RU2807160C2 - Friction pair disc/brake for railway rolling stock - Google Patents
Friction pair disc/brake for railway rolling stock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807160C2 RU2807160C2 RU2020130410A RU2020130410A RU2807160C2 RU 2807160 C2 RU2807160 C2 RU 2807160C2 RU 2020130410 A RU2020130410 A RU 2020130410A RU 2020130410 A RU2020130410 A RU 2020130410A RU 2807160 C2 RU2807160 C2 RU 2807160C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weight
- disc
- friction pair
- brake
- friction
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
В данной заявке испрашивается приоритет по заявке на патент Италии № 102019000016835, поданной 20 сентября 2019 г., содержание которой включено путем ссылки.This application claims priority to Italian Patent Application No. 102019000016835, filed September 20, 2019, the contents of which are incorporated by reference.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к паре трения диска/тормоза для железнодорожного подвижного состава. В частности, это изобретение находит выгодное применение для среднескоростных поездов, то есть тех поездов, которые имеют максимальную скорость менее 220 км/ч, в частности, для транспортных средств со скоростями от 140 до 220 км/ч.The invention relates to a disc/brake friction pair for railway rolling stock. In particular, this invention finds advantageous application for medium-speed trains, that is, those trains which have a maximum speed of less than 220 km/h, in particular for vehicles with speeds between 140 and 220 km/h.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯPREREQUISITES FOR THE CREATION OF THE INVENTION
Как известно специалисту в данной области техники, структура тормоза с точки зрения фрикционных элементов и диска, зависит от типа поезда, на котором установлен тормоз.As is known to one skilled in the art, the structure of the brake in terms of friction elements and disc depends on the type of train on which the brake is installed.
Диски обычно изготавливаются из стали или чугуна. Стальные диски обеспечивают большую прочность, чем диски из чугуна, и в то же время значительно дороже. По этим причинам, использование стальных дисков обычно оправдано только для тех поездов, которые имеют высокую скорость (выше 220 км/ч) или тормозную массу на диск, что делает невозможным использование чугунных дисков из-за высокой энергии для рассеивания и приведенной мощности. Фактически, для слишком высоких энергий, напряжения на диск во время торможения будут такими, что нарушат целостность чугунных дисков.Discs are usually made of steel or cast iron. Steel wheels provide greater strength than cast iron wheels, and at the same time are significantly more expensive. For these reasons, the use of steel discs is usually only justified for those trains that have high speed (above 220 km/h) or braking mass per disc, which makes the use of cast iron discs impossible due to the high energy dissipation and reduced power. In fact, for energies that are too high, the stresses on the disc during braking will be such as to compromise the integrity of the cast iron discs.
Что касается фрикционных элементов, они обычно изготавливаются из спеченного или органического материала. Из-за высоких температур, возникающих при торможении, единственными фрикционными элементами, которые могут использоваться для поездов на средних и высоких скоростях (более 160 км/ч), являются элементы, выполненные из спеченного материала, а не из органического материала. Фрикционные элементы, выполненные из органического материала, имеют недостаток в том, что их приходится очень часто заменять из-за их большого расхода (особенно при применении в средне/высокоскоростных поездах) и в том, что их характеристики трения снижаются при высоких температурах.As for friction elements, they are usually made of sintered or organic material. Due to the high temperatures encountered during braking, the only friction elements that can be used for trains at medium and high speeds (over 160 km/h) are elements made of sintered material rather than organic material. Friction elements made of organic material have the disadvantage that they have to be replaced very often due to their high consumption (especially when used in medium/high speed trains) and that their friction characteristics are reduced at high temperatures.
Что касается фрикционных элементов из спеченного материала, давно сложилось мнение, что их нельзя использовать в сочетании с чугунным диском, поскольку они могут вызвать преждевременный износ диска.Regarding sintered friction elements, it has long been believed that they should not be used in combination with a cast iron disc as they may cause premature wear of the disc.
