тормозная колодка железнодорожного подвижного состава. Жд колодки


Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства (варианты)

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно - к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств. Тормозная колодка содержит металлический каркас и закрепленный на нем композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев, различающихся по теплопроводности. Менее теплопроводный слой выполнен из композиционного фрикционного материала, имеющего большие адгезию к металлу и прочность, по сравнению со слоем, расположенным с рабочей поверхности колодки. Толщина менее теплопроводного слоя меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса. По второму варианту тормозная колодка содержит металлический каркас и закрепленный на нем композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев, и вставку из чугуна, расположенную в центральной части колодки. Менее теплопроводный слой выполнен из композиционного фрикционного материала, имеющего большие адгезию к металлу и прочность, по сравнению со слоем, расположенным с рабочей поверхности колодки. Толщина менее теплопроводного слоя меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса. Достигается повышение прочности, надежности и ресурса тормозной колодки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к колодочным тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств.

Колодочному тормозу столько лет, сколько и самой железной дороге. Его конструкция основана на использовании поверхности катания колеса в качестве контртела в паре трения с тормозной колодкой. Такое двойное использование может приводить иногда к критической ситуации, так как при торможении (особенно с высокой скорости) возникают большие термические нагрузки, которые могут вызвать повреждения поверхности катания колеса (прижоги, термические трещины и другие). Важной положительной особенностью колодочного тормоза является то, что при его использовании очищается поверхность катания и за счет этого улучшается сцепление между колесом и рельсом.

В настоящее время известны и изготавливаются несколько основных типов тормозных колодок, в том числе:

- тормозные чугунные колодки выпускаемые по ГОСТ 1205-73 «Колодки чугунные для вагонов и тендеров железных дорог. Конструкция и основные размеры»;

- тормозные композиционные колодки см. Ширяев Б.А. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. - М.: Химия, 1982 г., с.9-14, 70, 71), содержащие металлический каркас и фрикционный, композиционный элемент;

- тормозные колодки железнодорожного транспортного средства по патенту на полезную модель № 52957 F16D 65/04, 2006 г., содержащие металлический каркас, композиционный фрикционный элемент и твердую вставку из чугуна;

- тормозные металлокерамические колодки (см. Порошковая металлургия. Спеченные и композиционные материалы» под редакцией В.Шатта. Перевод с немецкого. М.: Металлургия, 1983 г., с.249, 260, 261, содержащие металлический каркас и фрикционный металлокерамический элемент.

Из всех известных, перечисленных выше типов, наиболее широко применяются тормозные композиционные колодки, содержащие металлический каркас (стальной цельнометаллический или сетчатопроволочный) и фрикционный композиционный элемент. Начали применяться перспективные колесосберегающие тормозные колодки для железнодорожных транспортных средств, содержащие металлический каркас, фрикционный, композиционный элемент и металлическую вставку из чугуна.

Тормозные композиционные колодки, по сравнению с чугунными, обеспечивают работоспособность не до 120 км/час, а до 160 км/час, имеют более высокий и стабильный коэффициент трения, в 3-4 раза больше ресурс, при меньшей скорости. Однако их теплопроводность в 10 и более раз меньше, чем теплопроводность чугуна и поэтому они в несколько раз больше передают тормозную энергию в колесо по сравнению с чугунными. Решение задачи повышения теплопроводности тормозных композиционных колодок с целью снижения температуры колеса приводит к увеличению температуры в месте крепления фрикционного композиционного элемента с металлическим каркасом с тыльной стороны колодки и, как следствие, ведет к ослаблению крепления фрикционного композиционного элемента с металлокерамическим каркасом и снижению прочности и надежности конструкции колодки. Очень высока вероятность отрыва фрикционного элемента от каркаса при эксплуатации, что может привести к разрушению колодки и возникновению аварийных ситуаций.

Известна тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, включающая металлический каркас и закрепленный на нем полимерный композиционный фрикционный элемент, по патенту РФ № 2072672, В61Н 7/02, 1997. В указанной колодке фрикционный элемент выполнен из двух слоев, имеющих разную теплопроводность. Слой, контактирующий с металлическим каркасом, выполнен из полимерного композиционного фрикционного материала, теплопроводность которого меньше теплопроводности полимерного композиционного фрикционного материала, из которого выполнен слой, размещенный со стороны рабочей поверхности колодки.

Недостатком известной колодки является то, что толщина менее теплопроводного слоя определена как слой, контактирующий с металлическим каркасом. Толщина этого слоя недостаточна для существенного понижения температуры в месте крепления металлического каркаса с полимерным композиционным фрикционным элементом. Кроме того, в известной колодке недостаточно сцепление (адгезия) менее теплопроводного слоя с металлическим каркасом ввиду недостаточного количества связующего и недостаточна прочность менее теплопроводного слоя ввиду отсутствия требований к армированию волокнами.

Существенные признаки известных колодок «металлический каркас», «композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух слоев, различных по теплопроводности», являются общими с существенными признаками заявляемой колодки.

Известны тормозные колодки железнодорожного транспортного средства, содержащие металлический каркас, композиционный фрикционный элемент и одну твердую вставку из чугуна, расположенную в центральной части колодки, по патенту РФ № 2188347 В61Н 1/00, 2001 г.) и патенту на полезную модель № 52957, F16D 65/04, 2006 г.

Существенные признаки известной колодки «металлический каркас», «композиционный фрикционный элемент» и «вставка из чугуна, расположенная в центральной части колодки» являются общими с существенными признаками заявляемой колодки.

Известная колодка обеспечивает повышенный срок службы колеса за счет сохранения поверхности катания колеса, а также стабильность и эффективность торможения при обычных и тяжелых условиях эксплуатации.

Недостатками данных колодок является повышенная температура в месте крепления фрикционного композиционного элемента с металлическим каркасом с тыльной стороны колодки (в особенности из-за наличия очень теплопроводной чугунной вставки), которая приводит к ослаблению крепления фрикционного композиционного элемента с металлическим каркасом и снижению прочности и надежности конструкции колодки. Кроме того, в известной колодке в месте крепления с металлическим каркасом недостаточны (адгезия) сцепление композиционного фрикционного элемента с металлическим каркасом и прочность фрикционного композиционного элемента.

