RU196946U1

RU196946U1 - CAR TYPE BRAKE TIRE RESTORED

Info

Publication number: RU196946U1
Application number: RU2020100911U
Authority: RU
Inventors: Валерий Сергеевич Фадеев; Татьяна Евгеньевна Флянтикова; Олег Викторович Штанов; Александр Викторович Конаков; Николай Михайлович Паладин
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-03-23

Abstract

Полезная модель относится к устройствам железнодорожного транспорта и предназначена для установки в устройствах регулирования скорости скатывания отцепов (вагонов) на механизированных и автоматизированных сортировочных горках. Задачей заявляемого технического решения по шине тормозной вагонного замедлителя является повышение эффективности работы вагонных замедлителей на механизированных и автоматизированных сортировочных горках и улучшение экологической обстановки в районе сортировочных горок. В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении жесткости крепления стальных планок с впрессованными в них композиционными элементами, к балке вагонного замедлителя, снижении затрат на изготовлении композиционных элементов, при сохранении высокого уровня снижения шумового загрязнения. Технический результат достигается шиной тормозной вагонного замедлителя, восстановленной, имеющей Г-образный профиль, подошву с монтажными сквозными и глухими отверстиями, изнашиваемую часть в виде стальных планок, имеющих сквозные ступенчатые отверстия для монтажа к подошве, сквозные и глухие отверстия с установленными фрикционными элементами, где отверстия ступени меньшего диаметра равны по диаметру и соосны с отверстиями подошвы для монтажа к изнашиваемой части, а в отверстие ступени большего диаметра впрессован фрикционный элемент, сквозные отверстия в стальных планках равны по диаметру и соосны с глухими отверстиями подошвы, в которые впрессованы стальные цилиндры, заходящие в сквозные отверстия стальных планок до контакта с установленными фрикционными элементами, монтаж стальной планки к подошве проведен горячей клепкой, между подошвой и тормозной балкой установлена прокладка из стали с высокими демпфирующими свойствами, толщиной (0,1-6) мм, со сквозными отверстиями, выполненными соосно с монтажными отверстиями для крепления к балке, фрикционные элементы запрессованы в отверстия, выполненные в изнашиваемой части шины с усилием 14-15 кН/см², выполнены в форме цилиндра высотой 10-30 мм, диаметром 5,0-40,0 мм, из металлокерамического фрикционного самосмазывающегося материала, пропитанного раствором связующего фенольного порошкообразного, имеющего открытую пористость (16-20)%, твердость по Бринеллю 50-120 НВ5,0/1226/10, плотность 5,55-6,05 г/см³, коэффициент трения 0,4-0,6, содержащего: никель, медь, барит, окись алюминия, графит, дисульфид молибдена и железо, при следующем содержании компонентов, масс. %:The utility model relates to devices of railway transport and is intended for installation in devices for controlling the speed of rolling of cut-offs (wagons) on mechanized and automated sorting slides. The objective of the proposed technical solution for the tire brake car moderator is to increase the efficiency of car moderators on mechanized and automated sorting slides and improving the environmental situation in the area of sorting slides. In the process of solving this problem, a technical result is achieved, which consists in increasing the rigidity of fastening steel strips with composite elements pressed into them to the rail of a car moderator, reducing the cost of manufacturing composite elements, while maintaining a high level of noise pollution. The technical result is achieved by a tire of a car brake retarder, restored, having a L-shaped profile, a sole with mounting through and blind holes, a wearing part in the form of steel bars having through step holes for mounting to the sole, through and blind holes with installed friction elements, where the holes of the step of a smaller diameter are equal in diameter and are aligned with the holes of the sole for mounting to the wear part, and a friction element is pressed into the hole of the step of a larger diameter nt, the through holes in the steel strips are equal in diameter and are aligned with the blind holes of the sole, into which the steel cylinders are pressed into the through holes of the steel strips until they come into contact with the installed friction elements, the steel strip is mounted to the sole by hot riveting, between the sole and the brake beam a gasket made of steel with high damping properties, a thickness of (0.1-6) mm, with through holes made coaxially with mounting holes for mounting to the beam, friction elements are installed essovany in openings formed in the wear of the tire with a force of 14-15 kN / cm ^2, formed into a cylindrical shape of 10-30 mm, a diameter of 5,0-40,0 mm cemented friction self-lubricating material impregnated with a solution of powdered phenolic binder having an open porosity (16-20)%, Brinell hardness 50-120 HB5.0 / 1226/10, density 5.55-6.05 g / cm ³ , friction coefficient 0.4-0.6, containing: nickel, copper, barite, aluminum oxide, graphite, molybdenum disulfide and iron, with the following content of components, mass. %:

Никель 2,0-2,2 Медь 2,5-2,6 Барит 6,0-6,1 Окись алюминия 1,5-3,1 Графит 1,5-3,1 Дисульфид молибдена 1,6-1,7 Железо остальное

Nickel 2.0-2.2 Copper 2.5-2.6 Barite 6.0-6.1 Alumina 1,5-3,1 Graphite 1,5-3,1 Molybdenum disulfide 1.6-1.7 Iron rest

Description

Полезная модель относится к устройствам железнодорожного транспорта и предназначена для установки в устройствах регулирования скорости скатывания отцепов (вагонов) на механизированных и автоматизированных сортировочных горках.The utility model relates to devices of railway transport and is intended for installation in devices for controlling the speed of rolling of cut-offs (wagons) on mechanized and automated sorting slides.

Применяемые в настоящее время устройства регулирования скорости отцепов оборудованы тормозными балками, располагаемыми по обе стороны от рельсов, и осуществляют торможение за счет зажатия колес вагонов тормозными шинами, закрепленными на балках. Тормозные шины изготавливаются из стали 50ХГ ГОСТ 14959-79 по ТУ 14-1-3188-81 методом прокатки, в поперечном сечении имеют Г-образную форму, имеют подошку для крепления к балке и изнашиваемую часть, крепятся к балкам замедлителя шинными болтами. Шины используются в состоянии поставки (Сагайтис В.С, Соколов В.Н. Устройства механизированных и автоматизированных сортировочных горок: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Транспорт, 1988. 132-133 с.).Currently used devices for controlling the speed of cut-offs are equipped with brake beams located on both sides of the rails and perform braking by clamping the wheels of cars with brake tires fixed to the beams. Brake tires are made of steel 50XG GOST 14959-79 according to TU 14-1-3188-81 by rolling, in cross section they are L-shaped, have a support for attaching to the beam and a wearing part, are attached to the moderator beams with tire bolts. Tires are used in the delivery state (Sagaitis V.S., Sokolov V.N. Mechanized and automated sorting hills devices: Handbook. - 2nd ed., Revised and additional - M: Transport, 1988. 132-133 p.) .

