RU2188347C1

RU2188347C1 - Brake shoe designed mainly for railway vehicles

Info

Publication number: RU2188347C1
Application number: RU2001113414A
Authority: RU
Inventors: А.И. Ворончихин; И.А. Налев; В.Н. Бычков; Л.А. Вуколов; В.В. Крылов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов"
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-08-27

Abstract

FIELD: transport engineering; railway vehicle brakes. SUBSTANCE: proposed brake shoe has metal wire frame, friction part consisting of three inserts secured on frame, and arranged lengthwise the shoe and covering entire area of cross- section of shoe wearable layer. One of inserts is hard, furnished with hole for cotter made of cast iron and arranged in central part of shoe. Two other inserts are made of composite friction material and are placed at both edges of hard insert. EFFECT: increased service life of wheels, improved efficiency of braking if water gets into friction zone and enhanced reliability of shoes. 1 dwg

Description

Изобретение относится к тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам, преимущественно железнодорожного подвижного состава. The invention relates to brake devices, namely to brake pads, mainly railway rolling stock.

Известны чугунные тормозные железнодорожные колодки, в том числе с металлическим каркасом, выпускаемые по ГОСТ 1205-73. Known cast-iron brake rail pads, including those with a metal frame, manufactured according to GOST 1205-73.

Указанные колодки оказывают положительное воздействие на поверхность качения колеса, сберегают колесо, однако они не обеспечивают высокий коэффициент трения, имеют недостаточную износостойкость, имеют большой (до 16 кг) вес, требуют больших усилий нажатия рычажной передачи при торможении, не обеспечивают бесшумного и плавного торможения поезда, кроме того, имеют высокую стоимость. These pads have a positive effect on the rolling surface of the wheel, save the wheel, but they do not provide a high coefficient of friction, have insufficient wear resistance, have a large (up to 16 kg) weight, require large efforts to press the lever gear when braking, and do not provide silent and smooth braking of the train also have a high cost.

Известное техническое решение используется по тому же назначению, что и заявляемое и имеет общий с ним существенный признак "тормозная колодка". A well-known technical solution is used for the same purpose as the claimed one and has a common essential attribute “brake shoe” with it.

Известна чугунная тормозная колодка по патенту Российском Федерации 2040361 (МПК В 22 D 19/02, 1995 г.). Колодка состоит из металлического каркаса - спинки, расположенной на нерабочей поверхности, и тела, на рабочей поверхности которого расположены чередующиеся по длине колодки участки серого, белого и половинчатого чугунов. Концы колодки выполнены из серого чугуна, а участки белого расположены внутри половинчатого чугунов. Known cast-iron brake shoe according to the patent of the Russian Federation 2040361 (IPC B 22 D 19/02, 1995). The block consists of a metal frame - a back, located on a non-working surface, and a body, on the working surface of which there are sections of gray, white and half cast irons alternating along the length of the block. The ends of the pads are made of gray cast iron, and sections of white are located inside the half cast iron.

Известные колодки имеют достаточно высокую износостойкость, но недостаточно снижают повреждения поверхности катания колес и имеют малый срок службы. Known pads have a sufficiently high wear resistance, but not enough to reduce damage to the surface of the wheels and have a short service life.

Известное техническое решение используется по тому же назначению, что и заявляемое и имеет общие с ним существенные признаки "тормозная колодка" и "металлический каркас". A well-known technical solution is used for the same purpose as the claimed one and has common essential features with it "brake shoe" and "metal frame".

Известна колодка железнодорожного транспортного средства до авторскому свидетельству СССР 518403 (МПК В 61 Н 7/02, 1976 г.), состоящая из фрикционного материала и металлического каркаса. Металлический каркас представляет собой тыльник, выполненный в виде впрессованных во фрикционный материал по периметру колодки двух замкнутых рамок, внутренние части которых взаимно перекрыты и отогнуты наружу тыльной части колодки, образуя ушко для пропуска чеки. Тыльник снабжен металлической сеткой или перфорированной жестью, впрессованными во фрикционный материал. The block of a railway vehicle is known until the USSR copyright certificate 518403 (IPC B 61 H 7/02, 1976), consisting of friction material and a metal frame. The metal frame is a back made in the form of two closed frames pressed into the friction material along the perimeter of the block, the internal parts of which are mutually overlapped and bent outward of the back of the block, forming an eyelet for passing checks. The back plate is equipped with a metal mesh or perforated plate pressed into the friction material.

