RU2789902C1

RU2789902C1 - Brake pad of railway traction and rolling stock

Info

Publication number: RU2789902C1
Application number: RU2022108388A
Authority: RU
Inventors: Виталий Валериевич Романенко; Евгений Альбертович Сухарев
Original assignee: Публичное акционерное общество "Уральский завод авто-текстильных изделий" (ПАО "УралАТИ")
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2023-02-14

Abstract

FIELD: railway transport.

SUBSTANCE: invention relates to the field of railway transport, namely to the brake pads of railway rolling stock. A brake pad of a railway rolling stock contains a friction element and a metal frame, and the frame of the pad is made in the form of a solid plate with stamped protrusions with two or more holes and a back in the central part of the frame, the friction element consists of two parts, between which an open space is formed for passing retaining keys, the friction element is made of metal-ceramic material.

EFFECT: improvement in the performance characteristics of the pad by increasing thermal conductivity through the use of a friction element made of metal-ceramic material and increasing the flexibility of the pad.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава.The invention relates to the field of railway transport, namely the brake pads of railway rolling stock.

Из уровня техники известна колодка железнодорожного транспортного средства (А.С. СССР №518403), состоящая из фрикционного материала и металлического каркаса, представляющий 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.From the prior art, a block of a railway vehicle is known (A.S. USSR No. 518403), consisting of a friction material and a metal frame, which is a butt plate 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 out the back of the block, forming an eyelet for skipping checks. The back end is equipped with a metal mesh or perforated sheet pressed into the friction material.

Недостаток известной колодки в том, что при ее эксплуатации могут возникать отдельные дефекты, в том числе термические трещины на поверхности качения колес, износ поверхности качения колес, снижение тормозной эффективности колодок при попадании воды, снега в зону трения, а также при наличии угольной пыли и листьев на поверхности рельса.The disadvantage of the known pads is that during its operation, individual defects may occur, including thermal cracks on the rolling surface of the wheels, wear on the rolling surface of the wheels, a decrease in the braking efficiency of the pads when water or snow enters the friction zone, as well as in the presence of coal dust and leaves on the surface of the rail.

Известна тормозная колодка (А.С. СССР №159186) с твердыми вставками на фрикционной части, отличающаяся тем, что с целью увеличения эффективности взаимодействия колодки с ободом колеса, пара твердых в приставок, симметрично расположенных относительно горизонтальной оси колодки, перекрывает ее фрикционную часть по всей ширине. Вставка удерживается за счет сил трения, возникающие между ними и фрикционным материалом колодки. Такая конструкция колодки 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, входящих в состав колодки, включая связующее, в связи с чем крепление вставок ослабевает и они перестают выполнять свое назначение.A brake shoe is known (A.S. USSR No. 159186) with solid inserts on the friction part, characterized in that, in order to increase the efficiency of interaction between the shoe and the wheel rim, a pair of solid attachments, symmetrically located relative to the horizontal axis of the shoe, overlaps its friction part along the entire width. The insert is held due to the friction forces that arise between them and the friction material of the pad. This design of the pad does not provide the required reliability during operation, since during prolonged and emergency braking, especially in hot weather, there is an intense heat transfer from the friction zone to the surface of the solid inserts, especially since the inserts have a higher thermal conductivity, as a result of which the temperature of the composite material on the surfaces in contact with solid inserts, there is a sharp increase and burnout and melting of the organic materials that make up the block, including the binder, due to which the fastening of the inserts weakens and they cease to fulfill their purpose.

Известна тормозная колодка (патент RU №2309072), содержащий металлический каркас с П-образным выступом в центральной его части, композиционный фрикционный элемент и одну твердую вставку, расположенную в центральной части колодки и приваренную к металлическому каркасу. Отношение площади рабочей поверхности колодки к общей площади ее составляет от 4 до 20%.A brake shoe is known (patent RU No. 2309072) containing a metal frame with a U-shaped protrusion in its central part, a composite friction element and one solid insert located in the central part of the shoe and welded to the metal frame. The ratio of the area of the working surface of the block to its total area is from 4 to 20%.

Недостаток известной колодки в том, что для изготовления твердой вставки используются серный или фосфористый чугун, из которых изготавливаются тормозные чугунные колодки, которые обеспечивают недостаточное очищающее действие на колесо и не обеспечивают необходимого полирующего воздействия на колесо по термических трещин и ползунов.The disadvantage of the known pads is that for the manufacture of a solid insert, sulfur or phosphorus cast iron is used, from which brake cast iron pads are made, which provide an insufficient cleaning effect on the wheel and do not provide the necessary polishing effect on the wheel due to thermal cracks and sliders.

Наиболее близким аналогом является тормозная колодка железнодорожного транспортного средства по патенту WO 2007/108785, содержащая каркас, выполненный в виде совмещенных между собой тыльника и армирующей пластины с выштампованными выступами с просечками и отгибом, при этом ширина армирующей пластины выбрана в пределах 0,3-0,8 ширины, а длина в пределах 0,5-0,9 длины колодки, а тыльник в центральной части выступа содержит вставку П-образной вогнутой формы, образуя при этом замкнутое пространство.The closest analogue is the brake shoe of a railway vehicle according to patent WO 2007/108785, containing a frame made in the form of a back plate and a reinforcing plate aligned with each other with stamped protrusions with notches and a bend, while the width of the reinforcing plate is selected in the range of 0.3-0 .8 width, and the length is within 0.5-0.9 of the length of the block, and the back plate in the central part of the protrusion contains an insert of a U-shaped concave shape, thus forming a closed space.