Работа вагонных замедлителей совершается со значительными динамическими нагрузками, возникающими в узлах силовой системы и контакте «тормозная шина - обод колеса вагона». Динамические нагрузки носят пикообразный характер. Для работы вагонных замедлителей важными являются две группы параметров: это параметры торможения вагонов, которые в значительной степени зависят от взаимодействия пары трения «тормозная шина - обод колеса вагона», основным из которых является коэффициент трения и параметры шумового загрязнения, зависящие от состояния трущихся поверхностей шины и колеса железнодорожного вагона (сухие, влажные, с наличием масла, наличие в изнашиваемой части тормозной шины композиционных материалов). Скорость входа отцепов на замедлитель на горках достигает 28-30 км/ч, усилия нажатия шин на колесо достигают 200 кН, а давление на их наружной поверхности 30,0-50,0 МПа. В процессе торможения вагона контакт тормозных шин осуществляется с боковыми поверхностями последовательно набегающих колес, у которых согласно ГОСТ 9036-59 и 4835-59 внутренние поверхности бандажей обрабатываются по 3 классу чистоты, а наружные поверхности механической доводочной обработке не подвергаются. В процессе эксплуатации на наружной боковой поверхности колес образуется накат до 5 мм большой твердости (НВ≈300). Поэтому в процессе взаимодействия колес вагона и тормозных шин происходит интенсивный износ последних и шумовое загрязнение окружающей среды. Шумовое загрязнение - это звуковые колебания, которые возникают в процессе торможения вагонов при их спуске с сортировочной горки и создают дискомфорт человеку. К ним относятся такие звуки как, свист и скрежет металла по металлу. По частотному диапазону различают шумы низко- (до 300 Гц), средне -(300÷1000 Гц) и высокочастотные (свыше 1000 Гц). Широко известно, что по физиологическому воздействию на человека наиболее опасен высокочастотный шум при уровне более 80 дБА. (особенно в диапазоне частот от 1000 до 4000 Гц), что подтверждается многочисленными опытами и отражено в существующих нормативных документах. Однако в условиях урбанизированных территорий, когда источник шума расположен не далеко от жилых кварталов, такие звуки как, свист и скрежет металла по металлу доставляют дискомфорт людям. (https://democrator.ru/petition/kruglosutochnyj-silnejshij-vizg-skrezhet-metalla-s).The work of car moderators is performed with significant dynamic loads that occur at the nodes of the power system and the contact "brake tire - rim of the car wheel." Dynamic loads are peak-like. For the operation of car retarders, two groups of parameters are important: these are the braking parameters of the cars, which largely depend on the interaction of the friction pair “brake tire - wheel rim of the car”, the main of which is the friction coefficient and noise pollution parameters depending on the condition of the rubbing surfaces of the tire and wheels of a railway carriage (dry, wet, with oil, presence of composite materials in the wear part of the brake tire). The speed of entry of the hooks to the retarder on the slides reaches 28-30 km / h, the tire pressing force on the wheel reaches 200 kN, and the pressure on their outer surface is 30.0-50.0 MPa. In the process of car braking, the brake tires contact with the side surfaces of successively running wheels, for which, according to GOST 9036-59 and 4835-59, the inner surfaces of the tires are treated according to grade 3, and the outer surfaces are not mechanically finished. During operation, up to 5 mm of high hardness (HB≈300) is formed on the outer lateral surface of the wheels. Therefore, in the process of interaction of the car wheels and brake tires, the latter wear out intensively and noise pollution the environment. Noise pollution is the sound vibrations that occur during the braking of cars when they descend from a sorting slide and cause discomfort to a person. These include sounds such as whistling and rattle of metal on metal. The frequency range distinguishes noise low (up to 300 Hz), medium - (300 ÷ 1000 Hz) and high-frequency (over 1000 Hz). It is widely known that the physiological effects on humans are most dangerous high-frequency noise at a level of more than 80 dBA. (especially in the frequency range from 1000 to 4000 Hz), which is confirmed by numerous experiments and is reflected in existing regulatory documents. However, in urbanized areas, when the noise source is located not far from residential areas, such sounds as whistling and rattle of metal for metal cause discomfort to people. (https://democrator.ru/petition/kruglosutochnyj-silnejshij-vizg-skrezhet-metalla-s).

К недостаткам тормозных шин относится не эффективное использование материала шины. Изнашиваемая часть шины составляет менее 20% от всего объема шины, при выработке изнашиваемого участка тормозной шины не более 30 мм, тормозная шина выбраковываются целиком и заменяются новой.The disadvantages of brake tires include the inefficient use of tire material. The wear part of the tire is less than 20% of the total tire volume; when the wear part of the brake tire is developed no more than 30 mm, the brake tire is completely discarded and replaced with a new one.

Известно техническое решение тормозной шиной вагонного замедлителя, состоящее из горячекатаного профиля Г-образной формы из стали, имеющего изнашиваемую часть и подошву для крепления к тормозной балке вагонного замедлителя выполненную в виде сплошного желоба, для размещения головок шинных болтов, с монтажными отверстиями, контактная поверхность изнашиваемой части образована фрикционными элементами из порошкового композиционного сплава, при этом контактная поверхность изнашиваемой части шины, образованная фрикционными элементами из порошкового композиционного сплава, составляет не более 80% от общей площади контактной поверхности, фрикционные элементы имеют форму тела вращения и закреплены в отверстиях, выполненных в изнашиваемой части шины, фрикционные элементы имеют коэффициент трения в пределах 0,1-0,6. композиционный сплав фрикционных элементов тормозной шины содержит мас. %:A technical solution is known for a car tire retarder brake tire consisting of a hot-rolled L-shaped steel profile having a wear part and a sole for attaching to the car retarder brake beam in the form of a continuous groove for accommodating tire bolt heads with mounting holes, the wear surface of the tire parts formed by friction elements of a powder composite alloy, while the contact surface of the wear part of the tire formed by friction elements of the composite alloy powder is not more than 80% of the total area of the contact surface, the friction elements have a body of revolution shape and are secured in holes formed in the wear of the tire, the friction elements have a coefficient of friction in the range of 0.1-0.6. composite alloy friction elements of the brake tire contains wt. %:

