RU2562093C1

RU2562093C1 - Profile of ridge iron brake shoe working surface

Info

Publication number: RU2562093C1
Application number: RU2014128049/11A
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Воронин; Владимир Магомедэминович Исакаев; Галина Ивановна Пенькова; Александр Семенович Тюфтяев; Андрей Александрович Яблонский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Современные плазменные технологии"
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-09-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: claimed profile comprises conjugated profile of ridge gripper and shoe working surface and is composed of the line consisting of smoothly conjugated circle arcs and straight line segments. Ridge gripper profile comprises arc R₁ = 10.00 mm conjugated with vertical segment in its turn conjugated with arc R₂ = 14.00 mm by horizontal segment, arc R₃ = 12.0 mm and vertical segment. Then, ridge gripper profile is conjugated with working surface in arc of radius R₄ = 20.00 mm. Working surface is composed of conjugated straight line segments arranged with inclination of 1:8, 1:15 and 1:5 to horizontal line.

EFFECT: reduced intensity of wear in wheel-shoe tribological pair.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. касается тормозных средств и может быть использовано на железных дорогах для торможения локомотивов и других видов подвижного состава колодочным тормозом.The invention relates to railway transport. concerns brake means and can be used on railways to brake locomotives and other types of rolling stock with a block brake.

Проблема ресурсообеспеченности колодочных тормозов, которыми оборудованы локомотивы, весьма многопланова. Она требует решения технико-экономических, технологических, металловедческих, трибологических задач, связанных с выбором износостойких фрикционных материалов, а также выбором конструкции, оптимально приемлемой для установления на локомотив чугунных тормозных колодок.The problem of resource availability of block brakes with which locomotives are equipped is very multifaceted. It requires the solution of technical, economic, technological, metallurgical, tribological problems associated with the choice of wear-resistant friction materials, as well as the choice of design that is optimally acceptable for the installation of cast-iron brake pads on a locomotive.

Тормозная колодка - часть тормозной системы и ее основной исполнительный элемент. Именно тормозная колодка создает тормозное ускорение за счет взаимодействия с поверхностью катания колеса и преобразования силы нажатия в тормозной момент. В основе работы колодочных тормозных механизмов лежит принцип преобразования энергии. Кинетическая энергия движения транспортного средства преобразуется в тепловую за счет активного трения колодки о колесную пару. При этом пара трения колодка-колесо нагревается, вбирает в себя кинетическую энергию движущегося транспортного средства и оно останавливается. В результате такого взаимодействия помимо износа самих колодок, происходит износ гребня и поверхности катания колес. Поэтому чтобы не вызывать повреждений и интенсивного износа рабочих поверхностей колес, конструкции колодок и колес должны быть совместимы.The brake shoe is part of the brake system and its main actuator. It is the brake shoe that creates brake acceleration due to the interaction with the surface of the wheel and the conversion of the pressing force into the braking moment. At the heart of the work of brake shoe mechanisms is the principle of energy conversion. The kinetic energy of the vehicle’s movement is converted into heat due to the active friction of the pads on the wheelset. At the same time, the block-wheel friction pair heats up, absorbs the kinetic energy of the moving vehicle and it stops. As a result of this interaction, in addition to the wear of the pads themselves, there is wear on the ridge and wheel surface. Therefore, in order not to cause damage and intensive wear of the working surfaces of the wheels, the design of the pads and wheels should be compatible.

Известна гребневая тормозная колодка, в теле которой выполнен ручей для взаимодействия с гребнем бандажа колес (В.Г. Иноземцев и др. Автоматические тормоза. М., "Транспорт", 1981, с. 278). В процессе торможения эти колодки контактируют по всей рабочей поверхности бандажа, включая его гребень, благодаря чему корректируется форма гребня, во многом предупреждая развитие остроконечного наката. Однако особенно в начальный период приработки этих колодок, гребень в процессе торможения перегревается из-за большой длины контактирующей поверхности ручья и ухудшенных условий охлаждения, его прочностные и износостойкости свойства снижаются, в связи с чем происходят частые случаи повреждения, повышенный темп износа тормозных колодок.Known ridge brake shoe, in the body of which is made a stream for interaction with the crest of the wheel brace (VG Inozemtsev and other Automatic brakes. M., "Transport", 1981, S. 278). In the process of braking, these pads come into contact over the entire working surface of the brace, including its crest, due to which the shape of the crest is corrected, largely preventing the development of a pointed rush. However, especially in the initial run-in period of these pads, the ridge overheats during braking due to the large length of the contact surface of the stream and the deteriorated cooling conditions, its strength and wear resistance are reduced, and frequent damage cases and an increased rate of wear of brake pads occur.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является тормозная колодка локомотивная гребневая чугунная тип Μ (ГОСТ 30249-97 и чертеж ТМ 0302-02) с профилем рабочей поверхности, включающим сопряженные между собой профиль гребневого захвата и рабочей поверхности колодки, выполненный в виде линии, состоящей из гладко сопряженных дуг окружностей и отрезков прямых. Данная колодка применяется на маневровых и магистральных тепловозах, а также на электровозах для колесных пар тягового подвижного состава, выполненных по ГОСТ 10791-2011.The closest technical solution to the claimed is a brake pad locomotive ridge cast iron type Μ (GOST 30249-97 and drawing TM 0302-02) with a profile of the working surface, including the profile of the ridge gripper and the working surface of the pads, interconnected, made in the form of a line consisting of smoothly conjugate arcs of circles and line segments. This block is used on shunting and mainline diesel locomotives, as well as on electric locomotives for wheelsets of traction rolling stock made in accordance with GOST 10791-2011.