Наиболее близким аналогом заявляемой колодки является тормозная колодка железнодорожного подвижного состава по патенту РФ на изобретение № 2097239, В61Н 7/02, 1997 г. Колодка включает металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, который выполнен из двух продольных слоев, имеющих различную электропроводность. При этом слой, в котором размещен каркас колодки, имеет меньшую электропроводность.

Существенные признаки наиболее близкого аналога «металлический каркас» и «композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев» являются общими с существенными признаками заявляемой колодки.

Рассматриваемые тормозные колодки могут быть использованы с целью уменьшения деструкции полимерного связующего в этих колодках под действием электрического тока только в тормозных узлах подвижного состава на электрической тяге, например, в электровозах и моторных вагонах электропоездов.

К сожалению, в конструкции рассматриваемой тормозной колодки все внимание уделено обеспечению различия электропроводности рабочего слоя и менее электропроводного слоя, расположенного с тыльной поверхности колодки, в котором размещен металлический каркас колодки.

Поэтому из-за необеспечения различия в теплопроводности указанных выше слоев эти колодки неэффективны и малопригодны на обычных составах с применением, например, тепловозов, так как их слой, расположенный с тыльной поверхности колодки, в котором размещен металлический каркас, имеет большую теплопроводность, что вызывает высокую температуру в месте контакта металлического каркаса и композиционного фрикционного элемента и, как правило, не обеспечивается достаточная прочность колодки. В рассматриваемой конструкции колодки поставленная в наиболее близком аналоге задача снижения токов, протекающих через колодку, при наличии твердой вставки из чугуна, и вовсе не обеспечивается и поэтому на границе контакта вставки из чугуна и металлического каркаса с фрикционным элементом вследствие высокой температуры металла неизбежно разрушение прилегающих слоев композиционного фрикционного элемента с образованием трещин и разрушением колодки.

Кроме того, эта колодка при использовании ее на обычных вагонах вне зависимости от тяги обладает недостаточной прочностью, так как в месте крепления композиционного фрикционного элемента с металлическим каркасом недостаточна адгезия (сцепление) композиционного фрикционного элемента с металлическим каркасом ввиду отсутствия повышенного содержания связующего и прочность композиционного фрикционного элемента в связи с отсутствием повышенных требований к армированию его волокнами.

Недостатком рассматриваемой колодки является и то, что толщина продольного слоя композиционного фрикционного элемента, расположенного с тыльной поверхности колодки, определена как «слой, в котором размещен каркас колодки» и, таким образом, недостаточно полно установлена по отношению к общей толщине колодки и по отношению к толщине рабочего слоя, что не позволяет изготовить максимально эффективную двухслойную тормозную колодку с рациональными толщинами слоев.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение прочности, надежности и ресурса тормозной колодки.

Поставленную задачу решает тормозная колодка железнодорожного транспортного средства по описанным ниже вариантам № 1 и 2.

По варианту № 1.

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства содержит металлический каркас и закрепленный на нем композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев, различающихся по теплопроводности. Менее теплопроводный слой выполнен из композиционного фрикционного материала, имеющего большие адгезию к металлу и прочность, по сравнению со слоем, расположенным с рабочей поверхности колодки. Толщина менее теплопроводного слоя меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса.

По варианту № 2.

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства содержит металлический каркас и закрепленный на нем композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев, различающихся по теплопроводности, и вставку из чугуна, расположенную в центральной части колодки. Менее теплопроводный слой выполнен из композиционного фрикционного материала, имеющего большие адгезию к металлу и прочность по сравнению со слоем, расположенным с рабочей поверхности колодки. Толщина менее теплопроводного слоя меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса.

Для понимания формулировок рассмотрим графические изображения тормозных железнодорожных колодок, представленные на фиг.1 и 2.

Первоначальная толщина новой тормозной колодки обозначена «S» и приведена в технической литературе (Ширяев Б.А. Производство тормозных железнодорожных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М.: Химия, 1982 г., с.72).

Толщина от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса обозначена - «S1» и зависит от конструкции каркаса. Эта толщина, например, соответственно составляет согласно имеющимся чертежам специального конструкторского бюро ЦВ МПС:

- для композиционных тормозных колодок с металлической спинкой - 12 мм;

- для композиционных тормозных колодок с сетчатопроволочным каркасом - 8 мм.

Имеется минимальная толщина колодки, разрешенная для эксплуатации - обозначена «S3».

Минимальная толщина колодки, разрешенная для эксплуатации, установлена в «Инструкции по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог». Издательство «Инпресс» при содействии НПП Транспорт, г.Омск, 111395, Москва, Аллея 1-й Маевки д.15. 1994 г., с.3, 12, 13. Минимальная толщина колодки, разрешенная для эксплуатации, также устанавливается отдельно для каждого типа колодки и составляет:

- для композиционных тормозных колодок с металлической спинкой - 14 мм;

- для композиционных тормозных колодок с сетчато-проволочным каркасом - 10 мм.

Таким образом, минимальная толщина колодки, разрешенная для эксплуатации, обозначена - S3, в данном случае на 2 мм превышает толщину от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса для исключения повреждения поверхности колеса металлическим каркасом при торможении, а именно, с учетом пробега и износа до следующего осмотра на станции.

Поэтому толщина менее теплопроводного слоя композиционного фрикционного элемента обозначена S2, меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации S3, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих частей металлического каркаса S1, так как это позволит максимально уменьшить температуру в зоне контакта композиционного фрикционного элемента и одновременно обеспечить требуемые характеристики при торможении и максимальный ресурс колодки.

С целью увеличения прочности колодки и ресурса композиционный фрикционный элемент выполнен из двух продольных слоев, имеющих разную теплопроводность, причем менее теплопроводный слой композиционного фрикционного элемента, расположенный с тыльной стороны колодки, выполнен из композиционного фрикционного материала с более высоким содержанием связующего (каучука и/или смол) и более термостойких армирующих волокон и их размеров, например стекловолокна, и поэтому имеющим большие адгезию к металлу и прочность, по сравнению со слоем, расположенным с рабочей поверхности колодки. Увеличение содержания связующего (каучука) и термостойких армирующих неметаллических волокон одновременно приводит к снижению теплопроводности и повышению способности к упругоэластическим деформациям, что особенно важно при эксплуатации под действием ударных и вибрационных нагрузок, при которых работает тормозная колодка.

