RU219311U1 - Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства - Google Patents

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава, например колодкам пассажирских и грузовых вагонов, электропоездов, метрополитена и т.д. Задачей, на решение которой направлено полезная модель, является повышение безопасности движения железнодорожного движения. Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышение стойкости колодки к ударным термическим нагрузкам при эксплуатации, повышении равномерности распределения термических нагрузок по колодке, увеличение отвода тепла из зоны контакта композитного фрикционного элемента и железнодорожного колеса, в повышении эксплуатационных свойств колодки и железнодорожного колеса. Технический результат достигается тормозной колодкой для железнодорожного транспортного средства, содержащей композиционный фрикционный элемент, металлический каркас, вставки, отличающейся тем, что вставки изготовлены, по меньшей мере, из двух разных металлокерамических фрикционных материалов, с различными фрикционными свойствами, общая доля массы вставок составляет не более 8% от массы колодки. Твердые вставки распределены симметрично относительно оси колодки.

Description

Полезная модель относится к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава, например колодкам пассажирских и грузовых вагонов, электропоездов, метрополитена и т.д.

Известна железнодорожная колодка, включающая полимерный композиционный фрикционный элемент со стальными волокнами, стальные волокна выполнены из низкоуглеродистой стали (Патент RU №2132982).

Недостатком прототипа является недостаточная теплопроводность армированной стальными частицами полимерной матрицы. Частицы (волокна) не соединены между собой, следовательно, не образуют длинных цепочек, по которым происходил бы отвод тепла от поверхности контакта. Кроме этого, стальные волокна, из-за низкой твердости, не оказывают очищающего воздействия на контактную поверхность железнодорожного колеса. При длительных и экстренных торможениях, особенно в жаркую погоду, происходит интенсивная передача тепла из зоны трения на поверхность твердых стальных волокон, вследствие этого температура композиционного материала на поверхностях, контактирующих с твердыми стальными волокнами, резко возрастает и происходит выгорание и расплавление органических материалов, входящих в состав композиционного элемента, включая связующее. Крепление стальных волокон ослабевает, они выпадают из колодки, перестают выполнять свое назначение, повышение прочности полимерной матрицы.

Известна тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержащая композиционный фрикционный элемент, металлический каркас и чугунную вставку, отличающаяся тем, что масса вставки составляет от 8 до 17% массы колодки (Патент RU № 137245).

Недостатком данного технического решения является неравномерность распределения термических и механических нагрузок по колодке, вследствие того, что вставка имеет достаточно большую сконцентрированную массу в одном элементе.

Известна тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержащая композиционный фрикционный элемент, металлический каркас, при этом в композиционном полимерном фрикционном элементе расположены чугунные вставки, разнесенные относительно оси колодки. (Патент RU №67045). Данное техническое решение приято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является неравномерность распределения термических нагрузок по колодке, вследствие того, что вставка имеет достаточно большую сконцентрированную массу в одном элементе, здесь их две, возможен также перегрев твердой вставки и разрушение части композиционного фрикционного элемента вблизи вставок, что приводит к снижению эксплуатационных свойств колодки. Кроме этого чугунные вставки не обеспечивают эффективного удаления продуктов износа из контактной зоны колодки и колеса и залечивания микротермотрещин на поверхности колеса.

Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является повышение безопасности движения железнодорожного движения.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышение стойкости колодки к ударным термическим нагрузкам при эксплуатации, повышении равномерности распределения термических нагрузок по колодке, увеличение отвода тепла из зоны контакта композитного фрикционного элемента и железнодорожного колеса, в повышении эксплуатационных свойств колодки и железнодорожного колеса.

Технический результат достигается тормозной колодкой для железнодорожного транспортного средства, содержащей композиционный фрикционный элемент, металлический каркас, при этом вставки изготовлены, по меньшей мере, из двух разных металлокерамических фрикционных материалов, с различными фрикционными свойствами, общая доля массы вставок составляет не более 8% от массы колодки.

Твердые вставки распределены симметрично относительно оси колодки.

Повышение стойкости колодки к ударным термическим нагрузкам при эксплуатации достигается за счет снижения общей массы вставок не более 8% от массы колодки, оптимальным, симметричном относительно оси колодки, распределении минимальной массы вставок в объеме композиционного фрикционного элемента колодки. Равномерное распределения вставок приводит к снижению термических нагрузок по колодке, увеличение отвода тепла из зоны контакта композитного фрикционного элемента и железнодорожного колеса.