Недостатком известного аналога тормозной колодки является жесткость металлического каркаса и его недостаточная гибкость, что снижает вибрационную прочность колодки и ухудшает ее прирабатываемость к поверхности колеса. Кроме того, при тяжелых условиях эксплуатации возможна вероятность отрыва частей фрикционного элемента по краям колодки. Также недостатком известного аналога тормозной колодки является низкая теплопроводность полимерного фрикционного элемента, приводящая к перегреву поверхности катания колеса, что приводит к появлению трещин, задиров и наволакиваний от продуктов износа колеса и колодки.The disadvantage of the known analogue of the brake pad is the rigidity of the metal frame and its lack of flexibility, which reduces the vibration strength of the pad and worsens its adaptability to the wheel surface. In addition, under severe operating conditions, the possibility of separation of parts of the friction element along the edges of the block is possible. Also, a disadvantage of the known analogue of the brake pad is the low thermal conductivity of the polymer friction element, which leads to overheating of the wheel tread, which leads to cracks, scoring and enveloping from wheel and pad wear products.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая тормозная колодка, является улучшение эксплуатационных характеристик колодки за счет увеличения теплопроводности посредством применения фрикционного элемента из металлокерамического материала и повышения гибкости колодки.The task to be solved by the inventive brake shoe is to improve the performance of the shoe by increasing the thermal conductivity through the use of a friction element made of cermet material and increasing the flexibility of the shoe.

Сущность полезной модели.The essence of the utility model.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез колодки;In FIG. 1 shows a cross section of the block;

На фиг. 2 - вид сверху;In FIG. 2 - top view;

На фиг. 3 - поперечный разрез.In FIG. 3 - cross section.

Тормозная колодка состоит из фрикционного элемента 1, металлического каркаса 2, тыльника 3 с отверстиями 4, выступа 5 с отверстиями 6.The brake shoe consists of a friction element 1, a metal frame 2, a back plate 3 with holes 4, a protrusion 5 with holes 6.

Металлокерамический фрикционный элемент 1 состоит из двух частей и содержит медь, железо, стальную шерсть и графит.Ceramic-metal friction element 1 consists of two parts and contains copper, iron, steel wool and graphite.

Металлический каркас, изготовленный из стали марки «Ст.3» толщиной 4 и более мм. включает спинку - являющуюся собственно каркасом, края которой срезаны и закруглены во внутреннюю часть колодки (зона В фиг. 1 и 2), тыльник 3 с отверстиями в нем для пропуска чеки 4, выштампованные выступы 5 для вертикальной фиксации колодки в башмаке тормозном и натяжки чеки 4 тормозной с двумя и более отверстиями 6 для более надежного скрепления металлокерамического фрикционного элемента с каркасом колодки. При этом ширина спинки выбрана в 0,9-0,98 ширины, а длина в пределах 0,9-0,98 длины колодки. Предлагаемая конструкция колодки уменьшает размеры фрикционного элемент из металлокерамического материала колодки и снижает возможность разрушения тыльной части колодки (зона А фиг. 1) в наиболее изгибаемых ее частях (зона Б фиг. 1) в момент прижатия колодки к колесу при торможениях. В результате улучшаются эксплуатационные характеристики тормозной колодки и упрощается технология ее изготовления.A metal frame made of St.3 steel with a thickness of 4 mm or more. includes a back - which is actually a frame, the edges of which are cut and rounded into the inner part of the block (zone B in Figs. 1 and 2), the butt plate 3 with holes in it for passing checks 4, stamped protrusions 5 for vertical fixation of the shoe in the brake shoe and tightening the checks 4 brake with two or more holes 6 for more reliable fastening of the ceramic-metal friction element with the shoe frame. At the same time, the width of the back is chosen at 0.9-0.98 of the width, and the length is within 0.9-0.98 of the length of the block. The proposed design of the pad reduces the size of the friction element made of the cermet material of the pad and reduces the possibility of destruction of the rear part of the pad (zone A Fig. 1) in its most bending parts (zone B Fig. 1) at the moment the pad is pressed against the wheel during braking. As a result, the performance characteristics of the brake pad are improved and the technology of its manufacture is simplified.

Заявляемая колодка прошла испытание на Уральском заводе автотекстильных изделий путем формования в пресс-форме под давлением с последующей термической обработкой ниже температуры плавления связующего металла (меди).The inventive block was tested at the Ural plant of auto textile products by molding in a mold under pressure, followed by heat treatment below the melting point of the binder metal (copper).

Claims

1. Brake shoe of a railway rolling stock, containing a friction element and a metal frame, characterized in that the frame of the shoe is made in the form of a solid plate with stamped protrusions with two or more holes and a back plate in the central part of the frame, the friction element consists of two parts, between which an open space is formed for passing the checks, and the friction element is made of a metal-ceramic material.

2. Brake shoe of railway rolling stock according to claim 1, characterized in that the width of the frame is 0.9-0.98% of the width of the shoe, and the length is 0.9-0.98% of the length of the shoe, while the edges of the frame are cut and rounded into the inside of the block.