Таким образом, с целью обеспечения максимального ресурса тормозной колодки, максимальной прочности и надежности колодки, а также исключения повреждения колеса нерабочий, менее теплопроводный, слой колодки, расположенный с тыльной стороны колодки, по отношению к рабочему, более теплопроводному, слою, должен быть также фрикционным и композиционным, но более адгезионным и прочным, чем рабочий слой, а его толщина должна быть меньше минимальной толщины, разрешенной для эксплуатации колодки, но больше толщины слоя колодки от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса. При толщине колодки 50-60 мм соотношение толщины более теплопроводного слоя, имеющего также меньшую адгезию к металлу и прочность по сравнению со слоем, расположенным с тыльной поверхности колодки, будет составлять, соответственно для вышерассмотренных тормозных колодок с металлическим и сетчатопроволочным каркасом:

Существенные признаки заявляемой колодки «менее теплопроводный слой выполнен из композиционного фрикционного материала имеющего большие адгезию к металлу и прочность, по сравнению со слоем, расположенным с рабочей поверхности колодки» и «толщина менее теплопроводного слоя меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса» являются отличительными от существенных признаков наиболее близкого аналога.

Металлический каркас может быть выполнен в виде металлической полосы с П-образным выступом в центральной ее части с усилительной пластиной или без нее. В колодке может быть использован и сетчато-проволочный каркас или каркас какой-либо другой конструкции.

С целью сохранения поверхности катания колеса колодка может быть снабжена твердыми вставками из чугуна. Например, одна из твердых вставок расположена в центральной части колодки и прикреплена к каркасу. Вставка в продольном сечении может иметь форму прямоугольника, квадрата, трапеции с прямым или радиусным основаниями или другую форму.

Для изготовления композиционного фрикционного элемента используют материал, содержащий полимерное связующее, в котором расположены фрикционные и армирующие наполнители. Конкретная рецептура определяется в зависимости от назначения колодки.

В качестве армирующих наполнителей для железнодорожных тормозных колодок используют различные волокнистые наполнители, например синтетические полиарамидные волокна, стекловолокно, минеральные волокна, металлические волокна и другие.

Повышение армирования и адгезионной способности менее теплопроводной фрикционной композиционной смеси, используемой для нерабочего слоя, достигается рецептурно за счет увеличения содержания связующего (полимера-каучука или смол), а также термостойких армирующих волокон, например стекловолокна (и их размера) в композиции.

Изготавливают заявляемые тормозные колодки по известной технологии на известном оборудовании.

Процесс изготовления включает следующие стадии:

- изготовление металлического каркаса или металлического каркаса со вставкой;

- изготовление двух фрикционных полимерных композиций; при этом отдельно изготавливают композиции, предназначенные для изготовления каждого из слоев фрикционного композиционного элемента;

- укладка в пресс-форму каркаса и затем навески менее теплопроводной фрикционной полимерной композиции, при этом она непосредственно на каркас равномерно укладывается и разравнивается, а затем укладывается и разравнивается навеска полимерной композиции для изготовления рабочего слоя колодки;

- формование колодки в пресс-форме с последующей вулканизацией.

На фиг.1 представлена тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, где:

1 - металлический сетчато-проволочный каркас;

2 - продольный менее теплопроводный слой композиционного фрикционного элемента расположенный с тыльной поверхности колодки;

3 - продольный более теплопроводный слой композиционного фрикционного элемента, расположенный с рабочей поверхности колодки (рабочий слой).

S - толщина колодки;

S1 - толщина от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса;

S2 - толщина менее теплопроводного слоя композиционного фрикционного элемента;

S3 - минимальная толщина колодки, разрешенная для эксплуатации.

На фиг.2 представлена тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, где:

1 - основная полоса с П-образным выступом металлического каркаса,

2 - усилительная пластина каркаса,

3 - вставка из чугуна.

4 - продольный менее теплопроводный слой композиционного фрикционного элемента, расположенный с тыльной поверхности колодки,

5 - продольный более теплопроводный слой композиционного фрикционного элемента, расположенный с рабочей поверхности колодки (рабочий слой),

S - толщина колодки;

S1 - толщина от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса;

S2 - толщина менее теплопроводного слоя композиционного фрикционного элемента;

S3 - минимальная толщина колодки, разрешенная для эксплуатации.

Выполнение заявляемой тормозной колодки железнодорожного транспортного средства с признаками, указанными в отличительной части формулы, позволяют повысить прочность, надежность и ресурс тормозной колодки.

Выполнение менее теплопроводного слоя из композиционного фрикционного материала, имеющего большие адгезию к металлу и прочность по сравнению со слоем, расположенным с рабочей стороны колодки, позволяет повысить прочность крепления фрикционного элемента с металлическим каркасом, а также прочность и надежность колодки в месте расположения металлического каркаса и как, следствие, ресурс колодки.

Выполнение менее теплопроводного слоя толщиной менее минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса позволяет максимально снизить температуру фрикционного композиционного элемента в месте контакта его с металлическим каркасом, а следовательно, повысить надежность и прочность крепления его с каркасом и одновременно обеспечить максимальный ресурс колодки.

1. Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержащая металлический каркас и закрепленный на нем композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев, различающихся по теплопроводности, отличающаяся тем, что менее теплопроводный слой выполнен из композиционного фрикционного материала, имеющего большие адгезию к металлу и прочность, по сравнению со слоем, расположенным с рабочей поверхности колодки, а толщина менее теплопроводного слоя меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса.

2. Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержащая металлический каркас и закрепленный на нем композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев, различающихся по теплопроводности, и вставку из чугуна, расположенную в центральной части колодки, отличающаяся тем, что менее теплопроводный слой выполнен из композиционного фрикционного материала, имеющего большие адгезию к металлу и прочность, по сравнению со слоем, расположенным с рабочей поверхности колодки, а толщина менее теплопроводного слоя меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса.

www.findpatent.ru

тормозная колодка железнодорожного подвижного состава - патент РФ 2300474

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава. Тормозная колодка содержит металлический каркас-спинку с отверстием под чеку в центральном выступе колодки. Каркас-спинка выполнен в плане в виде прямоугольника с боковыми стенками по всей длине колодки и с, по крайне мере, двумя перемычками. Перемычки соединяют боковые стенки и расположены симметрично по обе стороны от центрального выступа колодки. Перемычки содержат фиксирующие выборки под композиционный фрикционный элемент, расположенный внутри каркаса-спинки. Достигается повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды или льда в зону трения, повышение надежности конструкции колодок при эксплуатации в условиях холодного климата и при использовании частых циклов торможений. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, патент № 2300474

Рисунки к патенту РФ 2300474

тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, патент № 2300474

Изобретение относится к тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава.