Повышение эксплуатационных свойств колодки и железнодорожного колеса достигается за счет изготовления вставок, по меньшей мере, из двух разных металлокерамических фрикционных материалов, с различными фрикционными свойствами, например: вставками, изготовленными из материала с меньшим коэффициентом трения для полирования и залечивания микротрещин, вставками, изготовленными из материала с большим коэффициентом трения, для очистки контактной поверхности колеса от продуктов износа.

Осуществляют полезную модель следующим образом.

Композиционный фрикционный элемент формируют на металлическом каркасе методом прессования и спекания. Перед формированием фрикционного элемента к каркасу крепят стальную полосу с закрепленными на ней металлокерамическими вставками, полученные ранее методом порошковой металлургии. Вставки располагают симметрично относительно горизонтальной оси колодки.

Однако возможно формирование фрикционного элемента, когда порошковые металлокерамические вставки устанавливаются без закрепления на стальной полосе.

Металлический каркас представляет собой штампованную металлическую полосу, с закрепленной на ней металлической полосой с металлокерамическими вставками.

Фрикционный композиционный элемент изготавливают путем горячего формования из композиции, содержащей полибутадиеновый каучук, вулканизующую группу, порошкообразные наполнители и волокнистые наполнители. Порошкообразные наполнители (углеродсодержащие, содержащие окись алюминия, баритсодержащие и другие) придают изделию необходимые фрикционно-износные и физико-механические свойства. В качестве волокнистых наполнителей применяют минеральные волокна, например базальтовое волокно.

Металлокерамические вставки тормозной колодки железнодорожного транспорта, изготавливаются спеканием смеси порошков двух составов на основе железа. Одна смесь содержащая никель-1,5 медь-26, графит ГК-3-0,4, барит-5,0, дисульфид молибдена-0,6, олово - 4,5, графит смазочный-ГС-43,0, окись кремния-2,5, железо – остальное. Вставки данного состава имеют меньший коэффициент трения, обладают в большей степени полирующим, залечивающим эффектом. Второй состав смеси содержит мас.%: никель-1,5, медь-2,2, графит-1,3, оксид алюминия-2,5, барит-5,6, остальное - железо. Вставки данного состава имеют коэффициент трения больше, и обладают зачищающим эффектом.

Конкретным примером заявляемой полезной модели является колодка, тормозная. Общая доля массы вставок составляет ≈0,37кг; масса колодки ≈5,0 кг. Общая доля массы вставок, составляет не более 8% массы. Вставки выполнены в виде пластин высотой 30 мм. Количество вставок 8. Вставки (по 4 штуки) выполнены из материалов, имеющих различный коэффициент трения.

Колодка может иметь другое количество вставок. Оптимальное количество вставок определяется с учетом условий эксплуатации колодок. Симметричное размещение вставок по всему объему полимерного фрикционного композита, обеспечивают повышение прочности и теплопроводности композитного фрикционного элемента, повышение стойкости колодки к ударным термическим нагрузкам.

При общей массе вставок более 8% от массы колодки, имеем большее количество вставок, в силу разницы в коэффициентах термического расширения материалов вставки и полимерного композита, возможно образование излишних напряжений в полимерном композите, что снижает износостойкость.

Наличие вставок, изготовленных, по меньшей мере, из двух разных металлокерамических фрикционных материалов, с различными фрикционными свойствами позволяют одновременно зачищать образовавшиеся частицы износа с контактной поверхности колеса, предотвращая их негативное воздействие на процесс изнашивания и залечивать образовавшиеся микротрещины на контактной поверхности колеса, снижая износ колеса и рельсов.

Использование в составе полимерного композита фрикционных вставок с различными фрикционными свойствами, из металлокерамического материала, позволяет повысить износостойкость колодки и снизить износа вагонного колеса.

Claims (2)

1. Тормозная колодка для железнодорожного транспортного средства, содержащая композиционный фрикционный элемент, металлический каркас и несколько твердых вставок, отличающаяся тем, что вставки изготовлены, по меньшей мере, из двух разных металлокерамических фрикционных материалов, с различными фрикционными свойствами, общая доля массы вставок составляет не более 8% от массы колодки.

2. Тормозная колодка по п.1, отличающаяся тем, что твердые вставки распределены симметрично относительно оси колодки.