RU2298499C1

RU2298499C1 - Rail vehicle brake shoe

Info

Publication number: RU2298499C1
Application number: RU2005138481/11A
Authority: RU
Inventors: Антон Владиславович Муртазин (RU); Антон Владиславович Муртазин; Владислав Николаевич Муртазин (RU); Владислав Николаевич Муртазин
Original assignee: Зао "Нпп Тормо"
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-05-10

Abstract

FIELD: railway transport; brake shoes of rolling stock.

SUBSTANCE: proposed brake shoe contains metal wire frame with backing and with hole for cotter in central projection of shoe, and friction part with hard inserts. Insert made of metal in form of rectangle in longitudinal section with side walls over entire length of shoe and with, at least, two bridges from each side from central projection of shoe. Bridges contain fixing cavities for frame fittings, and composite friction element is arranged inside insert. Invention provides increase of braking efficiency of shoe if water or ice gets into friction zone, improves reliability of design of shoes operating in cold climate and frequent application of brakes.

EFFECT: increased service life of wheels.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава.The invention relates to brake devices, namely to brake pads of 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, 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.These pads have a positive effect on the rolling surface of the wheel, however, 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.

Известна тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, включающая композиционный фрикционный элемент (Б.А.Ширяев, Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М.: Химия, 1982 г., с.9).A known brake pad of railway rolling stock, including a composite friction element (B.A. Shiryaev, Production of brake pads from composite materials for railway cars. M: Chemistry, 1982, p. 9).

Существенные признаки аналога "полимерный композиционный фрикционный элемент" совпадают с существенными признаками изобретения.The essential features of the analogue "polymer composite friction element" coincide with the essential features of the invention.

Недостатком вышеназванной тормозной колодки является снижение тормозной эффективности при попадании воды в зону трения при плохих погодных условиях и повышенное обледенение в результате периодических нагревов в процессе торможений и последующих охлаждений до температуры окружающей среды при эксплуатации в условиях холодного климата. В результате обледенения ухудшаются эксплуатационные характеристики колодки вплоть до невозможности осуществить торможение при значительном обледенении.The disadvantage of the aforementioned brake pads is a decrease in braking efficiency when water enters the friction zone under bad weather conditions and increased icing as a result of periodic heating during braking and subsequent cooling to ambient temperature during operation in cold climates. As a result of icing, the performance characteristics of the pads deteriorate, even to the extent that braking is not possible with significant icing.

Аналогом заявляемой колодки является также тормозная колодка, содержащая пару твердых вставок на фрикционной части, симметрично расположенных относительно горизонтальной оси колодки и перекрывающих ее фрикционную часть по всей ширине (А.с. СССР 159186 (МПК B61h, 1963 г.).An analogue of the claimed shoe is also a brake shoe, which 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 (A.S. USSR 159186 (IPC B61h, 1963).

Материал вставок увеличивает эффективность взаимодействия колодок с ободом колеса при попадании воды в зону трения (дождь, снег). Известны недостатки: вставки удерживаются в композиционном фрикционном материале за счет сил трения и сцепления между контактирующими между собой поверхностями вставок и фрикционного материала и изготавливаются путем приформовывания композиционного фрикционного материала при повышенной температуре и давлении к твердым вставкам в специальных пресс-формах. Конструкция указанных колодок не обеспечивает требуемой надежности при эксплуатации, так как при длительных и экстренных торможениях происходит интенсивная передача тепла из зоны трения на поверхность твердых вставок и происходит выгорание и расплавление композиционного материала, окружающего вставку, в связи с чем крепление указанных вставок ослабевает, и они перестают выполнять свое назначение вплоть до выпадения твердых вставок из колодки.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). Known disadvantages: the inserts are held in the composite friction material due to friction and adhesion between the contacting surfaces of the inserts and the friction material and are made by molding the composite friction material at elevated temperature and pressure to solid inserts in special molds. The design of these pads does not provide the required reliability during operation, since during prolonged and emergency braking, intense heat transfer from the friction zone to the surface of the solid inserts occurs and the composite material surrounding the insert burns out and melts, and therefore the fastening of these inserts is weakened, and they cease to fulfill their purpose until the solid inserts fall out of the block.