Колодки по авторскому свидетельству 518403 имеют по сравнению с чугунными колодками большой срок службы и невысокую стоимость, однако они имеют следующие недостатки: термические трещины на поверхности качения колес; неравномерный износ поверхности качения колес; повреждение поверхности качения колес при скольжении без вращения ("юзе") колес; повышенный износ поверхности качения колес; наволакивание (переход) металла с колеса на поверхность трения тормозной колодки; снижение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения при плохих погодных условиях (см. Б.А. Ширяев, Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов, М., Химия, 1982 г., с.9). Pads according to copyright certificate 518403 have a longer service life and low cost compared to cast-iron pads, however they have the following disadvantages: thermal cracks on the rolling surface of the wheels; uneven wear of the rolling surface of the wheels; damage to the rolling surface of the wheels when sliding without rotation ("use") of the wheels; increased wear of the rolling surface of the wheels; enveloping (transition) of metal from the wheel to the friction surface of the brake pads; decrease in brake efficiency of pads when water enters the friction zone under bad weather conditions (see B. A. Shiryaev, Production of brake pads from composite materials for railway cars, M., Chemistry, 1982, p. 9).

Существенный признак аналога "фрикционный материал" является общими с существенными признаками заявляемой колодки. An essential feature of the analogue "friction material" is common with the essential features of the inventive pads.

Наиболее близким аналогом заявляемой колодки является тормозная колодка по авторскому свидетельству СССР 159186 (МПК B 61 h, 1963 г.). Тормозная колодка содержит пару твердых вставок на фрикционной части, симметрично расположенных относительно горизонтальной оси колодки и перекрывающих ее фрикционную часть по всей ширине. The closest analogue of the claimed shoe is a brake shoe according to the USSR copyright certificate 159186 (IPC B 61 h, 1963). The brake shoe contains a pair of solid inserts on the friction part, symmetrically located relative to the horizontal axis of the shoe and overlapping its friction part across the entire width.

Согласно цели, решаемой данным авторским свидетельством, материал вставок увеличивает эффективность взаимодействия колодок с ободом колеса при попадании воды в зону трения (дождь, снег). Однако вставки удерживаются в композиционном фрикционном материале за счет сил трения и сцепления между контактирующими между собой поверхностями вставок и фрикционного материала. Крепление композиционного фрикционного материала с твердыми вставками обеспечивается в процессе изготовления тормозной колодки за счет приформовывания композиционного фрикционного материала при повышенной температуре и давлении к твердым вставкам в специальных пресс-формах и адгезии между поверхностями за счет наличия во фрикционном композиционном материале органических связующих - каучуков и/или смол. Конструкция указанных колодок не обеспечивает требуемой надежности при эксплуатации, так как при длительных и экстренных торможениях, особенно в жаркую погоду, происходит интенсивная передача тепла из зоны трения на поверхность твердых вставок, тем более, что вставки имеют более высокую теплопроводность, вследствие чего температура композиционного материала на поверхностях, контактирующих с твердыми вставками резко возрастает и происходит выгорание и расплавление органических материалов, включая связующее, в связи с чем крепление вставок ослабевает и они перестают выполнять свое назначение. Указанные колодки не уменьшают и присущие композиционным колодкам неравномерный износ вследствие повреждения поверхности катания колес за счет образования термических трещин, ползунов и наваров, повышенный износ (прокат) поверхности колеса. Данные колодки имеют цельнометаллический каркас, вследствие чего при вибрациях, возникающих в тормозном узле в процессе эксплуатации возможны случаи не только выпадания твердых вставок из колодки вследствие ослабления их крепления с фрикционным композиционным материалом, но и отрыв фрикционной композиционной части колодки от цельнометаллического каркаса. According to the goal solved by this copyright certificate, the material of the inserts increases the effectiveness of the interaction of the pads with the wheel rim when water enters the friction zone (rain, snow). However, the inserts are held in the composite friction material due to friction and adhesion between the contact surfaces of the inserts and the friction material. The fastening of composite friction material with solid inserts is ensured during the manufacture of the brake pads by molding the composite friction material at elevated temperature and pressure to solid inserts in special molds and adhesion between surfaces due to the presence of organic binders in the friction composite material - rubbers and / or pitches. The design of these pads does not provide the required reliability during operation, since during prolonged and emergency braking, especially in hot weather, intense heat transfer occurs from the friction zone to the surface of solid inserts, especially since the inserts have higher thermal conductivity, as a result of which the temperature of the composite material on surfaces in contact with solid inserts increases sharply and there is a burnout and fusion of organic materials, including a binder, in connection with which the fastening in tavok weakens and they no longer serve its purpose. These pads do not reduce the uneven wear inherent to composite pads due to damage to the surface of the wheels due to the formation of thermal cracks, sliders and fat, increased wear (rolling) of the wheel surface. These pads have an all-metal frame, as a result of which vibrations occurring in the brake unit during operation can cause not only the solid inserts to fall out of the block due to the weakening of their attachment with the friction composite material, but also the tear of the friction composite part of the block from the all-metal frame.

