 - composite friction base
5 - металлокерамической фрикционной элемент на основе железа изготовленный методом порошковой металлургии, композиционной фрикционной основой,5 - metal-ceramic friction element based on iron manufactured by powder metallurgy, composite friction base,
Ф - острый угол трапеции в сечении горизонтальной плоскостью, равны (60-89.5) градуса.Ф - acute angle of the trapezoid in cross section by the horizontal plane, equal (60-89.5) degrees.
Изготовление тормозных колодок состоящих из композиционной основой колодки на основе полимеров в сочетании с твердой вставки из фрикционного композиционного металлокерамического материала на основе железа изготовленной методом порошковой металлургии, с повышенным очищающим воздействием на колесо, позволяет значительно повысить срок службу колодки и безопасность движения транспортных средств.The manufacture of brake pads consisting of composite base pads based on polymers in combination with a solid insert of friction composite cermet material based on iron manufactured by powder metallurgy, with an increased cleaning effect on the wheel, can significantly increase the service life of the pad and vehicle traffic safety.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019105100U RU190197U1 (en) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE WITH SOLID INSERT OF METAL-CERAMIC MATERIAL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019105100U RU190197U1 (en) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE WITH SOLID INSERT OF METAL-CERAMIC MATERIAL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU190197U1 true RU190197U1 (en) | 2019-06-24 |
Family
ID=67002924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019105100U RU190197U1 (en) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE WITH SOLID INSERT OF METAL-CERAMIC MATERIAL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU190197U1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204565U1 (en) * | 2020-12-07 | 2021-05-31 | Акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (АО "ТИИР") | RAILWAY VEHICLE BRAKE SHOE |
| RU204560U1 (en) * | 2020-12-07 | 2021-05-31 | Акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (АО "ТИИР") | RAILWAY VEHICLE BRAKE SHOE |
| RU205823U1 (en) * | 2021-05-19 | 2021-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии" (ООО "ИнфоТех") | COMPOUND BRAKE SHOE WITH METAL CERAMIC INSERT FOR RAILWAY ROLLING COMPOSITION |
| RU219311U1 (en) * | 2022-12-23 | 2023-07-11 | Акционерное Общество "Инновационный Научно-Технический Центр" (Ао "Интц") | BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1074755A1 (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-07 | Westinghouse Air Brake Company | Brake shoe with insert bonded to backing plate |
| JP2001065609A (en) * | 1999-08-19 | 2001-03-16 | Westinghouse Air Brake Technologies Corp | Brake shoe |
| RU2309072C1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-27 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" (ОАО "Фритекс") | Rail vehicle brake shoe |
| RU2310779C1 (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-20 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" (ОАО "Фритекс") | Rail vehicle brke shoe (versions) |
| RU167036U1 (en) * | 2016-01-29 | 2016-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Патентное бюро" (ООО "Патентное бюро") | BRAKE SHOE COMPOSITION |
-
2019
- 2019-02-25 RU RU2019105100U patent/RU190197U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1074755A1 (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-07 | Westinghouse Air Brake Company | Brake shoe with insert bonded to backing plate |
| JP2001065609A (en) * | 1999-08-19 | 2001-03-16 | Westinghouse Air Brake Technologies Corp | Brake shoe |
| RU2309072C1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-27 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" (ОАО "Фритекс") | Rail vehicle brake shoe |
| RU2310779C1 (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-20 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" (ОАО "Фритекс") | Rail vehicle brke shoe (versions) |
| RU167036U1 (en) * | 2016-01-29 | 2016-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Патентное бюро" (ООО "Патентное бюро") | BRAKE SHOE COMPOSITION |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204565U1 (en) * | 2020-12-07 | 2021-05-31 | Акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (АО "ТИИР") | RAILWAY VEHICLE BRAKE SHOE |
| RU204560U1 (en) * | 2020-12-07 | 2021-05-31 | Акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (АО "ТИИР") | RAILWAY VEHICLE BRAKE SHOE |
| RU205823U1 (en) * | 2021-05-19 | 2021-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии" (ООО "ИнфоТех") | COMPOUND BRAKE SHOE WITH METAL CERAMIC INSERT FOR RAILWAY ROLLING COMPOSITION |
| RU219311U1 (en) * | 2022-12-23 | 2023-07-11 | Акционерное Общество "Инновационный Научно-Технический Центр" (Ао "Интц") | BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU190197U1 (en) | BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE WITH SOLID INSERT OF METAL-CERAMIC MATERIAL | |
| CN107630952B (en) | Air duct type brake disc and wheeled vehicle | |
| CN111043203B (en) | Automobile brake pad adopting carbon fiber reinforced composite material | |
| RU2337026C1 (en) | High-speed locomotive and gasoline locomotive rolling stock braking block | |
| RU189252U1 (en) | Railway vehicle brake shoe | |
| CN1762660A (en) | Diamond resin grinder | |
| RU2309072C1 (en) | Rail vehicle brake shoe | |
| RU205823U1 (en) | COMPOUND BRAKE SHOE WITH METAL CERAMIC INSERT FOR RAILWAY ROLLING COMPOSITION | |
| RU167036U1 (en) | BRAKE SHOE COMPOSITION | |
| DE102010008202A1 (en) | Method for manufacturing friction ring of composite brake disk of motor car, involves providing ultrasound for acting on melt during solidification for producing vertical particle density gradient in rigid friction ring | |
| RU133490U1 (en) | CARBON BRAKE SHOE COMPOSITION ON THE BASIS OF IRON | |
| RU186258U1 (en) | CAR TIRE REPAIR BRAKE TIRE, REPAIR | |
| RU183379U1 (en) | COMPOSITE BRAKE TIRE OF THE CAR | |
| RU196665U1 (en) | TIRE BRAKE RESTORED | |
| RU172433U1 (en) | COMPOSITION BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE FORMING WHEN NANOPARTICLE TRICKS | |
| RU2524763C1 (en) | Iron-based composite brake shoe for railway car | |
| RU172439U1 (en) | COMPOSITION BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE FORMING WHEN NANOPARTICLE TRICKS | |
| RU196663U1 (en) | TIRE BRAKE ASSEMBLY | |
| RU190780U1 (en) | BRAKE TIRE TRAILER ASSEMBLY COMBINED | |
| CN210769931U (en) | Brake device of transport vehicle | |
| RU56522U1 (en) | RAIL VEHICLE BRAKE PAD | |
| RU2310779C9 (en) | Rail vehicle brke shoe (versions) | |
| RU2568818C2 (en) | Brake pad | |
| RU196946U1 (en) | CAR TYPE BRAKE TIRE RESTORED | |
| RU199915U1 (en) | CAR RELAY BRAKE TIRE, ASSEMBLY |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20210621 |