UA61367U

UA61367U - Brake block of railway vehicle

Info

Publication number: UA61367U
Application number: UAU201012024U
Authority: UA
Inventors: Александр Иванович Ворончихин; Владимир Игоревич Налев; Вячеслав Николаевич Бочкарев; Марина Дмитриевна Шпады; Матуш Буйняк; Петер Мацала
Original assignee: Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов"
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2011-07-11
Also published as: DE202011003771U1

Abstract

A brake block of a railway vehicle comprises a metal frame and at least a single-layer composite friction element equipped with wear indicators and means for protection against misuse of shoe type. The metal frame is designed as a wire frame that is made in the form of two closed frames pressed into composite friction material of the back of shoe on the shoe perimeter, which internal parts are mutually overlapped and deflected out of the back part of shoe forming an eye to pass a pin and a perforated plate pressed into the composite friction material of the back part of shoe.

Description

4 ОК (Гальма - гальма з композиційними гальмовими колодками - Загальні умови для сертифікації композиційних гальмових колодок) членів Міжнародного союзу залізниць.4 OK (Brakes - brakes with composite brake pads - General conditions for certification of composite brake pads) of members of the International Union of Railways.

Згідно документу ШІС 541-4 ОК, гальмова колодка містить композиційний фрикційний елемент, закріплений на металевому каркасі, виконаному у вигляді сталевої смуги у тильній частині колодки, а центральна бобишка виконана у вигляді П-подібного виступу із сталевої смуги. Згідно документу для міжнародного транспорту можуть використовуватися гальмові колодки: з високим рівнем тертя (К); з середнім рівнем тертя (І); з низьким рівнем тертя (І І).According to the document SHIS 541-4 OK, the brake pad contains a composite friction element fixed on a metal frame made in the form of a steel strip in the rear part of the pad, and the central boss is made in the form of a U-shaped protrusion from a steel strip. According to the document, brake pads can be used for international transport: with a high level of friction (K); with an average level of friction (I); with a low level of friction (I I).

Засоби забезпечення захисту колодки типу К (згідно фігурі 9 «Захист від неправильного використання гальмової колодки фрикційного типу «К» на с. 62 документу) виконані у вигляді металевих конічних вставок, які проходять крізь сталеву смугу симетрично поперечній площині, приходящої через центральну бобишку колодки та отворів у тильній частині колодки, також проходящих крізь сталеву смугу симетрично поперечній площині, яка проходить через центральну бобишку колодки. Згадані отвори розташовані між конічних вставок, причому розміри розташування металевих конічних вставок (78,541мм від поперечно площини, яка проходить через центральну бобишку колодки) та розміри розташування отворів (394 мм від поперечно площини, яка проходить через центральну бобишку колодки) регламентовані документом ШІС 541-4 ОР. Відсутність засобів захисту від неправильного використання у тильній частині колодки не дозволить вставити колодку в гальмовий башмак, так як він забезпечений відповідними засобами захисту, виконаних у вигляд конічних виступів та отворів. При збірці засобів захисту колодки входять у засоби захисту башмака і, таким чином гальмо зібране. Крім цього, на Фіг.10 «Приклади конструкцій індикаторів зносу» на с.63 документу приведено розташування індикаторів зносу, яке повинно гарантувати знос колодки до індикатору, без стирання армуючих частин та каркаса.Means of protection of the K-type pad (according to figure 9 "Protection against improper use of the K-type friction pad" on p. 62 of the document) are made in the form of metal conical inserts that pass through a steel strip symmetrically transverse to the plane passing through the central boss of the pad and holes in the rear part of the block, also passing through a steel strip symmetrical to the transverse plane, which passes through the central boss of the block. The mentioned holes are located between the conical inserts, and the dimensions of the location of the metal conical inserts (78.541 mm from the transverse plane that passes through the central boss of the pad) and the dimensions of the location of the holes (394 mm from the transverse plane that passes through the central boss of the pad) are regulated by document SHIS 541- 4 OR. The lack of protection against misuse in the rear part of the pad will prevent the pad from being inserted into the brake shoe, as it is provided with appropriate protection in the form of conical protrusions and holes. When assembling the protective means, the pads are included in the shoe protection means and thus the brake is assembled. In addition, Fig. 10 "Examples of constructions of wear indicators" on p. 63 of the document shows the location of wear indicators, which should guarantee wear of the pad to the indicator, without abrasion of the reinforcing parts and the frame.