Наиболее близким аналогом является колодка, содержащая в качестве металлического каркаса проволочный каркас, а фрикционная часть колодки имеет 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 (пат. RU №2188347 C1, 7 F16D 65/06, B61H 1/00, от 15.05.2001).The closest analogue is a block containing a wire frame as a metal frame, and the friction part of the block has 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 (US Pat. RU No. 2188347 C1, 7 F16D 65/06, B61H 1/00, from 05.15.2001).

Недостатком указанной колодки также является наличие области стыка между твердой вставкой из металла в центральной части колодки и композиционной фрикционной частью, расположенной поперек поверхности соприкосновения с ободом колеса. При разогреве металла при торможении возможно отслоение композиционной части колодки.The disadvantage of this block is also the presence of the joint area between the solid metal insert in the central part of the block and the composite friction part located across the contact surface with the wheel rim. When heating the metal during braking, it is possible to peel off the composition of the block.

Существенные признаки наиболее близкого аналога "твердые вставки, перекрывающие колодку по всей ее ширине" и "композиционная 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 “composite 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 или льда в зону трения, увеличения поверхности отвода тепла из указанной зоны, повышение надежности конструкции колодок при эксплуатации в условиях холодного климата и при использовании частых циклов торможений.The problem to which the claimed brake shoe is aimed is to increase the service life of the wheels by preserving the wheel rolling surface by reducing the occurrence 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 or ice gets into friction zone, increasing the surface of heat removal from the specified zone, increasing the reliability of the design of pads during operation in cold climates and when using Vania frequent braking cycles.

Для достижения указанного технического результата в тормозной колодке железнодорожного подвижного состава, включающей металлический проволочный каркас с тыльником и с отверстием под чеку в центральном выступе колодки, фрикционную часть с твердыми вставками, использована вставка, преимущественно из металла, выполненная в виде прямоугольника в продольном сечении с боковыми стенками по всей длине колодки и, по крайней мере, с двумя перемычками с каждой стороны от центрального выступа колодки, содержащими фиксирующие выборки под арматуру каркаса, а композиционный фрикционный элемент расположен внутри вставки.To achieve the specified technical result in the brake shoe of a railway rolling stock, including a metal wire frame with a pin and a pin hole in the central lip of the shoe, a friction part with solid inserts, an insert was used, mainly made of metal, made in the form of a rectangle in longitudinal section with side walls along the entire length of the block and, at least, with two jumpers on each side of the central protrusion of the block, containing fixing samples for fittings at the frame, and the composite friction element is located inside the insert.

Кроме того, колодка может быть с прямоугольными твердыми вставками и перемычками в форме отличной от прямоугольной, например, в виде трапеции с короткой стороной вблизи тыльника, а их высота не превышает величины максимально допустимого износа.In addition, the block may be with solid rectangular inserts and jumpers in a shape different from a rectangular one, for example, in the form of a trapezoid with a short side near the back, and their height does not exceed the maximum allowable wear.

Кроме того, колодка может быть с твердыми вставками, расположенными либо в центральной части колодки и по краям, либо только по краям, либо изготовленными со стенками в виде прямоугольника, расположенными по обе стороны от центрального выступа колодки, а две вставки, выполненные из композиционного фрикционного материала, расположены либо перед твердой вставкой, либо между ними, либо внутри.In addition, the block can be with solid inserts located either in the central part of the block and along the edges, or only along the edges, or made with walls in the form of a rectangle located on both sides of the central protrusion of the block, and two inserts made of composite friction material, located either in front of a solid insert, or between them, or inside.