НикельNickel 1.0-3.51.0-3.5 МедьCopper 1.5-10.01.5-10.0 ГрафитGraphite 0.8-5.00.8-5.0 Дисульфид молибденаMolybdenum disulfide 1.0-3.01.0-3.0 Оксид алюминияAluminium oxide 1.0-5.01.0-5.0 Сульфат барияBarium Sulphate 1.5-10.5,1.5-10.5,

размер зерен порошков находится в пределах 0,5-500 мкм, пористость сплава составляет не более 20%. Наличие композиционных вставок позволяет значительно повысить стойкость шины и снизить уровень шума на 10-15 дБА. (Патент на полезную модель №143886, заявка №2014111090 от 25.03.2014, МПК B61K 7/02, «Тормозная шина вагонного замедлителя).the grain size of the powders is in the range of 0.5-500 microns, the porosity of the alloy is not more than 20%. The presence of composite inserts can significantly increase tire durability and reduce noise by 10-15 dBA. (Utility Model Patent No. 142886, Application No. 2014111090 of 03.25.2014, IPC B61K 7/02, “Brake Tire of a Car Retarder).

Недостаток данного технического решения заключается в высокой стоимости шины, не технологичности установки композиционных элементов в изнашиваемую часть шины. Используется новая горячекатаная шина полного профиля. Композиционные элементы устанавливаются в отверстия, на это требует дополнительная механическая обработка.The disadvantage of this technical solution is the high cost of the tire, not the adaptability of installing composite elements in the wear part of the tire. A new hot-rolled full-profile tire is used. Composite elements are installed in the holes, this requires additional machining.

Известна композитная тормозная шина вагонного замедлителя, Г-образного профиля, имеющая изнашиваемую часть и подошву для крепления к тормозной балке вагонного замедлителя, выполненную в виде желоба, для размещения головок болтов крепления, с монтажными отверстиями, изнашиваемая часть выполнена в виде отдельных фрикционных элементов, при этом, фрикционные элементы установлены в стальные планки с отверстиями для установки композиционных элементов, стальные планки имеют отверстия с резьбой для крепления к тормозной шине, со стороны, обращенной к балке вагонного замедлителя, и со стороны установки стальных планок имеются демпфирующие вибропоглощающие прокладки (Патент на полезную модель 183379 по заявке №2017138916 от 09.11.2017 г. МПК B61K 7/02 «Композитная тормозная шина вагонного замедлителя»).Known composite brake tire of a car retarder, L-shaped profile having a wearing part and a sole for attaching to the brake beam of a car retarder, made in the form of a groove for accommodating the heads of the mounting bolts, with mounting holes, the wearing part is made in the form of separate friction elements, when Moreover, friction elements are installed in steel strips with holes for installing composite elements, steel strips have holes with threads for attaching to the brake tire, from the side, gap of a rolling beam retarder, and on the part of the installation of steel bars are vibration-damping pad (utility model patent 183 379 on request №2017138916 from 11.09.2017, the IPC B61K 7/02 «Composite Brake tire rolling moderator").

К достоинству данного технического решения относится вторичное использование изношенных шин в качестве основы. Такое решение приводит к снижению стоимости тормозной шины, это достигается также за счет того, что композиционные элементы первоначально устанавливаются в планки, затем планки крепятся болтами к тормозной шине. На тормозной шине, которая уже выработала весть объем изнашиваемой части, выполняется две операции, это фрезерование рабочей поверхности в плоскость и сверление отверстий под болты, для крепления планок. Данная тормозная шина имеет и недостатки. Это низкая надежность крепления фрикционных элементов в стальной планке и крепления самой стальной планки к подошве тормозной шины. В процессе работы при высоких ударных нагрузках, вибрации и высоких значениях усилий на сдвиг стальных планок, возможно ослабление крепления стальной планки к шине с последующим отрывом стальной планки. Композиционные элементы устанавливаются на вибропоглощающий полимерный материал холодного отверждения в отверстия заведомо большего диаметра. При ударных нагрузках полимерный материал разрушается и это приводит к выпадению фрикционного элемента. Это может привести к разрушению всей тормозной шины и повреждению вагонного замедлителя.The advantage of this technical solution is the secondary use of worn tires as a basis. This solution reduces the cost of the brake tire, this is also achieved due to the fact that the composite elements are initially installed in the strips, then the strips are bolted to the brake tire. On the brake tire, which has already worked out the volume of the wear part, two operations are performed, this is milling the working surface into a plane and drilling holes for the bolts to fix the strips. This brake tire also has disadvantages. This is a low reliability of fastening friction elements in a steel bar and fastening the steel bar itself to the sole of the brake tire. In the process of working at high shock loads, vibration and high shear forces of steel bars, it is possible to weaken the fastening of the steel bar to the tire with the subsequent separation of the steel bar. Composite elements are mounted on vibration-absorbing polymer material of cold curing in openings of obviously larger diameter. Under shock loads, the polymer material is destroyed and this leads to the loss of the friction element. This can lead to destruction of the entire brake tire and damage to the car retarder.