Такі колодки дозволені до використання у Європейському союзі.Such pads are approved for use in the European Union.

Конструкція гальмової колодки, описана у документі ШІС 541-4 ОК, є найбільш близьким аналогом заявляємої корисної моделі по сукупності суттєвих ознак та вибрана в якості прототипу. Загальні суттєві ознаки заявляємої корисної моделі з прототипом - «металевий каркас», та «композиційний фрикційний елемент, забезпечений індикатором зносу».The design of the brake pad, described in the document SHIS 541-4 OK, is the closest analogue of the proposed useful model in terms of essential features and was chosen as a prototype. General essential features of the proposed utility model with a prototype are "metal frame" and "composite friction element equipped with a wear indicator".

Недоліком прототипу являться наявність у гальмовій колодці металевого каркаса у вигляді сталево смуги, а також сталевої центральної бобишки, так як при даній конструкції колодки, яка забезпечує жорстку конструкцію каркаса у цілому, не забезпечується міцність каркаса в його П-подібному виступі, який одержується шляхом згину плоско сталево смуги у штампі. При штамповці сталевого каркаса в місцях згину утворюються мікротріщини, які при постійних вібраціях та навантаженнях у процесі експлуатації збільшуються і каркас ламається, а потім під дією збільшених навантажень ламається й зварний шов і одна половина колодки відривається від другої половини. Крім того, унаслідок вібрацій та перемінних навантажень в експериментальних умовах експлуатації, наприклад, при сильних морозах фрикційний композиційний елемент іноді відривається від металевого каркаса.The disadvantage of the prototype is the presence in the brake pad of a metal frame in the form of a steel strip, as well as a steel central boss, since with this design of the pad, which provides a rigid structure of the frame as a whole, the strength of the frame in its U-shaped projection, which is obtained by bending, is not ensured flat steel strip in stamp. During the stamping of the steel frame, microcracks are formed in the bends, which, with constant vibrations and loads during operation, increase in size and the frame breaks, and then, under the action of increased loads, the weld breaks and one half of the pad separates from the other half. In addition, as a result of vibrations and variable loads in experimental operating conditions, for example, in severe frosts, the friction composite element sometimes detaches from the metal frame.

Задачею, на рішення якою направлена заявляема корисна модель, є створення гальмової композиційно колодки залізничного транспортного засобу для забезпечення можливості безпечного міжнародного сполучення залізниць кран ЕС з кранами СНД та іншими з різними кліматичними та дорожніми умовами.The problem to be solved by the proposed useful model is the creation of a composite brake pad of a railway vehicle to ensure the possibility of safe international railway connection of EC cranes with CIS cranes and others with different climatic and road conditions.

При цьому повинна бути збільшена міцність конструкції колодки та виконання усіх вимог норм безпеки та сертифікації для гальмових колодок залізничних транспортних засобів вказаних вище держав.At the same time, the strength of the pad construction and the fulfillment of all safety and certification requirements for brake pads of railway vehicles of the above states should be increased.

Наприклад, повинні бути враховані вимоги по морозостійкості гальмових колодок згідно Російським нормативним документам, вимоги кран ЕС про недопустимість вмісту свинцю та ряду інших речовин у композиційному матеріалі колодки, а також інші вимоги.For example, the requirements for the frost resistance of brake pads according to Russian regulatory documents, the requirements of the EC crane on the inadmissibility of the content of lead and a number of other substances in the composite material of the pads, as well as other requirements, must be taken into account.