Существенные признаки заявляемого изобретения "вставка, преимущественно из металла, выполненная в плане в виде прямоугольника в продольном сечении с боковыми стенками по всей длине колодки и, по крайней мере, с двумя перемычками с каждой стороны от центрального выступа колодки, содержащими фиксирующие выборки под арматуру каркаса, а композиционный фрикционный элемент расположен внутри вставки, являются отличительными от признаков прототипа.Salient features of the claimed invention "insert, mainly made of metal, made in plan in the form of a rectangle in longitudinal section with side walls along the entire length of the block and with at least two jumpers on each side of the central protrusion of the block, containing fixing samples for the frame armature and a composite friction element located inside the insert, are distinctive from the features of the prototype.

Изготавливаться колодка может известными методами.The block can be made by known methods.

На фиг.1 показана колодка, общий вид; на фиг.2 представлен разрез колодки по вертикали и горизонтали и вставки с перемычками; на фиг.3 показаны разрез колодки по продольному сечению с вставками на краях и в середине, а также вид сверху, на фиг.4 показан разрез колодки колодка с вставками по краям; на фиг.5 - разрез колодки с прямоугольными вставками.Figure 1 shows the block, a General view; figure 2 presents a section of the pads vertically and horizontally and inserts with jumpers; figure 3 shows a section of a pad along a longitudinal section with inserts at the edges and in the middle, as well as a top view, figure 4 shows a section of a pad of a block with inserts at the edges; figure 5 - section pads with rectangular inserts.

Тормозная колодка выполнена в виде дугообразного прямоугольного бруса 1 и с центральным выступом или приливом 2 в средней части, отверстием 3 для крепления чекой, а вся боковая поверхность является твердой вставкой 4, которая выполнена прямоугольной формы и с перемычками 5. На перемычках в соответствующих канавках расположена арматура металлического каркаса 6.The brake shoe is made in the form of an arcuate rectangular beam 1 and with a central protrusion or tide 2 in the middle part, a hole 3 for mounting with a check, and the entire side surface is a solid insert 4, which is made of a rectangular shape and with jumpers 5. On the jumpers in the corresponding grooves is located metal frame fittings 6.

На фиг.2 представлен вид этой колодки в двух плоскостях и твердая вставка с перемычками в прямоугольном типе исполнения. Перемычки могут быть и иной, чем приведенная прямоугольная, формы, например, трапецеидальной, а также периодического профиля по длине. Композиционная фрикционная часть или вставка 7 находится внутри области, ограниченной твердой вставкой 4. Тыльник на чертежах не показан.Figure 2 presents the view of this block in two planes and a solid insert with jumpers in a rectangular type of execution. Jumpers can be other than the given rectangular shape, for example, trapezoidal, as well as a periodic profile in length. Composite friction part or insert 7 is located inside the area bounded by solid insert 4. The back of the drawings is not shown.

На фиг.3 представлено выполнение колодки, когда твердые вставки находятся только по краям. Композиционный фрикционный элемент 7 расположен между ними.Figure 3 shows the implementation of the pads, when the solid insert is only at the edges. Composite friction element 7 is located between them.

На фиг.4 представлен вариант выполнения колодки с твердыми вставками, расположенными в середине 8 и по краям 9. При этом арматура металлического каркаса 6 может входить в тело крайней твердой вставки.Figure 4 presents an embodiment of a block with solid inserts located in the middle of 8 and along the edges 9. In this case, the reinforcement of the metal frame 6 can enter the body of the extreme solid insert.

На фиг.5 представлен вариант выполнения колодки, когда крайние вставки 9 соединены со средней по наружной боковой поверхности и образуют две прямоугольной формы твердые вставки, соединенные центральным выступом 2.Figure 5 shows an embodiment of the shoe when the edge inserts 9 are connected to the middle on the outer side surface and form two rectangular shaped solid inserts connected by a central protrusion 2.

Колодка работает следующим образом.The block works as follows.