Вышесказанное означает, что даже для поездов со средней скоростью, от 160 до 220 км/ч, часто применяется комбинация фрикционных элементов из спеченного материала со стальным диском. Такой выбор также обусловлен все более требовательными, с точки зрения производительности, конфигурациями транспортных средств.The above means that even for medium speed trains, from 160 to 220 km/h, a combination of sintered friction elements with a steel disc is often used. This choice is also driven by increasingly demanding vehicle configurations in terms of performance.
Хотя использование фрикционных элементов из спеченного материала в сочетании со стальными дисками обеспечивает превосходную эффективность торможения, оно имеет недостаток, заключающийся в том, что оно является особенно дорогостоящим и вызывает раздражающий визг, особенно на низких скоростях.Although the use of sintered friction elements in combination with steel discs provides superior braking performance, it has the disadvantage that it is particularly expensive and produces an annoying squealing noise, especially at low speeds.
Следует отметить, что низкий уровень шума становится все более важным определяющим фактором при выборе используемых дисковых тормозов. Легко понять, что необходимость сдерживания шума во время торможения наиболее остро ощущается для тех поездов, которые должны делать большое количество остановок в центрах с высокой концентрацией населения, таких как столичные поезда.It should be noted that low noise levels are becoming an increasingly important determining factor when choosing disc brakes to use. It is easy to understand that the need to control noise during braking is most acute for those trains that must make a large number of stops in centers with high population concentrations, such as metropolitan trains.
Таким образом, возникла необходимость в тормозе с парой трения диск/тормоз для поездов, технические характеристики которых были такими, чтобы сделать его дешевле, чем используемые в настоящее время тормоза, и менее шумным во время торможения, таким образом, уменьшая раздражающий визг, который обычно производится.Thus, the need arose for a friction disc/brake pair brake for trains, the specifications of which were such as to make it cheaper than brakes currently in use and less noisy during braking, thus reducing the annoying squealing noise that usually is produced.
Авторы настоящего изобретения удовлетворили вышеуказанное требование, создав пару трения диск/тормоз, в которой фрикционные элементы выполнены из определенного спеченного материала, а диск выполнен из определенного чугуна. Пара трения диск/тормоз, которая является предметом настоящего изобретения, не только удовлетворяет вышеуказанным требованиям, но, что удивительно, также обеспечивает значительные преимущества в отношении износостойкости, как диска, так и фрикционных элементов. Возможность замены стальных дисков чугунными дисками значительно снижает стоимость пары трения диск/тормоз в целом и, что удивительно, значительно снижает шум, производимый во время торможения.The present inventors have satisfied the above requirement by providing a disc/brake friction pair in which the friction elements are made of a certain sintered material and the disc is made of a certain cast iron. The disc/brake friction pair which is the subject of the present invention not only satisfies the above requirements but, surprisingly, also provides significant advantages in terms of wear resistance of both the disc and the friction elements. The ability to replace steel discs with cast iron discs significantly reduces the cost of the entire disc/brake friction pair and, surprisingly, significantly reduces the noise produced during braking.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к паре трения диск/тормоз для железнодорожного подвижного состава, основные технические признаки которой включены в пункт 1 формулы изобретения, а предпочтительные и/или дополнительные признаки которой включены в зависимые пункты 2-7 формулы изобретения.The present invention relates to a disc/brake friction pair for railway rolling stock, the main technical features of which are included in claim 1 of the claims, and the preferred and/or additional features of which are included in dependent claims 2-7 of the claims.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Для того чтобы лучше понять изобретение, ниже в качестве примера приведен не ограничивающий его вариант осуществления.In order to better understand the invention, a non-limiting embodiment is given below by way of example.
Были созданы фрикционные элементы, спеченный материал которых соответствует составу, указанному в процентах по весу в таблице I.Friction elements were created whose sintered material corresponds to the composition indicated in percentage by weight in Table I.