Технічним результатом заявляємо корисної моделі є підвищення безпеки експлуатації, забезпечення можливості безпечного міжнародного сполучення кран ЕС з кранами СНД та іншими з різними кліматичними умовами. Також технічними результатами пропонуємо конструкції є підвищення міцності колодок, забезпечення захисту від неправильного використання, підвищення стабільності ефективності гальмування, забезпечення відновлення поверхні катання колеса у процесі звичайного гальмування, збільшення ресурсу колодок та коліс, зменшення шуму у процесі експлуатації, збільшення тепловіддачі в довкілля, зменшення собівартості гальмових колодок та забезпечення виконання вимог норм ШІС, держав СНД та інших до гальмових колодок залізничного транспортного засобу.The technical result of the declared useful model is to increase the safety of operation, to ensure the possibility of safe international connection of the EC crane with the CIS cranes and others with different climatic conditions. Also, the technical results offered by the design include increasing the strength of pads, providing protection against improper use, increasing the stability of braking efficiency, ensuring the restoration of the rolling surface of the wheel during normal braking, increasing the resource of pads and wheels, reducing noise during operation, increasing heat transfer to the environment, reducing cost brake pads and ensuring compliance with the requirements of the CIS, CIS and other standards for brake pads of railway vehicles.

Для досягнення вказаного технічного результату в гальмовій колодці, містить металевий каркас та композиційний фрикційний елемент з індикаторами зносу, металевий каркас виконай сітчато-дротовим, який містить дротовий каркас, являючи собою впресовані в композиційний фрикційний елемент тильної сторони колодки, по периметру колодки, дві замкнуті рамки. Внутрішні частини двох замкнутих рамок взаємно перекриті та відігнуті назовні тильної частини колодки, утворюючи вушко для пропуску чеки. Колодка з тильної сторони містить металеву сітку або перфоровану жерсть, впресовану у композиційний фрикційний елемент. Головною гідністю композиційних колодок з сітчато-дротовим каркасом на відміну від композиційних колодок із сталевим металевим каркасом є те, що центральна бобишка у цих колодок виготовлена з композиційного матеріалу з внутрішнім армуванням, що різко підвищує пружно-еластичні властивості колодки та, як наслідок, ударну та вібраційну міцність колодки і виключає відрив композиційного матеріалу від корпусу. Ці колодки в порівнянні з композиційними колодками з цільно-металевим каркасом із сталевої смуги (спинкою) також мають більший строк служби, надійність. Значно зменшується металоємкість, вартість колодок та шум при експлуатації.To achieve the specified technical result in the brake pad, which contains a metal frame and a composite friction element with wear indicators, the metal frame should be made of wire mesh, which contains a wire frame, being two closed frames pressed into the composite friction element of the rear side of the pad, along the perimeter of the pad . The inner parts of the two closed frames are mutually overlapped and bent outwards from the rear part of the block, forming an eyelet for passing the check. The pad on the back side contains a metal mesh or perforated tin pressed into a composite friction element. The main advantage of composite pads with a mesh-wire frame, in contrast to composite pads with a steel metal frame, is that the central boss of these pads is made of a composite material with internal reinforcement, which dramatically increases the elastic-elastic properties of the pad and, as a result, shock and vibration strength of the pad and excludes separation of the composite material from the case. Compared to composite pads with an all-metal frame made of steel strip (back), these pads also have a longer service life and reliability. The metal consumption, cost of pads and noise during operation are significantly reduced.

Багаторічна практика використання колодок даної конструкції у районах Крайньої Півночі, континентального, помірного, субтропічного клімату підтвердила їх абсолютну надійність.Long-term practice of using blocks of this design in the regions of the Far North, continental, temperate, subtropical climates has confirmed their absolute reliability.

З'єднання кінців дроту рамок можуть бути виконані без збільшення товщини дротового каркаса по товщині колодки, або із збільшенням товщини дротового каркаса по товщині колодки та розташуванням на половині дротового каркаса в районі зовнішньої бокової поверхні колодки.The connection of the wire ends of the frames can be made without increasing the thickness of the wire frame by the thickness of the block, or with an increase in the thickness of the wire frame by the thickness of the block and the location on the half of the wire frame in the area of the outer side surface of the block.

