RU92124U1

RU92124U1 - RAIL VEHICLE BRAKE PAD

Info

Publication number: RU92124U1
Application number: RU2009136356/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Балалаев; Валерий Васильевич Корбан; Алексей Анатольевич Танов
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-03-10

Abstract

1. Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержащая металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, отличающаяся тем, что в полимерном композиционном фрикционном элементе выполнены поперечные цилиндрические отверстия, в которых жестко установлены вставки цилиндрической формы из пиролитического графита, с анизотропией теплопроводности в продольном и поперечном направлении, и размещены на полимерном композиционном фрикционном элементе рядами вдоль тела колодки в шахматном порядке, а между полимерным композиционным фрикционным элементом и металлическим каркасом размещен слой клея с высокой тепловодностью. ! 2. Тормозная колодка по п.1, отличающаяся тем, что вставки размещены в рядах с шагом от 9÷14 мм. ! 3. Тормозная колодка по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены диаметром 2÷4 мм. ! 4. Тормозная колодка по п.1, отличающаяся тем, что площадь торцов вставок составляет 1,5÷2% от общей площади поверхности трения колодок.1. The brake shoe of a railway vehicle containing a metal frame, a polymer composite friction element, characterized in that the polymer composite friction element has transverse cylindrical holes in which cylindrical inserts of pyrolytic graphite are rigidly mounted with anisotropy of thermal conductivity in the longitudinal and transverse directions , and placed on a polymer composite friction element in rows along the block body in a checkerboard pattern, and between olimernym composite friction element and the metal frame is a layer of adhesive with a high warmwater. ! 2. The brake shoe according to claim 1, characterized in that the inserts are placed in rows in increments of 9 ÷ 14 mm. ! 3. The brake shoe according to claim 1, characterized in that the inserts are made with a diameter of 2 ÷ 4 mm ! 4. The brake shoe according to claim 1, characterized in that the area of the ends of the inserts is 1.5 ÷ 2% of the total surface area of the friction of the shoes.

Description

Полезная модель относится к тормозам транспортных средств, в частности, к тормозным колодкам железнодорожного транспорта.The utility model relates to brakes of vehicles, in particular, to brake pads of railway transport.

Известна тормозная колодка, включающая металлический каркас и зафиксированную на нем с помощью клея фрикционную накладку, масса клеевого слоя соотносится с массой фрикционной накладки как 1:100-1:150. Улучшение эксплуатационных характеристик в данном техническом решении достигается за счет повышения теплопередачи от фрикционной накладки к каркасу и снижение температуры клеевого слоя за счет относительного снижения массы клея по сравнению с массой фрикционной накладки. [патент РФ №2296253 МПК F16D 65/04, опуб. 27.03.2007, БИ №9, авторы Левит М.З. и др. Тормозная колодка].A brake pad is known, including a metal frame and a friction lining fixed on it with glue, the mass of the adhesive layer corresponds to the mass of the friction lining as 1: 100-1: 150. Improving the performance in this technical solution is achieved by increasing heat transfer from the friction lining to the frame and lowering the temperature of the adhesive layer due to the relative reduction in the mass of glue compared to the mass of the friction lining. [RF patent No. 2296253 IPC F16D 65/04, publ. 03/27/2007, BI No. 9, authors Levit M.Z. etc. Brake pad].

Недостатком технического решения является малый отвод тепла из зоны трения «колесо-колодка».The disadvantage of the technical solution is the small heat removal from the friction zone "wheel-block".

Известна тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев, имеющих различную теплопроводность, при этом слой, в котором размещен каркас колодки, имеет меньшую теплопроводность, массы полимерных композитов, из которых выполнены слои, выбраны из соотношенияKnown brake shoe rail rolling stock, comprising a metal frame and a polymer composite friction element made of two longitudinal layers having different thermal conductivity, while the layer in which the block frame is placed has lower thermal conductivity, the masses of polymer composites from which the layers are made are selected from the relation

где M₁ - масса композита более теплопроводного слоя; M₂ - масса композита менее теплопроводного слоя. Эксплуатационные свойства в данном техническом решении достигаются за счет снижения дисбаланса тепловых нагрузок колодки путем сбалансированного соотношения масс теплопроводного и менее теплопроводного слоев [патент РФ №2236969 МПК 7 B61H 7/02, F16D 69/02 опуб. 27.09.2004, БИ №27 авторы Исакова В.А. и др. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава].wherein M ₁ - a mass of composite heat-conductive layer; M ₂ is the mass of the composite of a less heat-conducting layer. The performance properties in this technical solution are achieved by reducing the imbalance of the thermal loads of the pads by balancing the mass ratio of the heat-conducting and less heat-conducting layers [RF patent No. 2236969 IPC 7 B61H 7/02, F16D 69/02 publ. 09/27/2004, BI №27 authors V. Isakova and others. Brake pad of railway rolling stock].