Известно техническое решение, принятое в качестве прототипа (Патент на полезную модель 186258 по заявке №2018133513 от 21.09.2018 г. МПК B61K 7/02 «Тормозная шина вагонного замедлителя ремонтная) тормозная шина вагонного замедлителя ремонтная, Г-образного профиля, имеющая подошву для крепления к тормозной балке вагонного замедлителя, выполненную в виде желоба для размещения головок болтов крепления, монтажные отверстия и изнашиваемую часть, выполненную из стальных планок со сквозными отверстиями с установленными в них композиционными элементами и отверстия для монтажа к подошве тормозной шины, при этом отверстие в стальной планке для монтажа к подошве тормозной шины выполнено ступенчатым, ступень отверстия меньшего диаметра равна по диаметру и соосна с отверстием в подошве для монтажа стальной планки, в отверстие ступени большего диаметра впрессован композиционный элемент, монтаж стальной планки к подошве проведен горячей клепкой, при этом в подошве со стороны установки планки, дополнительно выполнено глухое отверстие равное по диаметру и соосное с отверстием в стальной планке для установки композиционного элемента, а композиционный элемент впрессован в отверстие стальной планки с заходом в глухое отверстие в подошве. Кроме этого, композиционный элемент выполнен из порошкового материала методом спекания, в состав которого входят, масс. %:A technical solution is known that has been adopted as a prototype (Utility Model Patent 186258 for application No. 2018133513 dated 09/21/2018, IPC B61K 7/02 “Repair car tire of a retarder) Repair tire of a car retarder, L-shaped, having a sole for fastenings to the brake beam of the car moderator, made in the form of a chute for accommodating the heads of the fastening bolts, mounting holes and a wearing part made of steel bars with through holes with composite elements installed in them and holes holes for mounting to the sole of the brake tire, while the hole in the steel bar for mounting to the sole of the brake tire is stepped, the step of the hole with a smaller diameter is equal in diameter and is aligned with the hole in the sole for mounting the steel bar, a composite element is pressed into the hole of the step of the larger diameter, installation of the steel strip to the sole was carried out by hot riveting, while in the sole from the side of the installation of the strap, an additional blind hole is made equal in diameter and coaxial with the hole in the steel strap for installation of the composite element, and the composite element is pressed into the hole of the steel strip with the entry into the blind hole in the sole. In addition, the composite element is made of powder material by sintering, which includes, mass. %:

НикельNickel 2,0-2,2 2.0-2.2 МедьCopper 2,5-2,62.5-2.6 ГрафитGraphite 3,0-5,13.0-5.1 Окись алюминияAlumina 3,0-3,13.0-3.1 Бария сульфатBarium sulfate 6,0-8,16.0-8.1 Дисульфид молибденаMolybdenum disulfide 1,7-1,61.7-1.6 ОстальноеRest железо,iron,

плотность композиционного элемента равна 5,15-5,85 г/см³, твердость композиционного элемента равна (55-120) НВ5.0/1226/10, предел прочности композиционного элемента на срез равен не менее 80 МПа, предел прочности композиционного элемента на сжатие равен не менее 230 МПа, отверстия для монтажа стальной планки горячей клепкой с внешней стороны шины и внешней стороны планки имеют фаски, удельное давление запрессовки композиционного элемента составляет 14-15 кН/см², композиционные элементы впрессованы в стальную планку с шагом 43 мм и имеют диаметр 36 мм.the density of the composite element is 5.15-5.85 g / cm ³ , the hardness of the composite element is (55-120) HB5.0 / 1226/10, the shear strength of the composite element is at least 80 MPa, the tensile strength of the composite element is the compression is at least 230 MPa, the holes for mounting the steel strip with hot riveting on the outside of the tire and the outside of the strip have chamfers, the specific pressing pressure of the composite element is 14-15 kN / cm ² , the composite elements are pressed into the steel strip with a pitch of 43 mm and have a diameter of 36 mm.

К достоинству данного технического решения относится повышение надежности крепления стальных планок с впрессованными в них композиционными элементами, к основанию тормозной шины за счет монтажа стальной планки к подошве горячей клепкой. Замена болтовых соединений клепкой позволяет исключить возможность ослабления крепления стальной планки к шине с последующим отрывом стальной планки. Выполнение дополнительного глухого отверстие со стороны установки планки равного по диаметру и соосного с отверстием в стальной планке для установки композиционного элемента, установка композиционного элемента запрессовкой в отверстие стальной планки с заходом в глухое отверстие в подошве позволяет исключить вероятность среза стальной планки. Выполнение отверстия в стальной планке для монтажа к подошве тормозной шины ступенчатым, где ступень отверстия меньшего диаметра равна по диаметру и соосна с отверстием в подошве для монтажа стальной планки горячей клепкой, а в отверстие ступени большего диаметра впрессован композиционный элемент, что повышает износостойкость тормозной шины, достигая максимально возможным получение контактной рабочей поверхности шины образованной композиционными элементами. Снижение шума на 10-15 дБ вагонного замедлителя обусловлено уменьшением свариваемости (схватывания), между трущимися поверхностями тормозной шины и обода колеса железнодорожного вагона за счет наличия на поверхности контакта неметаллических образований, антифрикционных добавок присутствующих в составе материала композиционных элементов.The advantage of this technical solution is to increase the reliability of fastening steel strips with composite elements pressed into them, to the base of the brake tire by mounting a steel strip to the sole with hot riveting. Replacing the bolted joints with riveting eliminates the possibility of loosening the fastening of the steel bar to the tire with the subsequent separation of the steel bar. Performing an additional blind hole from the side of the installation of a strip of equal diameter and coaxial with the hole in the steel strip for installing the composite element, installing the composite element by pressing into the hole of the steel strip with the entry into the blind hole in the sole eliminates the possibility of cutting the steel strip. The hole in the steel bar for mounting to the sole of the brake tire is stepped, where the step of the hole with a smaller diameter is equal in diameter and is aligned with the hole in the sole for mounting the steel bar with hot riveting, and a composite element is pressed into the hole of the step of the larger diameter, which increases the wear resistance of the brake tire, reaching the maximum possible receiving contact working surface of the tire formed by composite elements. The noise reduction by 10-15 dB of the car moderator is due to a decrease in weldability (seizure) between the rubbing surfaces of the brake tire and the wheel rim of the railway car due to the presence on the contact surface of non-metallic formations, antifriction additives present in the composition of the material of the composite elements.

Недостатком данного технического решения является, то, что значительная часть композиционного элемента, установка которого производится запрессовкой в отверстие стальной планки с заходом в глухое отверстие в подошве, используется не по назначению. Изготовление композиционного элемента большей высоты не позволяет унифицировать композиционные элементы, делать их все одного размера, и значительно экономить материалов и энергии при их изготовлении.The disadvantage of this technical solution is that a significant part of the composite element, the installation of which is carried out by pressing into the hole of the steel strip with the entry into the blind hole in the sole, is used for other purposes. The manufacture of a composite element of greater height does not allow to unify the composite elements, make them all of the same size, and significantly save materials and energy in their manufacture.