Известны чугунные тормозные железнодорожные колодки, в том числе с металлическим каркасом, выпускаемые по ГОСТ 1205-73. Указанные колодки оказывают положительное воздействие на поверхность качения колеса, однако они не обеспечивают высокий коэффициент трения, имеют недостаточную износостойкость, имеют большой (до 16 кг) вес, требуют больших усилий нажатия рычажной передачи при торможении, не обеспечивают бесшумного и плавного торможения поезда и недостаточно надежно работают в условиях обледенения.

Аналогом заявляемой колодки является также тормозная колодка, содержащая пару твердых вставок на фрикционной части, симметрично расположенных относительно горизонтальной оси колодки и перекрывающих ее фрикционную часть по всей ширине (А.с. СССР 159186, МПК В 61 h, 1963 г.).

Материал вставок увеличивает эффективность взаимодействия колодок с ободом колеса при попадании воды в зону трения (дождь, снег). Известны недостатки: вставки удерживаются в композиционном фрикционном материале за счет сил трения и сцепления между контактирующими между собой поверхностями вставок и фрикционного материала и изготавливаются путем приформовывания композиционного фрикционного материала при повышенной температуре и давлении к твердым вставкам в специальных пресс-формах. Конструкция указанных колодок не обеспечивает требуемой надежности при эксплуатации, так как при длительных и экстренных торможениях происходит интенсивная передача тепла из зоны трения на поверхность твердых вставок и происходит выгорание и расплавление композиционного материала, окружающего вставку, в связи с чем крепление указанных вставок ослабевает и они перестают выполнять свое назначение вплоть до выпадения твердых вставок из колодки.

Наиболее близким аналогом является тормозная колодка, содержащая металлический каркас-спинку на нерабочей поверхности, а фрикционная часть колодки имеет закрепленные на каркасе вставки из чугуна, расположенные по длине колодки и перекрывающие всю площадь поперечного сечения изнашиваемого слоя колодки (пат.RU №2040361 C1, 6 B22D 19/02, F16D 65/04, от 1992.06.05).

Недостатком указанной колодки также является наличие области стыка между вставками из разного металла в рабочей части колодки. При использовании металла при торможении в условиях обледенения возможно появление условий для недостаточной тормозной эффективности.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая тормозная колодка, является повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды или льда в зону трения, повышение надежности конструкции колодок при эксплуатации в условиях холодного климата и при использовании частых циклов торможений. Для достижения указанного технического результата в тормозной колодке железнодорожного подвижного состава, включающей металлический каркас-спинку с отверстием под чеку в центральном выступе колодки, каркас-спинка выполнена в плане в виде прямоугольника с боковыми стенками по всей длине колодки и с, по крайне мере, двумя перемычками, соединяющими боковые стенки, расположенными симметрично по обе стороны от центрального выступа колодки, и содержащей фиксирующие выборки под композиционный фрикционный элемент, расположенный внутри каркаса-спинки.

Кроме того, каркас-спинка колодки может быть с перемычкой в форме отличной от прямоугольной, например, в виде трапеции с короткой стороной вблизи спинки, а ее высота не превышает величины максимально допустимого износа.

Кроме того, колодка может иметь перемычки с фиксирующими выборками, выполненными в виде отверстий и/или выступов, расположенных в шахматном порядке.

Существенные признаки заявляемого изобретения "каркас-спинка, преимущественно из металла, выполненная в плане в виде прямоугольника с боковыми стенками по всей длине колодки и с, по крайне мере, двумя перемычками с каждой стороны от центрального выступа колодки, содержащими фиксирующие выборки под композиционный фрикционный элемент, расположенный внутри вставки" являются отличительными от признаков прототипа. Изготавливаться колодка может известными методами.

На чертеже показана колодка, общий вид. Тормозная колодка выполнена в виде дугообразного прямоугольного бруса 1 и с центральным выступом или приливом 2 в средней части, отверстием 3 для крепления чекой, а вся боковая поверхность является твердой вставкой 4, которая выполнена с перемычками 5. На перемычках в соответствующих местах расположены отверстия 6 и/или выступы 7.

Перемычки могут быть и иной, чем приведенная прямоугольная, формы, например, трапецеидальной, а также периодического профиля по длине. Композиционная фрикционная часть или вставка 8 находится внутри области, ограниченной твердой вставкой 4.

Колодка работает следующим образом.

При прижатии трущейся поверхности колодки к колесу поверхность обода катания соприкасается в процессе трения со вставками. Твердые вставки перекрывают большую часть трущейся поверхности поперек колодки, поэтому вероятность улавливания задира на вставке по ширине колодки увеличивается. Это приводит к меньшему износу основы колодки, увеличивает срок службы в процессе эксплуатации. При наличии воды или льда твердая вставка при торможении сдирает и расплавляет лед вначале торможения, а затем основную нагрузку при этом несет композиционная часть, а металлическая служит для увеличения теплопередачи от композиционной в окружающую среду.

Конкретным примером изготовления является железнодорожная тормозная колодка из металла, содержащая перемычки, полученная, например, методом литья. Полученный каркас подвергается в дальнейшем процессу формования колодки в пресс-форме с композитным полимерным материалом. Композит изготавливается смешением связующего, наполнителей, (например, в резиносмесителе), формованием изделия, например, в пресс-форме, и далее термической и механической обработкой.

Использование полимерного композита с каркасом-спинкой позволяет повысить теплоотдачу при нагреве колодки в процессе фрикционного контакта при торможениях и последующих резких охлаждениях под воздействием внешних условий.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, включающая металлический каркас-спинку с отверстием под чеку в центральном выступе колодки, отличающаяся тем, что каркас-спинка выполнен в плане в виде прямоугольника с боковыми стенками по всей длине колодки и с, по крайне мере, двумя перемычками, соединяющими боковые стенки и расположенными симметрично по обе стороны от центрального выступа колодки, содержащими фиксирующие выборки под композиционный фрикционный элемент, расположенный внутри каркаса-спинки.

2. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава по п.1, отличающаяся тем, что каркас-спинка может быть с перемычкой в форме, отличной от прямоугольной, например в виде трапеции с короткой стороной вблизи спинки, а ее высота не превышает величину максимально допустимого износа.

3. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава по п.1, отличающаяся тем, что она имеет перемычки с фиксирующими выборками, выполненными в виде отверстий и/или выступов, расположенных в шахматном порядке.

www.freepatent.ru

Железнодорожная тормозная колодка

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тормозным колодкам тормозов железнодорожных транспортных средств. Тормозная колодка без металлической опорной пластины имеет металлическую вставку, содержащую основной корпус, два крылообразных выступа, составляющих единое целое с основным корпусом, находящихся на его противоположных сторонах, отступающих от него и имеющих тыльные поверхности, смежные с тыльной поверхностью тормозной колодки, и два в целом параллельных, проходящих в радиальном направлении выступа, составляющих единое целое с основным корпусом и/или с крылообразными выступами. Параллельные выступы образуют шпоночный паз. При этом, когда тормозная колодка установлена на тормозную головку, шпоночный паз проходит сквозь отверстие, расположенное в тормозной головке. Достигается улучшение технических характеристик колодки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 19 ил.

 

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Данная заявка относится к области композиционных железнодорожных тормозных колодок.

Описание предшествующего уровня техники

Железнодорожные вагоны поддерживаются и направляются стальными колесами. Поверхности катания на внешней окружности колес катятся по стальным рельсам. Тормоза железнодорожного вагона включают тормозные колодки, которые входят в фрикционное сцепление с поверхностями катания колес. Тормозные колодки удерживаются тормозными головками, которые, в свою очередь, с возможностью движения удерживаются тормозной рычажной передачей, состоящей из системы рычагов и пневматического цилиндра. Тормозные колодки состоят из различных материалов, которые подобраны по их фрикционным характеристикам и по воздействию на срок службы поверхностей катания колес. Многие тормозные колодки являются композитами, состоящими из материалов, имеющих различные характеристики. В типичных композиционных тормозных колодках материалы с разными фрикционными характеристиками упираются в поверхность катания колеса в ходе торможения. Это может быть достигнуто посредством помещения вставок из различных материалов в фрикционную поверхность колодки, состоящей из основного материала тормозной колодки.

Стандартные железнодорожные тормозные колодки в Северной Америке производят с металлическими опорными пластинами, служащими опорой для фрикционного материала и для прикрепления и удерживания тормозных колодок на тормозных головках. Один тип железнодорожной тормозной колодки также включает металлическую вставку, как единое целое прикрепленную сваркой к металлической опорной пластине перед формированием тормозной накладки, например, посредством формования на опорной пластине. См. патент США №6241058, озаглавленный "Тормозная колодка со вставкой, приклеенной к опорной пластине". Фрикционный материал тормозной колодки часто содержит смесь абразивных материалов, органических и неорганических наполнителей и смол. Металлическая вставка может быть подобрана для обеспечения выгодной обработки поверхности качения колеса.

В других местах в мире тормозные колодки производят без металлических опорных пластин, и они обычно включают скелетный каркас. В результате трудно или невозможно получить выгоды от металлической вставки вследствие отсутствия адекватного средства для опоры и удерживания металлической вставки.

Сущность изобретения

Преимуществом данного изобретения является получение металлической вставки, уникально сконфигурированной для использования в тормозных колодках без металлических опорных пластин, и тормозных колодок, включающих металлическую вставку. Дополнительным преимуществом этого изобретения является получение металлических вставок, которые могут использоваться с тормозными колодками с проволочными рамочными опорами и без них.

Тормозные колодки имеют фрикционную поверхность, которая в ходе торможения упирается в выпуклую поверхность катания колеса рельсового транспортного средства. Поверхность катания колеса - это поверхность вращения, которая может быть выпукло-конической поверхностью или комбинацией выпукло-конической и цилиндрической поверхностей или других поверхностей вращения. Поверхность тормозной колодки имеет вогнутую поверхность вращения, которая соответствует части выпуклой поверхности колеса. Эти поверхности вращения определены образующей (необязательно прямой линией), вращаемой вокруг оси, которая образована колесной осью. Таким образом, фрикционная поверхность тормозной колодки имеет в целом осевую и круговую протяженность, а тормозная колодка имеет радиальную толщину, проходящую от фрикционной поверхности. Признаки металлических вставок и тормозных колодок, соответствующих различным вариантам осуществления этого изобретения, будут описаны здесь со ссылками на в целом осевое, круговое и радиальное направления.

Коротко согласно одному варианту осуществления этого изобретения получена тормозная колодка без металлической опорной пластины. Тормозная колодка образована фрикционной поверхностью для упора в поверхность катания колеса и противоположной тыльной поверхностью для помещения в контакт с тормозной головкой и прикрепления к ней. Тормозная колодка имеет металлическую вставку, содержащую основной корпус, имеющий поверхность, лежащую в фрикционной поверхности тормозной колодки. Основной корпус проходит в радиальном направлении от фрикционной поверхности и проходит к тыльной поверхности тормозной колодки. Два крылообразных выступа составляют единое целое с основным корпусом металлической вставки, находятся на его противоположных сторонах и проходят в сторону от нее, а также имеют тыльные поверхности, смежные с тыльной поверхностью тормозной колодки. Два в целом параллельных выступа, проходящих в радиальном направлении, составляют единое целое с основным корпусом и/или крылообразными выступами. Параллельные выступы имеют размеры, приспособленные для прохождения за тыльную поверхность тормозной колодки, образуя шпоночный паз. Когда тормозная колодка установлена на тормозную головку, шпоночный паз проходит через отверстие, расположенное в тормозной головке. Шпоночный паз образует структуру для прикрепления тормозной колодки к тормозной головке. Металлическая вставка заделана, например, посредством формования, в фрикционный материал.