Гальмова композиційна колодка може виготовлятися із одно або з кількома Фрикційними абразивними вставками або без них. Фрикційні абразивні вставки можуть бути виготовлені з металу, наприклад, високоміцного чавуну з кулевидним графітом. Вставка з цього чавуну в процесі гальмування при нормальних та низьких температурах надає очищаючу дію на колесо, збільшує шорсткість поверхні катання та стабільність ефективності гальмування, особливо в осінньо-весняний період, а у процесі звичайного гальмування при високих температурах чавун заповнює мікротріщини на поверхні колеса, запобігаючи тим самим, розвитку цих тріщин; сприяє поліпшенню поверхні катання колеса та збільшенню стійкості коліс проти утворювання вищербин та інших дефектів і, внаслідок, збільшує ресурс коліс.A composite brake pad can be produced with or without one or more Friction abrasive inserts. Friction abrasive inserts can be made of metal, for example, high-strength cast iron with nodular graphite. An insert made of this cast iron in the process of braking at normal and low temperatures has a cleaning effect on the wheel, increases the roughness of the rolling surface and the stability of the braking efficiency, especially in the autumn and spring period, and in the process of normal braking at high temperatures, the cast iron fills microcracks on the surface of the wheel, preventing thereby, the development of these cracks; helps to improve the rolling surface of the wheel and increase the stability of the wheels against the formation of nicks and other defects and, as a result, increases the service life of the wheels.

Фрикційна абразивна вставка може бути раціонально з'єднана з дротовим каркасом, наприклад, шляхом защемлення в його отворах, по довжині, ширині та з одно сторони по висоті і разом з ним запресована у гальмову колодку. Вставка може бути защемлена у дротовому каркасі та з'єднана з ним і іншим способом, в залежності від конструкції каркаса та вставки. Центральна бобишка з отвором під чеку, армована вертикальними елементами твердо вставки та дротовим каркасом, разом з боковими бобишками виконана із міцного та еластичного композиційного фрикційного матеріалу.The friction abrasive insert can be rationally connected to the wire frame, for example, by pinching in its holes, along the length, width, and on one side along the height, and together with it, it is pressed into the brake pad. The insert can be pinched in the wire frame and connected to it in another way, depending on the design of the frame and the insert. The central boss with a hole under the check, reinforced with vertical elements of solid inserts and a wire frame, together with the side bosses is made of strong and elastic composite friction material.

Фрикційні абразивні вставки можуть бути виконані також із спеціального абразивного композиційного матеріалу з металевими або іншими спеціальними наповнювачами. Композиційна колодка може виготовлюватися з пазом з сторони робочої поверхні колодки або без нього та містити одно, двох або трьохшаровий композиційний фрикційний елемент.Friction abrasive inserts can also be made of a special abrasive composite material with metal or other special fillers. The composite pad can be manufactured with or without a groove on the side of the working surface of the pad and contain one, two or three-layer composite friction element.

Для виключення неправильного використання при установці колодок на пересувний склад вона забезпечена засобами захисту від неправильного використання для колодок типу К, які виконані у вигляді конічних виступі в на тильній поверхні колодки, причому ці виступи виготовлені з того ж композиційного матеріалу, що й фрикційний елемент, так як вони брикетуються разом з брикетуванням колодки у формі, забезпеченій конічними отворами у місцях розташування виступів. На тильній стороні колодки також виконані отвори, розташовані симетрично поперечній площині, яка проходить через центральну бобишку колодки. Розміри, форма та розташування конічних виступів на тильній стороні колодки відповідають документу ШІС 541-4 ОВ.In order to exclude misuse when installing pads on a mobile warehouse, it is equipped with means of protection against improper use for K-type pads, which are made in the form of conical protrusions on the rear surface of the pad, and these protrusions are made of the same composite material as the friction element, so how they are briquetted together with the briquetting of the block in a mold equipped with conical holes in the locations of the protrusions. On the back side of the pad, there are also holes located symmetrically to the transverse plane that passes through the central boss of the pad. The dimensions, shape and location of the conical protrusions on the rear side of the pad correspond to the SHIS 541-4 OV document.