Задачей заявляемого технического решения по шине тормозной вагонного замедлителя является повышения эффективности работы вагонных замедлителей на механизированных и автоматизированных сортировочных горках и улучшение экологической обстановки в районе сортировочных горок,The objective of the proposed technical solution on the tire of the brake car moderator is to increase the efficiency of car moderators on mechanized and automated sorting slides and improving the environmental situation in the area of sorting slides,

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышение жесткости крепления стальных планок с впрессованными в них композиционными элементами, к балке вагонного замедлителя, снижении затрат на изготовлении композиционных элементов, при сохранении высокого уровня снижения шумового загрязнения.In the process of solving this problem, a technical result is achieved, which consists in increasing the rigidity of fastening steel strips with composite elements pressed into them to the rail of a car moderator, reducing the cost of manufacturing composite elements, while maintaining a high level of noise pollution.

Технический результат достигается шиной тормозной вагонного замедлителя, восстановленной, имеющей Г-образный профиль, подошву с монтажными сквозными и глухими отверстиями, изнашиваемую часть в виде стальных планок, имеющих сквозные ступенчатые отверстия для монтажа к подошве, сквозные и глухие отверстия с установленными фрикционными элементами, где отверстия ступени меньшего диаметра равны по диаметру и соосны с отверстиями подошвы для монтажа к изнашиваемой части, а в отверстие ступени большего диаметра впрессован фрикционный элемент, сквозные отверстия в стальных планка равны по диаметру и соосны с глухими отверстиями подошвы, в которые впрессованы стальные цилиндры, заходящие в сквозные отверстия стальных планок до контакта с установленными фрикционными элементами, монтаж стальной планки к подошве проведен горячей клепкой, между подошвой и тормозной балкой установлена прокладка из стали с высокими демпфирующими свойствами, толщиной (0,1-6) мм, со сквозными отверстиями, выполненными соосно с монтажными отверстиями для крепления к балке, фрикционные элементы запрессованы в отверстия, выполненные в изнашиваемой части шины с усилием 14-15 кН/см², выполнены в форме цилиндра высотой 10-30 мм, диаметром 5,0-40,0 мм, из металлокерамического фрикционного самосмазывающегося материала, пропитанного раствором связующего фенольного порошкообразного, имеющего открытую пористость (16-20)%, твердость по Бринеллю 50-120 НВ5,0/1226/10, плотность 5,55-6,05 г/см³, коэффициент трения 0,4-0,6, содержащего: никель, медь, барит, окись алюминия, графит, дисульфид молибдена и железо, при следующем содержании компонентов, масс. %:The technical result is achieved by a tire of a car brake retarder, restored, having a L-shaped profile, a sole with mounting through and blind holes, a wearing part in the form of steel bars having through step holes for mounting to the sole, through and blind holes with installed friction elements, where the holes of the step of a smaller diameter are equal in diameter and are aligned with the holes of the sole for mounting to the wear part, and a friction element is pressed into the hole of the step of a larger diameter nt, the through holes in the steel strip are equal in diameter and are aligned with the blind holes of the sole, into which the steel cylinders are pressed into the through holes of the steel plates before contact with the installed friction elements, the steel strip is mounted to the sole by hot riveting, between the sole and the brake beam a gasket made of steel with high damping properties, thickness (0.1-6) mm, with through holes made coaxially with mounting holes for mounting to the beam, friction elements are installed ssovany in openings formed in the wear of the tire with a force of 14-15 kN / cm ^2, formed into a cylindrical shape of 10-30 mm, a diameter of 5,0-40,0 mm cemented friction self-lubricating material impregnated with a solution of powdered phenolic binder having an open porosity (16-20)%, Brinell hardness 50-120 HB5.0 / 1226/10, density 5.55-6.05 g / cm ³ , friction coefficient 0.4-0.6, containing: nickel, copper, barite, aluminum oxide, graphite, molybdenum disulfide and iron, with the following content of components, mass. %:

НикельNickel 2,0-2,22.0-2.2 МедьCopper 2,5-2,62.5-2.6 БаритBarite 6,0-6,16.0-6.1 Окись алюминияAlumina 1,5-3,11,5-3,1 ГрафитGraphite 1,5-3,11,5-3,1 Дисульфид молибденаMolybdenum disulfide 1,6-1,71.6-1.7 ЖелезоIron остальноеrest

Кроме этого, металлокерамический фрикционный самосмазывающийся материал пропитан 30% спиртовым раствором связующего фенольного порошкообразного СФП-011Л и подвергнут отверждению при температуре 120-160°C, между подошвой и изнашивающей частью установлена прокладка из стали с высокими демпфирующими свойствами, толщиной (0,1-6) мм, со сквозными отверстиями, выполненными соосно с глухими отверстиями подошвы и сквозными ступенчатыми отверстиями в стальной планке, монтажные отверстия подошвы для монтажа стальной планки горячей клепкой имеют фаски, стальные цилиндры, выполнены из стали с высокими демпфирующими свойствами, высотой (3-26) мм, подошва имеет сквозные отверстия равные по диаметру и соосные со сквозными отверстиями в стальных планках с установленными фрикционными элементами, в которые впрессованы стальные цилиндры, заходящие в сквозные отверстие стальных планок до контакта с фрикционными элементами, предел прочности фрикционного элемента на срез равен не менее 80 МПа, предел прочности фрикционного элемента на сжатие равен не менее 230 МПа, стальная планка состоит из отдельных элементов высотой - 50 мм, шириной - 40 мм, длиной (300-900) мм, прокладка из высокодемпфирующей стали выполнена многослойной.In addition, the ceramic-metal friction self-lubricating material is impregnated with a 30% alcohol solution of the phenolic powder binder SFP-011L and cured at a temperature of 120-160 ° C, a gasket made of steel with high damping properties and a thickness of 0.1-6 is installed between the sole and the wearing part ) mm, with through holes made coaxially with blind holes of the sole and through step holes in the steel strip, mounting holes of the sole for mounting the steel strip with hot riveting have a chamfer and, steel cylinders are made of steel with high damping properties, height (3-26) mm, the sole has through holes equal in diameter and coaxial with through holes in steel bars with installed friction elements into which steel cylinders are pressed into the through the hole of the steel strips before contact with the friction elements, the tensile strength of the friction element at a slice is at least 80 MPa, the compressive strength of the friction element is at least 230 MPa, the steel bar consists of elements with a height of 50 mm, a width of 40 mm, a length of (300-900) mm, the gasket of high-damping steel is multilayer.