Согласно другому варианту осуществления изобретения между радиальными концами параллельных выступов вставки расположен мостик для получения закрытого шпоночного паза. Согласно другому варианту осуществления изобретения крылообразные выступы и основной корпус имеют сквозные отверстия для прохождения фрикционного материала. Таким образом, фрикционный материал не прерывается полностью вставкой, расположенной между концами в направлении по окружности (продольном направлении) тормозной колодки, таким образом, удерживая оба конца соединенными друг с другом.

Согласно другому варианту осуществления изобретения тормозная колодка имеет проволочный каркас, который взаимодействует с металлической вставкой для создания дополнительного сопротивления изгибанию и образованию трещин. Проволочный каркас конфигурирован таким образом, что металлическая вставка вложена в центральные части проволочного каркаса. Проволочный каркас имеет закрепленные одним концом части, каждая из которых проходит по окружности (в поперечном направлении) от металлической вставки за пределы протяженности крылообразных выступов металлической вставки. Проволочный каркас имеет две короткие параллельные секции, которые могут располагаться вдоль металлической вставки вблизи крылообразных выступов. Короткие параллельные секции соединены с прикрепленными одним концом секциями на противоположной стороне металлической вставки. Дугообразные секции на противоположных концах металлической вставки соединяют короткие секции и прикрепленные одним концом секции. Дугообразные секции поддерживают прикрепленные одним концом секции в месте их пересечения и приварены друг к другу в месте их пересечения. Короткие секции и дугообразные секции формируют гнездо для металлической вставки. Металлическая вставка и проволочный каркас заделаны, например, посредством формования в фрикционный материал. Согласно одному варианту осуществления изобретения проволочный каркас может быть приварен к металлической вставке.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, предложена металлическая вставка для тормозной колодки. Тормозная колодка образована фрикционной поверхностью для упора в поверхность катания колеса и противоположной тыльной поверхностью для помещения в контакт с тормозной головкой и прикрепления к ней. Металлическая вставка содержит основной корпус, имеющий фрикционную поверхность для помещения в фрикционную поверхность тормозной колодки. Основной корпус проходит в радиальном направлении от фрикционной поверхности. Два крылообразных выступа, составляющих единое целое с основным корпусом, находящихся на его противоположных сторонах и проходят в сторону от него, а также имеют тыльные поверхности для расположения смежно с тыльной поверхностью тормозной колодки. Два в целом параллельных, проходящих в радиальном направлении выступа составляют единое целое с основным корпусом и/или крылообразными выступами. Параллельные выступы имеют размеры, приспособленные для прохождения за тыльную поверхность тормозной колодки, образуя шпоночный паз.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и другие цели и преимущества этого изобретения будут очевидны из нижеследующего описания предпочтительных вариантов его осуществления, данного со ссылками на чертежи, на которых:

фиг.1 - вид в перспективе одного варианта выполнения вставки тормозной колодки, соответствующей этому изобретению;

фиг.2, 3 и 4 - виды в плане, вертикальный и сбоку, соответственно вставки, показанной на фиг.1;

фиг.5 - вид в перспективе второго варианта выполнения вставки тормозной колодки, соответствующей этому изобретению;

фиг.6, 7 и 8 - виды в плане, вертикальный и сбоку, соответственно тормозной колодки, показанной на фиг.5;

фиг.9 - вид в перспективе третьего варианта выполнения вставки тормозной колодки, соответствующей этому изобретению;

фиг.10, 11 и 12 - виды в плане, вертикальный и сбоку вставки тормозной колодки, показанной на фиг.9;

фиг.13 - вид в перспективе вставки тормозной колодки и соединенного с ней проволочного каркаса для усиления тормозной колодки;

фиг.14, 15 и 16 - виды в плане, вертикальный и сбоку одного варианта выполнения тормозной колодки с металлической вставкой, соответствующей этому изобретению;

фиг.17 - вид сечения, выполненного по линии 17-17 на фиг.14;

фиг.18 - вид сечения, выполненного по линии 18-18 на фиг.14; и

фиг.19 - вид сечения, выполненного по линии 19-19 на фиг.14.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

На фиг.1-4 показана вставка для тормозной колодки без металлической опорной пластины. Тормозная колодка образована поверхностью трения для упора в поверхность катания колеса и противоположной тыльной поверхностью для помещения в контакт с тормозной головкой и прикрепления к ней. Металлическая вставка 9 содержит основной корпус 10, имеющий фрикционную поверхность 11 для расположения в фрикционной поверхности тормозной колодки. Основной корпус 10 проходит в сторону от фрикционной поверхности. Два крыловидных выступа 12, 13 составляют единое целое с основным корпусом, находятся на противоположных сторонах основного корпуса и отступают от него. Крылообразные выступы имеют тыльные поверхности 14 для расположения смежно с тыльной поверхностью тормозной колодки и создания опоры для тормозной головки. Два в целом параллельных, проходящих в радиальном направлении выступа 15, 16 составляют единое целое с основным корпусом 10 и/или крылообразными выступами 12, 13. Параллельные выступы 15, 16 имеют такие размеры, что они проходят за тыльную поверхность тормозной колодки, таким образом, образуя шпоночный паз 17.

На фиг.5-8 показан второй вариант конструкции металлической вставки, соответствующей этому изобретению. В описании этого и последующих вариантов осуществления изобретения подобные признаки имеют одинаковые ссылочные позиции. Второй вариант осуществления изобретения отличается от первого наличием мостика 18 между параллельными выступами 15, 16 для формирования закрытого шпоночного паза.

На фиг.9-12 показан третий вариант выполнения металлической вставки, соответствующей этому изобретению. Третий вариант осуществления изобретения отличается от первого варианта наличием более длинных крылообразных выступов 12, 13 и отверстий 19, 20 в крылообразных выступах и основном корпусе для прохождения формовочного материала.