ТАБЛИЦА ITABLE I
Спеченный материал также имеет пористость, выраженную в процентах (объем пустот по сравнению с общим объемом), от 20% до 35%.The sintered material also has a porosity, expressed as a percentage (void volume compared to total volume), of 20% to 35%.
В частности, спеченный материал имеет состав, указанный в процентах по весу в таблице II, и имеет пористость 28%.Specifically, the sintered material has the composition shown in percentage by weight in Table II and has a porosity of 28%.
ТАБЛИЦА IITABLE II
Описанный выше спеченный материал был испытан в качестве фрикционного элемента на чугунном диске, выполненном согласно данному изобретению (он представляет один пример изобретения и обозначен буквой A), на чугунном диске с составом, не отвечающим требованиям этого изобретения (он представляет собой первый пример сравнения и обозначен буквой B), и на стальном диске (он представляет второй пример сравнения и обозначен буквой C).The sintered material described above was tested as a friction element on a cast iron disc made according to this invention (this represents one example of the invention and is designated A), on a cast iron disc with a composition that does not meet the requirements of this invention (this represents the first example of comparison and is designated letter B), and on a steel disk (this represents the second example of comparison and is marked with the letter C).
Чугунный диск согласно настоящему изобретению должен соответствовать составу, указанному в процентах по весу в таблице III.The cast iron disk according to the present invention must correspond to the composition indicated in percentage by weight in Table III.
ТАБЛИЦА IIITABLE III
В частности, чугунный диск согласно настоящему изобретению имеет состав, указанный в процентах по весу в таблице IV.Specifically, the cast iron disc according to the present invention has the composition shown in percentage by weight in Table IV.
ТАБЛИЦА IVTABLE IV
Таблица V показывает в процентах по весу состав чугунного диска, состав которого не соответствует требованиям настоящего изобретения.Table V shows the percentage by weight of the composition of the cast iron disc, the composition of which does not meet the requirements of the present invention.
ТАБЛИЦА VTABLE V
Используемый стальной диск одобрен и в настоящее время доступен на рынке и имеет следующие характеристики: 21CrMoV5-11 EN 10028-2 (2003), DIN 17755 (1983).The steel disc used is approved and currently available on the market and has the following characteristics: 21CrMoV5-11 EN 10028-2 (2003), DIN 17755 (1983).
Описанные выше элементы из спеченного материала были испытаны на трех типах дисковых тормозов (примеры A-C), описанных выше. В частности, испытания проводились на динамометрическом стенде и касались трения, структурной целостности диска, износа диска, износа фрикционных элементов и шума.The sintered material elements described above were tested on the three types of disc brakes (Examples A-C) described above. Specifically, the tests were performed on a dynamometer and focused on friction, disc structural integrity, disc wear, friction element wear and noise.
Испытание на трение проводилось согласно процедуре, указанной в стандарте UIC 541-3 издание 7 программы 6A и 6B.The friction test was carried out according to the procedure specified in the UIC 541-3 edition 7 program 6A and 6B.
Испытание структурной целостности диска было выполнено согласно процедуре, указанной в стандарте EN 14535-3 - класс C2 (200 км/ч - 10 т/диск).The wheel structural integrity test was carried out according to the procedure specified in the EN 14535-3 standard - class C2 (200 km/h - 10 t/wheel).
Испытание на износ диска и фрикционного элемента было проведено согласно процедуре, указанной в стандарте UNI EN 14535-3, и согласно конкретным прикладным испытаниям.The wear test of the disc and friction element was carried out according to the procedure specified in the UNI EN 14535-3 standard and according to specific application tests.
Тест на шум был проведен согласно процедуре UNI EN ISO 3095: 2013.The noise test was carried out according to the UNI EN ISO 3095: 2013 procedure.