Уровень шума при торможении вагонов на сортировочных горках определяются не только динамическими характеристиками упругой системы вагонных замедлителей, но и условиями контакта тормозной шины с ободом колеса железнодорожного вагона, которые в большей степени зависит от материала тормозной шины его элементного состава, структуры и физико-механических свойств. При торможении вагонов на сортировочных горках шум имеют широкий спектр частот от 200 до 6500 Гц. Авторами установлено, что в этом спектре имеются всплески разной интенсивности в области 600-800 и 3000-4000 Гц. Именно на снижении интенсивности шумов в данных диапазонах частот и направлено предлагаемое техническое решение. Определены оптимальные размеры фрикционных элементов, высота и диаметр. Оптимизацию проводили из условия: контактная площадь шины, занимаемая фрикционными элементами, должна быть максимальной, при сохранении достаточной прочности самой тормозной шины и обеспечение длительного срока эксплуатации. Исходя из этих условий, фрикционные элементы должны выполняться в форме цилиндра, высотой 10-30 мм и диаметром 5-40 мм. Изготовление фрикционного элемента высотой менее 10 мм и диаметром менее 5 мм экономически не целесообразно, превышение высоты фрикционного элемента более 30 мм и диаметра более 40 мм делают шину не жесткой, что приводит к интенсивному износу и повышению вибрации при торможении, что не безопасно для работы вагонного замедлителя.The noise level during braking of cars on sorting hills is determined not only by the dynamic characteristics of the elastic system of car moderators, but also by the conditions of contact of the brake tire with the wheel rim of the railway carriage, which is more dependent on the material of the brake tire of its elemental composition, structure, and physicomechanical properties. When braking cars on sorting slides, noise has a wide range of frequencies from 200 to 6500 Hz. The authors found that in this spectrum there are bursts of different intensities in the range of 600-800 and 3000-4000 Hz. It is to reduce the intensity of noise in these frequency ranges that the proposed technical solution is directed. The optimal sizes of friction elements, height and diameter are determined. Optimization was carried out from the condition: the contact area of the tire occupied by the friction elements should be maximum, while maintaining the sufficient strength of the brake tire itself and ensuring a long service life. Based on these conditions, friction elements should be made in the form of a cylinder with a height of 10-30 mm and a diameter of 5-40 mm. The manufacture of a friction element with a height of less than 10 mm and a diameter of less than 5 mm is not economically feasible; exceeding the height of the friction element of more than 30 mm and a diameter of more than 40 mm makes the tire not rigid, which leads to intensive wear and increased vibration during braking, which is not safe for carriage moderator.

Снижения уровня шума достигается за счет изменения условий взаимодействий в контактной зоне системе «шина-обод вагонного колеса», основным механизмом износа становится абразивный. Такой механизм реализуется не только в контакте с фрикционными элементами, но и частично в контакте с контактной поверхностью из стали 50ХГ. При этом данный механизм реализуется практически на всей площади тормозной шины, при этом снижается износ тормозной шины, сохраняется высокий коэффициент трения и повышается его стабильность. Для получения высокого и стабильного коэффициента трения в пределах 0,4-0,6 и высокой износостойкости фрикционного элемента, материал должен иметь следующие значения параметров физико-механических свойств: открытая пористость 16-20%, твердость по Бринеллю 50-120 НВ, плотность 5,15-5,85 г/см³. Данные параметры были оптимизированы технологическими режимами спекания фрикционного элемента. Снижение указанных параметров до значений, которые нижеуказанных величин, приводит к снижению износостойкости фрикционного элемента, а увеличение данных параметров до параметров, которые выше указанных величин, получаем материал с нестабильным и не высоким коэффициентом трения. Фрикционный элемент изготавливается методом спекания из смеси порошков содержащего никель, медь, барит, окись алюминия, барит, графит, дисульфид молибдена и железо.Noise reduction is achieved by changing the conditions of interactions in the contact zone of the “tire-rim of the wagon wheel” system; the abrasive becomes the main wear mechanism. Such a mechanism is realized not only in contact with friction elements, but also partially in contact with the contact surface of 50KhG steel. Moreover, this mechanism is implemented on almost the entire area of the brake tire, while the wear of the brake tire is reduced, a high coefficient of friction is maintained and its stability is increased. To obtain a high and stable coefficient of friction in the range of 0.4-0.6 and high wear resistance of the friction element, the material should have the following values of the parameters of physical and mechanical properties: open porosity of 16-20%, Brinell hardness of 50-120 HB, density 5 15-5.85 g / cm ³ . These parameters were optimized by the technological modes of sintering of the friction element. Reducing these parameters to values that are below the values leads to a decrease in the wear resistance of the friction element, and increasing these parameters to parameters that are higher than the specified values, we obtain a material with an unstable and low friction coefficient. The friction element is made by sintering from a mixture of powders containing nickel, copper, barite, alumina, barite, graphite, molybdenum disulfide and iron.

Дальнейшее понижение уровня шумового загрязнения при работе вагонных замедлителей достигается пропиткой металлокерамического фрикционного самосмазывающегося материала 30% спиртовым раствором связующего фенольного порошкообразного СФП-011Л и подвергнут отверждению при температуре 120-160°C.A further decrease in the level of noise pollution during the operation of car moderators is achieved by impregnation of the ceramic-metal friction self-lubricating material with a 30% alcohol solution of phenolic powder binder SFP-011L and is cured at a temperature of 120-160 ° C.

Отвержденная связующее фенольное порошкообразное находясь в порах фрикционного элемента, при трении попадает на контактную поверхность из стали 50ХГ тормозной шины, снижая долю адгезионного механизма разрушения данной поверхности, доминирующим механизмом становится абразивный. Об этом свидетельствует снижение уровня шума при торможении, отсутствие на стальной части поверхности шины очагов прижогов и микротрещин. Увеличение доли абразивного износа шины приводит к более стабильному коэффициенту трения.When cured, phenolic powder binder being in the pores of the friction element, during friction, it enters the contact surface of the brake tire 50XG steel, reducing the proportion of the adhesive mechanism of destruction of this surface, the abrasive becomes the dominant mechanism. This is evidenced by a decrease in the level of noise during braking, the absence on the steel part of the surface of the tire of foci of burns and microcracks. An increase in the share of tire abrasion leads to a more stable coefficient of friction.