На фиг.13 показана металлическая вставка с соединенным с ней проволочным каркасом 22. Проволочный каркас имеет закрепленные одним концом ветви 23, 24, 25 и 26, проходящие в поперечном направлении наружу от основного корпуса вставки в целом в плоскости крыловидных выступов. Ветви 23 и 24 соединены на дистальных концах короткой ветвью 27. Ветви 25 и 26 соединены на дистальных концах короткой ветвью 28. На проксимальных концах ветвей 23, 24, 25 и 26 находятся короткие ветви 29, 30, проходящие параллельно выступам 15, 16 в показанном варианте конструкции. Короткие ветви 29, 30 соединены с парами ветвей 23, 24, 25 и 26 дугообразными ветвями 31, 32 (показаны две из четырех), которые создают сопротивление повороту ветвей 23, 24, 25 и 26 от фрикционной поверхности металлической вставки после того, как проволочный каркас и вставка заделаны в тормозную колодку. Дугообразные ветви поддерживают пересечение разных закрепленных одним концом ветвей и приварены друг к другу там, где они пересекаются. Короткие ветви и дугообразные ветви формируют гнездо для металлической вставки.

Теперь со ссылками на фиг.14-19 будет описана тормозная колодка с заделанной металлической вставкой и проволочным каркасом. Тормозная колодка 40 имеет фрикционную поверхность 41 и тыльную поверхность 42. Тыльная поверхность показана как цилиндрическая, и фрикционная поверхность - как коническая. От тыльной поверхности отступают упоры 43 и 44, которые имеют такие размеры и расположение, что они входят в отверстия, расположенные в поверхности тормозной головки (не показаны). Также от тыльной поверхности отступает выступ 45, содержащий скобу, которая проходит сквозь отверстие в поверхности тормозной головки и которая может быть захвачена для удерживания тормозной колодки относительно тормозной головки.

Обратившись к фиг.17, которая является видом сечения, выполненного перпендикулярно оси колеса, можно понять, каким образом металлическую вставку 10 и проволочный каркас 22 заделывают во фрикционный материал 50. Это также понятно при ознакомлении с видами сечений, показанными на фиг.18 и 19.

Тормозные колодки, соответствующие этому изобретению, в типичном варианте формируют посредством формования фрикционного материала вокруг вставки и проволочного каркаса, временно удерживаемых в необходимом положении в пресс-форме. В одном варианте выполнения фрикционный материал может быть добавлен в пресс-форму в один или более этапов. Таким образом, состав фрикционного материала может изменяться от тыльной части до фрикционной поверхности. Материал тыльной части может быть разработан для получения жесткости или для получения прочности и жесткости, тогда как изнашиваемый материал фрикционной поверхности может быть другим материалом, подобранным для получения необходимых его фрикционных характеристик и характеристик износа. Вблизи тыльной поверхности тормозной колодки может быть заделана армирующая сетка 52 (см. фиг.17). После формования фрикционная поверхность может быть подвергнута механической обработке для получения первичного контакта для металлической вставки, а также для фрикционного материала.

Описанные здесь варианты выполнения тормозных колодок с металлической вставкой отличаются сопротивлением образованию трещин, несмотря на то, что металлические вставки не поддерживаются металлической опорной пластиной. Устранение опорной пластины и операции сварки упрощает изготовление тормозных колодок без потери преимуществ металлических вставок. В некоторых вариантах применения изобретения даже применимо исключение проволочного каркаса.

Таким образом, после подробного описания нашего изобретения и, в частности, как требует патентное законодательство, то, что требует защиты патентной грамотой, сформулировано в нижеследующей формуле изобретения.

1. Тормозная колодка, сформированная из фрикционного материала без металлической опорной пластины, причем указанная тормозная колодка образована фрикционной поверхностью для упора в поверхность катания колеса и противоположной тыльной поверхностью для помещения в контакт с тормозной головкой и прикрепления к ней, причем указанная тормозная колодка имеет металлическую вставку, содержащую основной корпус, имеющий поверхность, лежащую во фрикционной поверхности тормозной колодки, причем указанный основной корпус проходит в радиальном направлении в сторону от фрикционной поверхности и проходит к указанной тыльной поверхности тормозной колодки, два крылообразных выступа, составляющих единое целое с основным корпусом, находящихся на его противоположных сторонах и проходящих в сторону от него, а также имеющих тыльные поверхности, смежные с тыльной поверхностью тормозной колодки, и два в целом параллельных выступа, проходящих в радиальном направлении и составляющих единое целое с основным корпусом и/или крылообразными выступами, причем указанные параллельные выступы проходят за тыльную поверхность тормозной колодки, образуя шпоночный паз, при этом, когда тормозная колодка установлена на тормозную головку, шпоночный паз проходит через отверстие, расположенное в тормозной головке.

2. Тормозная колодка по п.1, в которой между радиальными концами параллельных выступов вставки расположен мостик для получения закрытого шпоночного паза.

3. Тормозная колодка по п.1, в которой крылообразные выступы и основной корпус металлической вставки имеют сквозные отверстия для прохождения фрикционного материала.

4. Тормозная колодка по п.1, в которой металлическая вставка вложена в проволочный каркас, имеющий закрепленные одним концом части, отходящие от металлической вставки за крылообразные выступы.

5. Тормозная колодка по п.1, в которой находится соединенный проход, проходящий сквозь каждый крылообразный выступ и сквозь корпус основного корпуса металлической вставки, обеспечивающий непрерывность фрикционного материала по всей тормозной колодке.

6. Металлическая вставка для тормозной колодки, причем указанная тормозная колодка образована фрикционной поверхностью для упора в поверхность катания колеса и противоположной тыльной поверхностью для помещения в контакт с тормозной головкой и прикрепления к ней, причем указанная металлическая вставка содержит основной корпус, имеющий фрикционную поверхность для помещения в фрикционную поверхность тормозной колодки, при этом указанный основной корпус проходит в радиальном направлении от фрикционной поверхности, два крылообразных выступа, составляющих единое целое с основным корпусом, находящихся на его противоположных сторонах и отступающих от него, а также имеющих тыльные поверхности, располагаемые смежно с тыльной поверхностью тормозной колодки, и два в целом параллельных, проходящих в радиальном направлении выступа, составляющих единое целое с основным корпусом и/или крылообразными выступами, причем указанные параллельные выступы имеют размеры, приспособленные для прохождения за тыльную поверхность тормозной колодки, образуя шпоночный паз.

7. Вставка по п.6, в которой между радиальными концами параллельных выступов вставки расположен мостик для получения закрытого шпоночного паза.