На Фіг.1, 2, З та 4 представлений загальний вигляд гальмової колодки залізничного транспортного засобу.Figures 1, 2, 3 and 4 show a general view of the brake pad of a railway vehicle.

Гальмова колодка містить: композиційний фрикційний елемент з міцного неробочого, робочого та приробляємого шарів 1; металевий каркас, включаючи дротяну рамку 2 з перфорованою жерстю або сіткою 3; центральну бобишку 4 з отвором під чеку 5; дві бокові бобишки 6; два конічних отвори 7; два виступи 8; два індикатори зносу у вигляді пазів 9; тверду фрикційну абразивну вставку 10.The brake pad contains: a composite friction element made of strong non-working, working and wearable layers 1; a metal frame, including a wire frame 2 with perforated tin or mesh 3; central boss 4 with a hole for a check 5; two side lobes 6; two conical holes 7; two performances 8; two wear indicators in the form of grooves 9; hard friction abrasive insert 10.

Технологія виготовлення гальмової колодки передбачає послідуючі етапи (операції): виготовлення (відливання) вставки з чавуну; виготовлення заготовки з перфоровано жерсті; виготовлення та зварка дротяного каркаса з дроту; збірка дротового каркаса з вставкою шляхом защемлення; виготовлення композиційних фрикційних матеріалів для робочого та неробочого шарів; почергове укладання у прес-форму заготовки з перфоровано жерсті, дротового каркаса з вставкою, навішування неробочого шару, робочого шару та приробляємого шару з розрівнюванням композиційних фрикційних матеріалів та з подальшим формуванням під тиском у пресі; вулканізація колодок у прес-формі під тиском та при температурі, а при необхідності, і термообробка у печі; свердлення отворів під чеку та пазів індикаторів зносу у гальмовій колодці, якщо їх виготовлення не передбачено у прес-формі.The brake pad production technology involves the following stages (operations): production (casting) of a cast iron insert; production of blanks from perforated tin; production and welding of a wire frame made of wire; assembly of a wire frame with an insert by pinching; production of composite friction materials for working and non-working layers; alternate stacking of a blank made of perforated tin, a wire frame with an insert, hanging of a non-working layer, a working layer and a workable layer with leveling of composite friction materials and subsequent forming under pressure in a press; vulcanization of pads in a mold under pressure and at temperature, and if necessary, heat treatment in an oven; drilling holes for the check and grooves for wear indicators in the brake pad, if their production is not provided for in the press form.

У виняткових випадках, при використанні іржаво або забруднено арматури, або при виконанні особливих вимог по міцності колодок, може виконуватися очистка арматури від іржі, обезжирювання та промазка клеєм по звичайним відомим технологіям з метою поліпшення адгезії та кріплення металево арматури з композиційним фрикційним елементом.In exceptional cases, when using rusty or dirty fittings, or when meeting special requirements for the strength of pads, the fittings can be cleaned of rust, degreased and smeared with glue using the usual known technologies in order to improve the adhesion and fastening of the metal fittings with the composite friction element.

Для формування конічних виступів у дні прес-форми утворені два конічних отвори глибиною 6 мм та діаметром від 12 до 10 мм. Відстань кожного із отворів від поперечно площини симетрії, яка проходить через центральну бобишку колодки 78,521 мм. Отвори у тильній частині колодки діаметром 1521 мм та відстанню 39:51 мм від поперечно площини симетрії, яка проходить через центральну бобишку колодки, можуть бути просвердлені після виготовлення колодки, або утворені за допомогою пуансонів на дні прес-форми для утворення отворів у процесі формування колодки.For the formation of conical protrusions, two conical holes with a depth of 6 mm and a diameter of 12 to 10 mm are formed at the bottom of the mold. The distance of each of the holes from the transverse plane of symmetry, which passes through the central boss of the pad, is 78.521 mm. The holes in the back of the pad, 1521 mm in diameter and 39:51 mm from the transverse plane of symmetry that passes through the central boss of the pad, can be drilled after the pad is manufactured, or formed by punches at the bottom of the mold to create holes during the pad forming process .