Установка между подошвой и тормозной балкой прокладки из стали с высокими демпфирующими свойствами, толщиной (0,1-6) мм, обладающей высоким уровнем демпфирующей способности в диапазонах амплитуд упругой деформации материала, позволяет дополнительно снизить уровень шума и повысить жесткость крепления тормозной шины к балке вагонного замедлителя. Демпфирующая сталь обладает высокими механическими свойствами, что позволяет сохранять высокую динамическую жесткость крепления тормозной шины и вагонного замедлителя в целом и использовать ее для изготовления цилиндров, которые впрессовываются с заходом в глухое отверстие в подошве. Установка в сквозные отверстия в стальных планок равных по диаметру и соосных с глухими отверстиями подошвы или сквозными отверстиями подошвы стальных цилиндров, заходящих в сквозные отверстия подошвы до контакта с установленными фрикционными элементами позволяет минимизировать вариант среза крепежных элементов, экономить дорогостоящий материал фрикционных элементов и сделать шину более технологичной так как фрикционные элементы изготавливаются одного типа размера. Прокладки и стальные цилиндры изготавливались из высоко демпфирующей стали 01Ю5Т и высокодемпфирующей стали 16ХМТЮБ-ВИ.Installation between a sole and a brake beam of a gasket made of steel with high damping properties, a thickness of (0.1-6) mm, having a high level of damping ability in the ranges of amplitudes of elastic deformation of the material, can further reduce the noise level and increase the rigidity of the brake tire to the carriage beam moderator. Damping steel has high mechanical properties, which allows you to maintain high dynamic stiffness of the fastening of the brake tire and the car retarder as a whole and use it for the manufacture of cylinders that are pressed into the blind hole in the sole. The installation of through-holes in steel strips of equal diameter and coaxial with blind holes of the sole or through holes of the sole of the steel cylinders that go into the through holes of the sole before contact with the installed friction elements allows you to minimize the option of cutting fasteners, save expensive material of friction elements and make the tire more technological as friction elements are made of the same type of size. Gaskets and steel cylinders were made of high damping steel 01YU5T and high damping steel 16KhMTYUB-VI.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами. На фиг. 1 показана шина тормозная вагонного замедлителя восстановленная, на фиг. 2 сечение А-А тормозной шины фиг. 1 вариант прокладка установлена между подошвой и тормозной балкой, на фиг. 3 сечение Б-Б тормозной шины фиг. 1 вариант прокладка установлена между подошвой и тормозной балкой, фиг. 4 сечение В-В тормозной шины фиг. 1 вариант прокладка установлена между подошвой и тормозной балкой, фиг. 5 сечение А-А тормозной шины фиг. 1 вариант прокладка установлена между подошвой и тормозной балкой и подошвой и изнашиваемой частью, фиг. 6 сечение Б-Б тормозной шины фиг. 1 вариант прокладка установлена между подошвой и тормозной балкой и подошвой и изнашиваемой частью, фиг. 7 сечение В-В тормозной шины фиг. 1 вариант прокладка установлена между подошвой и тормозной балкой и подошвой и изнашиваемой частью, фиг. 8 сечение А-А тормозной шины фиг. 1 вариант прокладка установлена между подошвой и тормозной балкой, подошва имеет сквозные отверстия равные по диаметру и соосные со сквозными отверстиями в стальных планках с установленными фрикционными элементами, в которые впрессованы стальные цилиндры, заходящие в сквозные отверстие стальных планок до контакта с фрикционными элементами, фиг. 9 сечение А-А тормозной шины фиг. 1 вариант прокладка установлена между подошвой и тормозной балкой и подошвой и изнашиваемой частью, подошва имеет сквозные отверстия равные по диаметру и соосные со сквозными отверстиями в стальных планках с установленными фрикционными элементами, в которые впрессованы стальные цилиндры, заходящие в сквозные отверстие стальных планок до контакта с фрикционными элементами.The proposed technical solution is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a retreaded tire of a car retarder; FIG. 2, section AA of the brake tire of FIG. 1, a gasket is installed between the sole and the brake beam, in FIG. 3 section BB of the brake tire of FIG. 1, a gasket is installed between the sole and the brake beam, FIG. 4, section BB of the brake tire of FIG. 1, a gasket is installed between the sole and the brake beam, FIG. 5, section AA of the brake tire of FIG. 1, a gasket is installed between the sole and the brake beam and the sole and the wearing part, FIG. 6 section BB of the brake tire of FIG. 1, a gasket is installed between the sole and the brake beam and the sole and the wearing part, FIG. 7, section BB of the brake tire of FIG. 1, a gasket is installed between the sole and the brake beam and the sole and the wearing part, FIG. 8, section AA of the brake tire of FIG. 1, a gasket is installed between the sole and the brake beam, the sole has through holes equal in diameter and coaxial with through holes in the steel bars with installed friction elements, into which steel cylinders are pressed into the through holes of the steel bars before contact with the friction elements, FIG. 9, section AA of the brake tire of FIG. 1 option, the gasket is installed between the sole and the brake beam and the sole and the wearing part, the sole has through holes equal in diameter and coaxial with through holes in the steel bars with installed friction elements into which steel cylinders are pressed into the through holes of the steel bars before contact with frictional elements.