По мере эксплуатации и износа колесной пары производится обточка ее внутренней торцовой грани, гребня и поверхности катания бандажа по профилям согласно «Инструкции по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм № ЦТ-329 (с изменениями и дополнениями, утвержденными указанием МПС России от 23.08.2000 № К-2273у п.6.9)».As the wheelset is used and worn out, its inner end face, ridge and rolling surface are turned over the profiles according to the “Instructions for the formation, repair and maintenance of wheel pairs of traction rolling stock of 1520 mm gauge railways No. ЦТ-329 (with changes and additions, approved by the instruction of the Ministry of Railways of Russia of 08.23.2000 No. K-2273u, clause 6.9). ”

Для колесных пар тягового подвижного состава в ремонтных депо чаще всего применяется профиль обточки бандажа ДМеТи ЛР с гребнем толщиной 30 мм, который существенно отличается от исходного но ГОСТ 10791-2011 - меняется высота гребня и наклон образующей, при этом профиль рабочей поверхности тормозной колодки не изменяется. При взаимодействии такой пары колесо-колодка происходит уменьшение контактного пятна. увеличение удельного давления в зоне контакта, и как следствие - рост интенсивности износа как самой колодки, так и колеса. Кроме того, из-за неравномерного износа рабочей поверхности колодки образуется недопустимый дефект колеса - подрез гребня.For wheel sets of traction rolling stock in repair depots, the DMeTi LR band turning profile with a ridge 30 mm thick is most often used, which differs significantly from the original one but GOST 10791-2011 - the ridge height and the generatrix change, while the profile of the brake shoe working surface does not change . With the interaction of such a pair of wheel-block, a decrease in the contact spot occurs. an increase in specific pressure in the contact zone, and as a result, an increase in the wear rate of both the block itself and the wheel. In addition, due to uneven wear on the working surface of the block, an unacceptable wheel defect is formed - undercut of the ridge.

Технической задачей изобретения является снижение интенсивности износа трибологической пары колесо-колодка, что может быть достигнуто увеличением площади контакта при их взаимодействии за счет изменения профиля рабочей поверхности колодки. Площадь контакта должна быть такой, чтобы при регламентированном усилии торможения возникающие напряжения не превышали допустимых значений.An object of the invention is to reduce the wear rate of the tribological wheel-block pair, which can be achieved by increasing the contact area during their interaction by changing the profile of the working surface of the block. The contact area should be such that with a regulated braking force, the resulting stresses do not exceed the permissible values.