Существенные признаки наиболее близкого аналога "твердые вставки, перекрывающие колодку по всей ее ширине" и "фрикционная часть" являются общими с существенными признаками заявляемой колодки. The essential features of the closest analogue are “solid inserts covering the block over its entire width” and the “friction part” are common with the essential features of the inventive block.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая тормозная колодка, является повышение ресурса эксплуатации колес путем сохранения поверхности катания колес за счет уменьшения появления в ней и исправления термических трещин, ползунов и наваров, вызванных применением композиционных материалов, повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения, повышение надежности конструкции колодок. The problem to which the claimed brake shoe is aimed is to increase the service life of the wheels by preserving the surface of the wheels by reducing the appearance in it and correcting thermal cracks, sliders and welds caused by the use of composite materials, increasing the brake efficiency of the pads when water enters the friction zone improving the reliability of the design of pads.

Поставленную задачу решает тормозная колодка, преимущественно железнодорожного транспортного средства. Колодка содержит в качестве металлического каркаса проволочный каркас. Фрикционная часть колодки содержит закрепленные на каркасе три вставки, расположенные по длине колодки и перекрывающие всю площадь поперечного сечения изнашиваемого слоя колодки. Одна твердая вставка расположена в центральной части колодки, снабжена отверстием под чеку и ее изнашиваемый слой выполнен из чугуна. Две вставки выполнены из композиционного фрикционного материала и расположены по обоим краям твердой вставки. The problem is solved by the brake pad, mainly of a railway vehicle. The block contains a wire frame as a metal frame. The friction part of the block contains three inserts fixed to the frame located along the length of the block and covering the entire cross-sectional area of the wear layer of the block. One solid insert is located in the central part of the block, provided with a hole for the pin, and its wear layer is made of cast iron. Two inserts are made of composite friction material and are located on both edges of the solid insert.

Существенные признаки заявляемой колодки "проволочный каркас", "фрикционная часть колодки состоит из трех вставок, расположенных по длине колодки", "три вставки перекрывают всю площадь поперечного сечения изнашиваемого слоя колодки", "вставки закреплены на каркасе", "одна вставка представляет собой твердую вставку с отверстием под чеку и изнашиваемым слоем из чугуна", "две вставки из композиционного фрикционного материала, расположенные по обоим краям твердой вставки" являются отличительными от существенных признаков наиболее близкого аналога. The essential features of the claimed block are “wire frame”, “the friction part of the block consists of three inserts located along the length of the block”, “three inserts cover the entire cross-sectional area of the wear layer of the block”, “the inserts are mounted on the frame”, “one insert is a solid an insert with a pin hole and a wear layer made of cast iron "," two inserts of composite friction material located on both edges of the solid insert "are distinguishing from the essential features of the closest tax.