В таблице VI показаны результаты вышеупомянутых испытаний, выраженные в индексированной форме в отношении пары трения диск/тормоз, содержащей стальной диск (пример C). Таким образом, будет чрезвычайно просто, и сразу же распознать преимущества, которые обеспечивает пара трения диск/тормоз согласно настоящему изобретению (пример A).Table VI shows the results of the above tests expressed in indexed form with respect to a disc/brake friction pair containing a steel disc (Example C). Thus, it will be extremely easy and immediately to recognize the advantages provided by the disc/brake friction pair according to the present invention (Example A).
ТАБЛИЦА VITABLE VI
Из данных, представленных в Таблице VI, видно, что пара трения диск/тормоз, которая является предметом настоящего изобретения (A), не только позволяет заменить стальной диск на чугунный диск, но также гарантирует значительное улучшение сроков износа и шума.From the data presented in Table VI, it can be seen that the disc/brake friction pair, which is the subject of the present invention (A), not only allows the replacement of a steel disc with a cast iron disc, but also guarantees a significant improvement in wear life and noise.
Приведенные выше результаты показывают, что благодаря настоящему изобретению можно обеспечить гораздо более экономичную пару трения диск/тормоз для железнодорожного подвижного состава, чем для транспортных средств со стальными дисками, и в то же время улучшить характеристики с точки зрения износа диска и фрикционного элемента. Что касается преимуществ с точки зрения экономической эффективности, следует отметить, что чугунный диск стоит около одной трети от стального диска.The above results show that the present invention can provide a much more economical disc/brake friction pair for railway vehicles than for vehicles with steel discs, and at the same time improve the wear performance of the disc and the friction element. In terms of cost-effectiveness benefits, it should be noted that a cast iron blade costs about one-third of a steel blade.
Авторы изобретения считают, что вышеупомянутые преимущества пары трения диск/тормоз согласно изобретению возникают из-за образования на поверхности диска равномерно распределенного слоя оксидов, состоящих в основном из оксидов хрома и молибдена. Этот слой оксидов образуется во время взаимодействия между фрикционными элементами и диском и является чрезвычайно стойким и прочно прикрепляется к диску, создавая, таким образом, высоко защитный слой. С использованием электронного микроскопа было установлено, что этот слой имеет толщину около 5 микрон.The inventors believe that the above-mentioned advantages of the disc/brake friction pair according to the invention arise from the formation on the surface of the disc of a uniformly distributed layer of oxides, consisting mainly of chromium and molybdenum oxides. This oxide layer is formed during the interaction between the friction elements and the disc and is extremely resistant and firmly adheres to the disc, thus creating a highly protective layer. Using an electron microscope, it was found that this layer is about 5 microns thick.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, колодки содержат множество фрикционных элементов уменьшенных размеров вместо одного большего фрикционного элемента. Каждая колодка состоит из основной базовой пластины, и множества фрикционных элементов, прикрепленных к базовой пластине. Каждый из фрикционных элементов выполнен из металлического листа и фрикционной вставки, прочно прикрепленной к металлическому листу.According to a preferred embodiment of the present invention, the pads contain multiple friction elements of reduced dimensions instead of one larger friction element. Each pad consists of a main base plate, and a number of friction elements attached to the base plate. Each of the friction elements is made of a metal sheet and a friction insert firmly attached to the metal sheet.
Решение, связанное с использованием множества фрикционных элементов уменьшенных размеров, является выгодным как с точки зрения эффективности давления на диск и, следовательно, торможения, так и с точки зрения низкого шума.The solution associated with the use of multiple friction elements of reduced dimensions is advantageous both from the point of view of the efficiency of pressure on the disc and therefore braking, and from the point of view of low noise.