Недостатком данного устройства является низкий отвод тепла из зоны трения «колесо-колодка» в металлический каркас.The disadvantage of this device is the low heat removal from the friction zone "wheel-block" in the metal frame.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution is selected by the authors as a prototype.

Техническим результатом является улучшение эксплуатационных свойств тормозных колодок, за счет повышения теплопередачи из зоны трения в металлический каркас.The technical result is to improve the operational properties of brake pads, by increasing heat transfer from the friction zone to the metal frame.

Технический результат достигается тем, что в тормозной колодке железнодорожного транспортного средства, содержащей металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, в последнем выполнены поперечные цилиндрические отверстия, в которых жестко установлены вставки цилиндрической формы из пиролитического графита, с анизотропией теплопроводности в продольном и поперечном направлении, и размещены на полимерном композиционном фрикционном элементе рядами вдоль тела колодки в шахматном порядке, а между полимерным композиционным фрикционным элементом и металлическим каркасом размещен слой клея с высокой тепловодностью, кроме того, вставки размещены в рядах с шагом от 9÷14 мм, выполнены диаметром 2÷4 мм, а площадь торцов цилиндрических вставок составляет 1,5÷2% от общей площади поверхности трения тормозной колодки.The technical result is achieved by the fact that in the brake shoe of a railway vehicle containing a metal frame, a polymer composite friction element, the latter has transverse cylindrical holes in which cylindrical inserts of pyrolytic graphite are rigidly mounted with anisotropy of thermal conductivity in the longitudinal and transverse directions, and placed on a polymer composite friction element in rows along the block body in a checkerboard pattern, and between the polymer component an adhesive friction element and a metal frame accommodate an adhesive layer with high thermal conductivity, in addition, the inserts are arranged in rows of 9 ÷ 14 mm increments, 2-4 mm in diameter, and the ends of the cylindrical inserts are 1.5 ÷ 2% of the total area friction surface of the brake pad.

Существенные признаки заявленной полезной модели состоят в том, что в колодку установлены цилиндрические вставки из пиролитического графита, которые проходят сквозь полимерный композиционный фрикционный элемент колодки, при этом торцы цилиндрических вставок выполнены в одной плоскости с рабочей поверхностью полимерного композиционного фрикционного элемента и по ним отводится в металлический каркас образовавшаяся из-за трения с колесом теплота.The essential features of the claimed utility model are that cylindrical inserts made of pyrolytic graphite are installed in the block, which pass through the polymer composite friction element of the block, while the ends of the cylindrical inserts are made in the same plane with the working surface of the polymer composite friction element and are discharged into metal the heat generated due to friction with the wheel.

На фиг.1 представлена тормозная колодка железнодорожного транспортного средства.Figure 1 presents the brake pad of a railway vehicle.

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства содержит 1 композиционный фрикционный элемент, 2 вставки цилиндрической формы из пиролитического графита, 3 клеевой слой, 4 металлический каркас, представляющий собой перфорированную металлическую полосу.The brake pad of a railway vehicle contains 1 composite friction element, 2 cylindrical inserts of pyrolytic graphite, 3 adhesive layer, 4 metal frame, which is a perforated metal strip.

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.The brake pad of a railway vehicle operates as follows.

При прижатии трущейся поверхности композиционного фрикционного элемента 1 к колесу кинетическая энергия вращения колеса переходит в тепловую энергию. Поверхность обода катания соприкасается в процессе трения с цилиндрическими вставками пиролитического графита 2. Теплопроводность у композиционного фрикционного элемента 1 невысокая по сравнению с цилиндрическими вставками пиролитического графита 2, поэтому теплопередача с поверхности трения «колесо-колодка» осуществляется при помощи цилиндрических вставок пиролитического графита 2. Так как цилиндрические вставки пиролитического графита 2 обладают анизотропией в отношении теплопроводности, то значительное количество теплоты будет отводиться в поперечном направлении вставок через их противоположные колесу концы. Незначительная часть теплоты рассеется во внутренней поверхности фрикционного элемента в поперечном направлении вставок через их цилиндрическую поверхность. Дальнейший теплоотвод от концов вставок осуществляется через клеевой слой 3 высокой теплопроводности в металлический каркас 4.When the friction surface of the composite friction element 1 is pressed against the wheel, the kinetic energy of the rotation of the wheel passes into thermal energy. The surface of the skating rim is in contact with the cylindrical inserts of pyrolytic graphite 2 during friction. The thermal conductivity of the composite friction element 1 is low compared to the cylindrical inserts of pyrolytic graphite 2, therefore heat transfer from the friction surface “wheel-block” is carried out using cylindrical inserts of pyrolytic graphite 2. So as the cylindrical inserts of pyrolytic graphite 2 have anisotropy with respect to thermal conductivity, a significant amount of heat will be t is diverted in the transverse direction of the inserts through their ends opposite the wheel. A small part of the heat is dissipated in the inner surface of the friction element in the transverse direction of the inserts through their cylindrical surface. Further heat removal from the ends of the inserts is carried out through the adhesive layer 3 of high thermal conductivity in the metal frame 4.