Технический результат достигается тем, что профиль рабочей поверхности гребневой тормозной чугунной колодки, включающий сопряженные между собой профиль гребневого захвата и рабочей поверхности колодки, выполнен в виде линии, состоящей из гладко сопряженных дуг окружностей и отрезков прямых. При этом профиль гребневого захвата содержит дугу R₁=10,00 мм, сопряженную с вертикальным отрезком, последовательно сопряженным с дугой R₂=14,00 мм, горизонтальным отрезком, дугой R₃=12,0 мм и вертикальным отрезком, затем профиль гребневого захвата сопряжен с рабочей поверхностью по дуге радиусом R₄=20,0 мм, причем рабочая поверхность образована последовательно сопрягаемыми прямыми отрезками, расположенными с уклонами 1:8, 1:15 и 1:5 к горизонтали. Кроме того, в заявляемом профиле рабочей поверхности колодки отрезки прямых и дуг окружностей линии, образующей профиль гребневого захвата и рабочую поверхность колодки, сопряжены между собой в последовательно расположенных точках: а, b, с, d, е, f, g, h, j, k со следующими координатами, выраженными в мм (с началом координат на круге катания):The technical result is achieved in that the profile of the working surface of the ridge brake cast iron shoe, including the mating profile of the ridge gripper and the working surface of the shoe, is made in the form of a line consisting of smoothly mated arcs of circles and straight lines. Moreover, the profile of the ridge capture contains an arc R ₁ = 10.00 mm, conjugate to a vertical segment sequentially conjugated with an arc R ₂ = 14.00 mm, a horizontal segment, an arc R ₃ = 12.0 mm and a vertical segment, then the profile of the ridge capture is mated with the working surface in an arc of radius R ₄ = 20.0 mm, and the working surface is formed by successively mating straight segments located with slopes of 1: 8, 1:15 and 1: 5 to the horizontal. In addition, in the claimed profile of the working surface of the block, the segments of straight lines and circular arcs of the line forming the ridge gripper profile and the working surface of the block are interconnected at successive points: a, b, c, d, e, f, g, h, j , k with the following coordinates, expressed in mm (with the origin on the skating circle):

ТочкаPoint X, ммX mm Y, ммY mm aa 00 2222 bb 20twenty 2222 cc 20twenty 2626 dd 3434 4040 еe 35,535.5 4040 ff 47,547.5 2828 gg 47,547.5 23,1623.16 hh 65,0265.02 3,313.31 ii 91,591.5 00 jj 133,5133.5 -2,8-2.8 kk 149,91149.91 -6,08-6.08

Изобретение иллюстрируется чертежами (фиг. 1 и 2).The invention is illustrated by drawings (Fig. 1 and 2).

На фиг. 1 представлен профиль рабочей поверхности гребневой чугунной тормозной колодки.In FIG. 1 shows a profile of the working surface of a ridge cast iron brake pad.

На фиг. 2 представлены схемы взаимодействия системы колодка 1 - колесо 2, полученные методом геометрического наложения профилей:In FIG. 2 shows the interaction diagrams of the system of the block 1 - wheel 2, obtained by the method of geometric overlapping profiles:

а) колодка, выполненная по прототипу, и колесо с профилем по ГОСТ 10791-2011.a) a block made according to the prototype, and a wheel with a profile according to GOST 10791-2011.

б) колодка, выполненная по прототипу, и колесо с профилем ДМеТи ЛР.b) a block made according to the prototype and a wheel with a DMeTi LR profile.

в) заявляемая колодка и колесо с профилем ДМеТи ЛР.c) the claimed block and wheel with a profile DMeT LR.

На схемах участком АВ обозначено пятно контакта. Очевидно, что в случае (в) взаимодействия заявляемой колодки с колесом, обточенным по профилю ДМеТи ЛР, пятно контакта приближается к исходному (схема (а)), а значит достигается конструктивное соответствие колодки и колеса после обточки бандажа по профилю ДМеТи ЛР, что позволит избежать повреждений и интенсивного износа и возникновения дефектов рабочих поверхностей колеса и колодки.In the diagrams, the section AB denotes a contact spot. It is obvious that in case (c) the claimed block interacts with the wheel turned along the DMeTi LR profile, the contact spot approaches the original one (scheme (a)), which means that the block and wheel are structurally corresponded after turning the brace along the DMeTi LR profile, which will allow to avoid damage and intense wear and defects of the working surfaces of the wheels and pads.

Claims

1. The profile of the working surface of the ridge brake cast iron pads, including the interlocking profile of the ridge gripper and the working surface of the block, made in the form of a line consisting of smoothly conjugated arcs of circles and straight segments, characterized in that the profile of the ridge gripper contains an arc R ₁ = 10 , 00 mm, conjugated with a vertical segment, sequentially conjugated with an arc R ₂ = 14.00 mm, a horizontal segment, inflated R ₃ = 12.0 mm and a vertical segment, then the profile of the ridge capture is mated to the working surface along an arc of radius R ₄ = 20.0 mm, and the working surface is formed by successively mated straight segments located with slopes of 1: 8, 1:15 and 1: 5 to the horizontal.

2. The profile according to claim 1, characterized in that the straight and circular line segments of the line forming the ridge gripper profile and the working surface of the block are interconnected at successive points: a, b, c, d, e, f, g, h, j, k with the following coordinates, expressed in mm (with the origin on the skating circle):
Point X mm Υ mm but 0 22 b twenty 22 from twenty 26 d 34 40 e 35.5 40 f 47.5 28 g 47.5 23.16 h 65.02 3.31 i 91.5 0 j 133.5 -2.8 k 149.91 -6.08