В качестве чугуна для изготовления твердой вставки могут использоваться любые марки чугуна, при этом наибольший эффект достигается при использовании фосфористого чугуна. Any grade of cast iron can be used as cast iron for the manufacture of a solid insert, while the greatest effect is achieved using phosphor cast iron.

Состав композиционного фрикционного материала, а также величина изнашиваемого слоя, определяются назначением и условиями эксплуатации колодок. The composition of the composite friction material, as well as the size of the wear layer, are determined by the purpose and operating conditions of the pads.

На чертеже представлена заявляемая тормозная колодка, где 1 - твердая вставка из чугуна с отверстием под чеку, 2 - вставки из композиционного материала и 3 - проволочный каркас. The drawing shows the inventive brake shoe, where 1 is a solid insert made of cast iron with a hole for the pin, 2 is an insert made of composite material and 3 is a wire frame.

Предлагаемая конструкция тормозной колодки позволяет обеспечить надежность эксплуатации колодок за счет обеспечения крепления каждой из вставок фрикционной части колодок на проволочном каркасе, а также обеспечить рациональное соотношение рабочей поверхности трения твердых и композиционных вставок фрикционной части колодки, позволяющее повысить ресурс работы колес за счет снижения повышенного и неравномерного износа колес, имеющего место при эксплуатации композиционных колодок, вследствие уменьшения термических трещин на поверхности качения колес, уменьшения повреждения колес при скольжении без вращения ("юзе") колес (ползуны, навары), уменьшения наволакивания (перехода) металла с колеса на поверхность трения тормозной колодки, а также повысить тормозную эффективность колодок при попадании воды в зону трения (дождь, снег). Уменьшение термических трещин на поверхности качения колес, ползунов и наваров обеспечивается не только за счет уменьшения поверхности композиционной части рабочей фрикционной поверхности тормозной колодки, но и за счет заглаживания этих трещин, ползунов и наваров твердыми вставками и заполнения при расплавлении материалом твердых вставок в случае их выполнения из фосфористого чугуна. Повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения (дождь, снег) обеспечивается за счет применения твердых вставок с рациональной рабочей поверхностью и достижением необходимого усилия нажатия при торможении за счет надежного и гарантированного крепления твердых вставок на проволочном каркасе. Композиционные фрикционные вставки колодки закреплены на проволочном каркасе, что снижает возможность их отрыва при вибрациях, возникающих в тормозном узле при эксплуатации. The proposed design of the brake pads allows you to ensure the reliability of the pads by securing each of the inserts of the friction part of the pads on the wire frame, as well as to ensure a rational ratio of the friction surface of the solid and composite inserts of the friction part of the pads, which allows to increase the service life of the wheels by reducing the increased and uneven wheel wear occurring during the operation of composite pads due to the reduction of thermal cracks on top wheel rolling, reducing damage to the wheels when sliding (“slide”) wheels (sliders, navars) without rolling (decreasing) metal from the wheel to the friction surface of the brake shoe, and also to increase the brake efficiency of the shoes when water enters the friction zone ( rain, snow). The reduction of thermal cracks on the rolling surface of wheels, sliders and broths is ensured not only by reducing the surface of the composite part of the working friction surface of the brake pads, but also by smoothing out these cracks, sliders and welds with solid inserts and filling solid inserts when melted with the material if they are made from phosphorous cast iron. The increase in the brake efficiency of pads when water enters the friction zone (rain, snow) is ensured by the use of solid inserts with a rational working surface and the achievement of the necessary pressing force when braking due to the reliable and guaranteed fastening of solid inserts on the wire frame. Composite friction pad inserts are mounted on a wire frame, which reduces the possibility of their detachment during vibrations that occur in the brake assembly during operation.

Claims

A brake shoe of a predominantly railway vehicle containing a metal frame, a friction part and solid inserts, characterized in that the shoe contains a wire frame as a metal frame, and the friction part of the shoe contains three inserts mounted on the frame, located along the length of the shoe, covering the entire transverse area sections of the wear layer of the shoe, and one solid insert is located in the central part of the shoe, equipped with a hole for the pin and its wear sl Oh made of cast iron, and two inserts are made of composite friction material and are located on both edges of the solid insert.