Шина тормозная восстановленная состоит: из горячекатаного профиля Г-образной формы из стали 50ХГ, имеющего подошву 1 с выполненными монтажными сквозными и глухими отверстиями и установленной прокладкой 2 из высокодемпфирующей стали 16ХМТЮБ-ВИ толщиной 0,1-6,0 мм со стороны обращенной к балке вагонного замедлителя (на фиг. не показана); изнашиваемую часть в виде стальных планок 3 высотой - 50 мм, шириной - 40 мм, длиной (300-900) мм, с выполненными сквозными ступенчатыми отверстия для монтажа к подошве 1, сквозные и глухие отверстия с установленными фрикционными элементами 4 и стальными цилиндрами 5. Фрикционные элементы 4 выполнены в форме цилиндра высотой 10-30 мм, диаметром 5,0-40,0 мм, из металлокерамического фрикционного самосмазывающегося материала, имеющего открытую пористость (16-20)%, твердость по Бринеллю 50-120 НВ5,0/1226/10, плотность 5,55-6,05 г/см³, коэффициент трения 0,4-0,6, содержащего: никель, медь, барит, окись алюминия, графит, дисульфид молибдена и железо, пропитанного раствором связующего фенольного порошкообразного, имеют предел прочности на срез равный не менее 80 МПа и предел прочности на сжатие равный не менее 230 МПа, запрессованы в отверстия, выполненные в изнашиваемой части шины с усилием 14-15 кН/см². Цилиндры 5, выполнены высотой (3-26) мм, из стали 16ХМТЮБ-ВИ обладающей высокими демпфирующими свойствами, впрессованы в глухие или сквозные отверстиями подошвы 1, заходят в сквозные отверстия стальных планок 3, выполненные равными по диаметру и соосными с отверстиями подошвы 1, до контакта с установленными в стальных планках 3 фрикционными элементами 4. Монтаж стальной планки 3 к подошве 1 проведен горячей клепкой.The retreaded brake tire consists of: a hot-rolled L-shaped section made of 50KhG steel, having a sole 1 with mounting holes made through and blind, and an installed gasket 2 made of 16KhMTYUB-VI high-damping steel with a thickness of 0.1-6.0 mm from the side facing the beam car moderator (not shown in FIG.); the wearing part in the form of steel strips 3 with a height of 50 mm, a width of 40 mm, a length of (300-900) mm, with through step holes made for mounting to the sole 1, through and blind holes with installed friction elements 4 and steel cylinders 5. Friction elements 4 are made in the form of a cylinder with a height of 10-30 mm, a diameter of 5.0-40.0 mm, of a ceramic-metal friction self-lubricating material having an open porosity of (16-20)%, Brinell hardness 50-120 HB5,0 / 1226 / 10, density 5.55-6.05 g / cm ³ , coefficient of friction 0.4-0.6, containing: nick spruce, copper, barite, alumina, graphite, molybdenum disulfide and iron impregnated with a solution of phenolic powder binder have a shear strength of at least 80 MPa and a compressive strength of at least 230 MPa, pressed into holes made in wear parts of the tire with a force of 14-15 kN / cm ² . Cylinders 5, made of height (3-26) mm, made of steel 16KhMTYUB-VI with high damping properties, are pressed into blind or through holes of the sole 1, go into the through holes of steel strips 3, made equal in diameter and coaxial with the holes of the sole 1, until contact with the friction elements 4 installed in the steel strips 3. The steel strip 3 is mounted to the sole 1 by hot riveting.

Исследования шумовых характеристик проводились в составе вагонного замедлителя КЗ-5пк на механизированной сортировочной горке Южно-Уральской Железной Дороге. Опытная партия тормозных шин, изготавливалась на Инструментально Механическом Заводе в Комсомольске-на-Амуре.Studies of noise characteristics were carried out as part of the KZ-5pk car moderator on a mechanized sorting slide of the South Ural Railway. An experimental batch of brake tires was manufactured at the Instrument Mechanical Plant in Komsomolsk-on-Amur.

Claims

1. The tire of a car retarder brake, retreaded, characterized in that it has a L-shaped profile, a sole with mounting through and blind holes, a wearing part in the form of steel strips having through stepped holes for mounting to the sole, through and blind holes with installed friction elements where the holes of the step of a smaller diameter are equal in diameter and are aligned with the holes of the sole for mounting to the wearing part, and a friction element is pressed into the hole of the step of a larger diameter, through The holes in the steel strips are equal in diameter and are aligned with the blind holes of the sole, into which steel cylinders are pressed into the through holes of the steel strips until they come in contact with the installed friction elements, the steel strip is mounted to the sole by hot riveting, a gasket is installed between the sole and the brake beam made of steel with high damping properties, 0.1-6 mm thick, with through holes made coaxially with mounting holes for mounting to the beam, friction elements are pressed into the holes made in the wear part of the tire with a force of 14-15 kN / cm ² are made in the form of a cylinder 10-30 mm high, 5.0-40.0 mm in diameter, of a ceramic-metal friction self-lubricating material impregnated with a phenolic powder binder solution having open porosity 16-20%, Brinell hardness 50-120 HB5.0 / 1226/10, density 5.55-6.05 g / cm ³ , friction coefficient 0.4-0.6, containing: nickel, copper, barite, aluminum oxide, graphite, molybdenum disulfide and iron, with the following content of components, mass. %:

nickel 2.0-2.2 copper 2.5-2.6 barite 6.0-6.1 alumina 1,5-3,1 graphite 1,5-3,1 molybdenum disulfide 1.6-1.7

iron rest

2. The brake tire according to claim 1, characterized in that the cermet friction self-lubricating material is impregnated with a 30% alcohol solution of phenolic powder binder SFP-011L and cured at a temperature of 120-160 ° C.

3. The brake tire according to claim 1, characterized in that between the sole and the wearing part there is a gasket made of steel with high damping properties, a thickness of 0.1-6 mm, with through holes made coaxially with the blind holes of the sole and through step openings in steel bar.

4. The brake tire according to claim 1, characterized in that the mounting holes of the sole for mounting the steel strip with hot riveting have chamfers.

5. The brake tire according to claim 1, characterized in that the steel cylinders are made of steel with high damping properties, 3-26 mm high.

6. The brake tire according to claim 1, characterized in that the sole has through holes equal in diameter and coaxial with through holes in steel bars with installed friction elements, into which steel cylinders are pressed into the through holes of steel bars before contact with friction elements.

7. The brake tire according to claim 1, characterized in that the tensile strength of the friction element to shear is at least 80 MPa.

8. The brake tire according to claim 1, characterized in that the tensile strength of the friction element in compression is at least 230 MPa.

9. The retreaded brake tire according to claim 1, characterized in that the steel bar consists of individual elements with a height of 50 mm, a width of 40 mm, and a length of 300-900 mm.

10. The brake tire according to claim 1, characterized in that the gasket of high-damping steel is multilayer.