При прижатии трущейся поверхности колодки к колесу поверхность обода катания соприкасается в процессе трения со вставками. Твердые вставки перекрывают большую часть трущейся поверхности поперек колодки, поэтому вероятность улавливания задира на вставке по ширине колодки увеличивается. Это приводит к меньшему износу основы колодки, увеличивает срок службы в процессе эксплуатации. При наличии воды или льда твердая вставка при торможении сдирает и расплавляет лед вначале торможения, а затем основную нагрузку при этом несет композиционная часть, а металлическая служит для увеличения теплопередачи от композиционной в окружающую среду.When the rubbing surface of the shoe is pressed against the wheel, the surface of the skating rim is in contact with the inserts during the process of friction. Solid inserts cover most of the rubbing surface across the block, so the likelihood of picking up a scuff on the insert along the width of the block increases. This leads to less wear of the base pads, increases the service life during operation. In the presence of water or ice, a solid insert during braking removes and melts the ice at the beginning of braking, and then the composite part carries the main load, while the metal load serves to increase the heat transfer from the composite to the environment.

Конкретным примером изготовления является железнодорожная тормозная колодка из композита, содержащего твердую вставку, полученную, например, методом литья или штамповки. Тыльник колодки включает металлическую рамку, которая может быть выполнена, например, в виде двух замкнутых рамок, например, из проволоки, внутренние части которых взаимно перекрыты и отогнуты наружу тыльной части колодки, образуя ушко для пропуска чеки. Рамка вкладывается в твердую вставку и в дальнейшем во фрикционный полимерный материал в процессе формования колодки в пресс-форме. Тыльник также может содержать листовой материал, например перфорированную жесть, металлическую сетку и др., размещенный снаружи рамки, который также впрессовывается в полимерный фрикционный материал. Композит изготавливается смешением связующего, наполнителей (например, в резиносмесителе), формованием изделия (при необходимости с металлическим каркасом), например в пресс-форме, и далее термической и механической обработкой.A specific manufacturing example is a railway brake pad of a composite containing a solid insert obtained, for example, by casting or stamping. The back of the shoe includes a metal frame, which can be made, for example, in the form of two closed frames, for example, of wire, the internal parts of which are mutually overlapped and bent outward of the back of the shoe, forming an eyelet for passing checks. The frame is inserted into the solid insert and subsequently into the friction polymer material in the process of forming the pads in the mold. The back plate may also contain sheet material, for example, perforated sheet metal wire mesh, etc., placed outside the frame, which is also pressed into the polymer friction material. The composite is made by mixing a binder, fillers (for example, in a rubber mixer), molding the product (if necessary with a metal frame), for example in a mold, and then by thermal and mechanical processing.

Использование полимерного композита с твердыми вставками позволяет повысить теплоотдачу при нагреве колодки в процессе фрикционного контакта при торможениях и последующих резких охлаждениях под воздействием внешних условий.The use of a polymer composite with solid inserts allows to increase the heat transfer when the pads are heated during frictional contact during braking and subsequent sudden cooling under the influence of external conditions.

Claims

1. A brake shoe of a railway rolling stock, comprising a metal wire frame with a pin and a pin hole in the central lip of the shoe, a friction part with solid inserts, characterized in that the insert, mainly made of metal, is made in the form of a rectangle in longitudinal section with side walls along the entire length of the block and with at least two jumpers on each side of the central protrusion of the block, containing fixing samples for the frame reinforcement, and the composite friction element t located inside the insert.

2. The brake pad of a railway rolling stock according to claim 1, characterized in that it is made with solid rectangular inserts and jumpers in a shape different from rectangular, for example, in the form of a trapezoid with a short side near the back and with a height not exceeding the maximum allowable wear.

3. The brake shoe of a railway rolling stock according to claim 1, characterized in that it has solid inserts located either in the central part of the shoe and along the edges, or only along the edges, or made with rectangle walls located on either side of the central protrusion pads, and two inserts made of composite friction material are located either in front of the solid insert, or between them, or inside.