Количество теплоты через предлагаемую тормозную колодку относится к количеству теплоты через тормозную колодку такой же геометрии, но без графитовых вставок, как относится эквивалентный коэффициент теплопроводности предлагаемой тормозной колодки и коэффициент теплопроводности композиционной тормозной колодки:The amount of heat through the proposed brake pad refers to the amount of heat through the brake pad of the same geometry, but without graphite inserts, as the equivalent thermal conductivity of the proposed brake pad and the thermal conductivity of the composite brake pad are:

где λ_{графит||}=340 Вт/м·K - коэффициент теплопроводности графитовой вставки в продольном направлении; λ_{графит⊥}=2,2 Вт/м·K - коэффициент теплопроводности графитовой вставки в поперечном направлении; x - доля площади контакта графитовых вставок в общей площади контакта колодки с колесом.where λ _{graphite ||} = 340 W / m · K is the thermal conductivity of the graphite insert in the longitudinal direction; λ _graphite⊥ = 2.2 W / m · K is the thermal conductivity of the graphite insert in the transverse direction; x is the fraction of the contact area of the graphite inserts in the total contact area of the block with the wheel.

Коэффициент трения, осредненный по площади для предлагаемой тормозной колодки с графитовыми вставками равен:The friction coefficient averaged over the area for the proposed brake pads with graphite inserts is equal to:

где φ_{тр.колодки}=0,38 коэффициент трения композиционной колодки по данным (В.И.Изюмова и др. Фрикционные композиционные материалы нового поколения. Вагоны и вагонное хозяйство. №2(6) 2006 г. с.24-25); φ_{тр.граф}=0,05 - коэффициент трения графитовой вставки.where φ _tr . _pads = 0.38 coefficient of friction of the composite pads according to (V.I. Izyumova et al. Friction composite materials of a new generation. Wagons and carriages. No. 2 (6) 2006 p.24-25); φ _tr.graph = 0.05 - coefficient of friction of the graphite insert.

При At

Согласно расчетам, теплопередача из зоны трения в металлический каркас в предлагаемой тормозной колодке в 3-4 раза выше по сравнению с имеющимися аналогом и прототипом при незначительном снижении (на 1,2-1,6%) коэффициента трения.According to calculations, the heat transfer from the friction zone to the metal frame in the proposed brake shoe is 3-4 times higher compared to the existing analogue and prototype with a slight decrease (by 1.2-1.6%) of the friction coefficient.

Проведенные авторами расчеты показали, что при выбранном диаметре цилиндрических вставок 2 мм шаг их расстановки по площади рабочей поверхности колодки целесообразно устанавливать до 9 мм, а при диаметре вставки 4 мм до 14 мм, при этом число цилиндрических вставок составит от 160 до 30 штук соответственно, при этом цилиндрические вставки устанавливаются в шахматном порядке, что обеспечит более равномерный отвод тепла с поверхности трения.The calculations performed by the authors showed that for a selected diameter of cylindrical inserts of 2 mm, it is advisable to set the step of their placement over the area of the working surface of the block to 9 mm, and for an insert diameter of 4 mm to 14 mm, while the number of cylindrical inserts will be from 160 to 30 pieces, respectively. while the cylindrical inserts are installed in a checkerboard pattern, which will provide a more uniform heat removal from the friction surface.

Таким образом, повышение теплопередачи от зоны трения в металлический каркас в предлагаемой тормозной колодке с графитовыми вставками достигается при незначительном снижении коэффициента трения, что улучшает эксплуатационные свойства тормозной колодки.Thus, the increase in heat transfer from the friction zone to the metal frame in the proposed brake pad with graphite inserts is achieved with a slight decrease in the coefficient of friction, which improves the operational properties of the brake pad.

Claims

1. The brake shoe of a railway vehicle containing a metal frame, a polymer composite friction element, characterized in that the polymer composite friction element has transverse cylindrical holes in which cylindrical inserts of pyrolytic graphite are rigidly mounted with anisotropy of thermal conductivity in the longitudinal and transverse directions , and placed on a polymer composite friction element in rows along the block body in a checkerboard pattern, and between olimernym composite friction element and the metal frame is a layer of adhesive with a high warmwater.

2. The brake shoe according to claim 1, characterized in that the inserts are placed in rows in increments of 9 ÷ 14 mm.

3. The brake shoe according to claim 1, characterized in that the inserts are made with a diameter of 2 ÷ 4 mm

4. The brake shoe according to claim 1, characterized in that the area of the ends of the inserts is 1.5 ÷ 2% of the total surface area of the friction of the shoes.