Опять же, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, диск состоит по меньшей мере из трех круговых секторов, отделенных друг от друга и скрепленных вместе с образованием диска из множества поперечных контактов. Выполненный таким образом диск описан в заявке на патент EP0758059 A1, включенной сюда путем ссылки.Again, according to a preferred embodiment of the present invention, the disk consists of at least three circular sectors separated from each other and secured together to form a disk of multiple transverse contacts. A disk thus constructed is described in patent application EP0758059 A1, incorporated herein by reference.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102019000016835A IT201900016835A1 (en) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | PAIR OF DISC / BRAKE FRICTION FOR RAILWAY VEHICLES |
IT102019000016835 | 2019-09-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020130410A RU2020130410A (en) | 2022-03-16 |
RU2807160C2 true RU2807160C2 (en) | 2023-11-10 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1109830A (en) * | 1967-05-12 | 1968-04-18 | Budd Co | Alloys for use in the manufacture of disc brake rotors |
SU420829A1 (en) * | 1972-08-11 | 1974-03-25 | И. И. Зверев, В. С. Савченко, И. И. Хазанов, Б. Г. Арабей, М. С. Зухер, М. В. Малютин , В. А. Тюрин | BRAKE DISK |
JPH10226842A (en) * | 1997-02-17 | 1998-08-25 | Tokai Carbon Co Ltd | Metallic fractional material and its production |
EP2692876A1 (en) * | 2011-03-30 | 2014-02-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Sintered friction material for high-speed rail |
WO2014121704A1 (en) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | 北京天宜上佳新材料有限公司 | Floating type brake pad for train |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1109830A (en) * | 1967-05-12 | 1968-04-18 | Budd Co | Alloys for use in the manufacture of disc brake rotors |
SU420829A1 (en) * | 1972-08-11 | 1974-03-25 | И. И. Зверев, В. С. Савченко, И. И. Хазанов, Б. Г. Арабей, М. С. Зухер, М. В. Малютин , В. А. Тюрин | BRAKE DISK |
JPH10226842A (en) * | 1997-02-17 | 1998-08-25 | Tokai Carbon Co Ltd | Metallic fractional material and its production |
EP2692876A1 (en) * | 2011-03-30 | 2014-02-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Sintered friction material for high-speed rail |
WO2014121704A1 (en) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | 北京天宜上佳新材料有限公司 | Floating type brake pad for train |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101427501B1 (en) | Rail car brake lining | |
CN103562587B (en) | Brake lining for railway vehicles and disc brakes equipped with same | |
KR101754299B1 (en) | Railroad and industrial vehicle disk brake pad | |
US4672082A (en) | Friction material using steel fibers | |
KR20190132501A (en) | Sintered Friction Material | |
RU2807160C2 (en) | Friction pair disc/brake for railway rolling stock | |
RU167878U1 (en) | SILENT BRAKE TIRE OF THE CAR | |
CN104114728A (en) | Cast iron and brake part | |
US11668361B2 (en) | Vehicle disc/brake system | |
RU180717U1 (en) | FRICTION ELEMENT FOR BRAKE RINKER BRAKE TIRE | |
EP4006373A1 (en) | Disc brake for railway vehicles | |
Kiss | The chemical composition of phosphorous cast irons behavior in the manufacturing of brake shoes meant for the rolling stock | |
JPS6254056A (en) | Brake shoe of cast iron for rolling stock | |
IT201900012738A1 (en) | CAST IRON, ESPECIALLY FOR DISC BRAKE COMPONENTS | |
CN101312834B (en) | Device for braking a rail vehicle | |
EP0738376B1 (en) | Brake disk for disk brakes of rail vehicles | |
EP4071377A1 (en) | Disc brake for railway vehicles | |
JPH06264945A (en) | Brake disc material | |
KR100935882B1 (en) | Brake disk of alloy cast iron having high carbon | |
EA043516B1 (en) | RAILWAY VEHICLE BRAKE SHOES | |
IT202100032786A1 (en) | GRAY CAST IRON, ESPECIALLY FOR DISC BRAKE COMPONENTS | |
IT201900015309A1 (en) | PAD FOR DISC BRAKES FOR MEDIUM / LOW SPEED RAILWAY VEHICLES | |
JPS6153327A (en) | Friction material for preventing creak | |
JP2005256858A (en) | Brake disc for vehicle |