Всі операції, включаючи збірку дротового каркаса з вставкою, досить детально описані у вказаних аналогах заявляємої корисної моделі і можуть бути легко вироблені на діючому устаткуванні заводів-виготовлювачів гальмових композиційних колодок.All operations, including the assembly of a wire frame with an insert, are described in sufficient detail in the specified analogs of the proposed utility model and can be easily performed on the existing equipment of factories producing brake composite pads.

Гальмові колодки залізничних транспортних засобів запропоновано конструкції можна застосовувати для міжнародного сполучення на залізницях країн ЄС, країн СНД та інших з різними кліматичними та дорожніми умовами.Brake pads of railway vehicles of the proposed design can be used for international traffic on the railways of EU countries, CIS countries and others with different climatic and road conditions.

Як наслідок, підвищується безпека експлуатації, забезпечується можливість безпечного міжнародного сполучення кран ЄС з кранами СНД та іншими і забезпечується отримання додаткового прибутку залізницями.As a result, operational safety increases, the possibility of safe international connection of EU cranes with CIS and other cranes is ensured, and additional profit is ensured by railways.

й 7 Я. й 5 вand 7 Ya. and 5 c

ІК. -й- я ян, спаржа ах рення х че х ос в Ци ЯIR. -j- I yang, asparagus ah rennia h che x os in Qi Ya

М Ж кон МК яM Zh con MK i

КУ у УЯВИ перу с вес М Я КО ран нн а с я ех и в о УК - ви ос ТИСНЙ ЙKU u IMAGINATION peru s wes M YA KO ran nn a s i eh i v o UK - you os TYSNY Y

Ка Мн думи вн й діла: -л що ріг. фл юю дня аж доня рсжнеKa Mn dum vn and deed: -l what a horn. fl yuyu day until donya rszhne

Ка КІ 5 ' й ' х 3 ї і і і : ен й. ! і х 4 ї т і Ї х й сей питфган ліг ка ков вп: уроднвня г ; ООН Я ТО орд-жва ле і т ОК ДоуKa KI 5 ' i ' x 3 i i i i : en y. ! i x 4 i t i I i x i sei pitfgan lig ka kov vp: urodnvnya g ; UN I TO ord-zhva le and t OK Dou

ОМ - сш НВ Я ря ІЩЕ рев Й ВЕ нь дерOM - ssh NV Ya rya ISCHE rev Y VE n der

ЕНН ДНЯ ОВК, й НН ти! і ВОЯКИ і клриїENN DNYA OK, and NN you! and SOLDIERS and clergy

ОХ 3 : че КрЕОВ Ен ке св отюн пенОХ 3 : che KREOV En ke sv otyun pen

КА ШМК І Есе ій зав в фйчіН і Н : і ! і Н і феї НKA ShMK I Ese iy zav v fjchiN i N : i ! and N and fairies N

Н Н й ї Н о і ше і я ЯН і 1 Дтюєтвнеу ово ЙN N y i N o i she i i YAN i 1 Dtyuetvneu ovo Y

ГО 1GO 1

Інн вн м пн наваInn vn m pn nava

Янг. а-4 5Yang. a-4 5

ДінDean

ПановMr

Ж схSame school

І Мих я. и: пекхелвнхяAnd Mykh I. and: pekhelvnhya

Янг. дей я їхе ЖЕYang. I give them the same

НИ, никWE, nobody

Н Я і ще ; ! Н ; ОО рт и в, - ПЛОТЬ те 0 ОАЕ М КО жу ні шення хх коня і и и !N I and more; ! N ; ОО рт и в, - FLESH te 0 UAE M KO жу ни шени хх horse и и и !

Ок а о я со штOk, oh, I'm with you

Як, 4How, 4