8. Вставка по п.7, в которой крылообразные выступы имеют сквозные отверстия для прохождения формовочного материала.

www.findpatent.ru

Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава. Тормозная колодка содержит металлический проволочный каркас с тыльником и с отверстием под чеку в центральном выступе колодки, фрикционную часть с твердыми вставками. Вставка, преимущественно из металла, выполнена в виде прямоугольника в продольном сечении с боковыми стенками по всей длине колодки и, по крайней мере, с двумя перемычками с каждой стороны от центрального выступа колодки. Перемычки содержат фиксирующие выборки под арматуру каркаса, а композиционный фрикционный элемент расположен внутри вставки. Достигается повышение ресурса эксплуатации колес, повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды или льда в зону трения, повышение надежности конструкции колодок при эксплуатации в условиях холодного климата и при использовании частых циклов торможений. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава.

Известны чугунные тормозные железнодорожные колодки, в том числе с металлическим каркасом, выпускаемые по ГОСТ 1205-73.

Указанные колодки оказывают положительное воздействие на поверхность качения колеса, однако они не обеспечивают высокий коэффициент трения, имеют недостаточную износостойкость, имеют большой (до 16 кг) вес, требуют больших усилий нажатия рычажной передачи при торможении, не обеспечивают бесшумного и плавного торможения поезда.

Известна тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, включающая композиционный фрикционный элемент (Б.А.Ширяев, Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М.: Химия, 1982 г., с.9).

Существенные признаки аналога "полимерный композиционный фрикционный элемент" совпадают с существенными признаками изобретения.

Недостатком вышеназванной тормозной колодки является снижение тормозной эффективности при попадании воды в зону трения при плохих погодных условиях и повышенное обледенение в результате периодических нагревов в процессе торможений и последующих охлаждений до температуры окружающей среды при эксплуатации в условиях холодного климата. В результате обледенения ухудшаются эксплуатационные характеристики колодки вплоть до невозможности осуществить торможение при значительном обледенении.

Аналогом заявляемой колодки является также тормозная колодка, содержащая пару твердых вставок на фрикционной части, симметрично расположенных относительно горизонтальной оси колодки и перекрывающих ее фрикционную часть по всей ширине (А.с. СССР 159186 (МПК B61h, 1963 г.).

Материал вставок увеличивает эффективность взаимодействия колодок с ободом колеса при попадании воды в зону трения (дождь, снег). Известны недостатки: вставки удерживаются в композиционном фрикционном материале за счет сил трения и сцепления между контактирующими между собой поверхностями вставок и фрикционного материала и изготавливаются путем приформовывания композиционного фрикционного материала при повышенной температуре и давлении к твердым вставкам в специальных пресс-формах. Конструкция указанных колодок не обеспечивает требуемой надежности при эксплуатации, так как при длительных и экстренных торможениях происходит интенсивная передача тепла из зоны трения на поверхность твердых вставок и происходит выгорание и расплавление композиционного материала, окружающего вставку, в связи с чем крепление указанных вставок ослабевает, и они перестают выполнять свое назначение вплоть до выпадения твердых вставок из колодки.

Наиболее близким аналогом является колодка, содержащая в качестве металлического каркаса проволочный каркас, а фрикционная часть колодки имеет закрепленные на каркасе три вставки, расположенные по длине колодки и перекрывающие всю площадь поперечного сечения изнашиваемого слоя колодки. Одна твердая вставка расположена в центральной части колодки, снабжена отверстием под чеку, и ее изнашиваемый слой выполнен из чугуна. Две вставки выполнены из композиционного фрикционного материала и расположены по обоим краям твердой вставки (пат. RU №2188347 C1, 7 F16D 65/06, B61H 1/00, от 15.05.2001).

Недостатком указанной колодки также является наличие области стыка между твердой вставкой из металла в центральной части колодки и композиционной фрикционной частью, расположенной поперек поверхности соприкосновения с ободом колеса. При разогреве металла при торможении возможно отслоение композиционной части колодки.

Существенные признаки наиболее близкого аналога "твердые вставки, перекрывающие колодку по всей ее ширине" и "композиционная фрикционная часть" являются общими с существенными признаками заявляемой колодки.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая тормозная колодка, является повышение ресурса эксплуатации колес путем сохранения поверхности катания колес за счет уменьшения появления в ней и исправления термических трещин, ползунов и наваров, вызванных применением композиционных материалов, повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды или льда в зону трения, увеличения поверхности отвода тепла из указанной зоны, повышение надежности конструкции колодок при эксплуатации в условиях холодного климата и при использовании частых циклов торможений.

Для достижения указанного технического результата в тормозной колодке железнодорожного подвижного состава, включающей металлический проволочный каркас с тыльником и с отверстием под чеку в центральном выступе колодки, фрикционную часть с твердыми вставками, использована вставка, преимущественно из металла, выполненная в виде прямоугольника в продольном сечении с боковыми стенками по всей длине колодки и, по крайней мере, с двумя перемычками с каждой стороны от центрального выступа колодки, содержащими фиксирующие выборки под арматуру каркаса, а композиционный фрикционный элемент расположен внутри вставки.

Кроме того, колодка может быть с прямоугольными твердыми вставками и перемычками в форме отличной от прямоугольной, например, в виде трапеции с короткой стороной вблизи тыльника, а их высота не превышает величины максимально допустимого износа.

Кроме того, колодка может быть с твердыми вставками, расположенными либо в центральной части колодки и по краям, либо только по краям, либо изготовленными со стенками в виде прямоугольника, расположенными по обе стороны от центрального выступа колодки, а две вставки, выполненные из композиционного фрикционного материала, расположены либо перед твердой вставкой, либо между ними, либо внутри.

Существенные признаки заявляемого изобретения "вставка, преимущественно из металла, выполненная в плане в виде прямоугольника в продольном сечении с боковыми стенками по всей длине колодки и, по крайней мере, с двумя перемычками с каждой стороны от центрального выступа колодки, содержащими фиксирующие выборки под арматуру каркаса, а композиционный фрикционный элемент расположен внутри вставки, являются отличительными от признаков прототипа.

Изготавливаться колодка может известными методами.

На фиг.1 показана колодка, общий вид; на фиг.2 представлен разрез колодки по вертикали и горизонтали и вставки с перемычками; на фиг.3 показаны разрез колодки по продольному сечению с вставками на краях и в середине, а также вид сверху, на фиг.4 показан разрез колодки колодка с вставками по краям; на фиг.5 - разрез колодки с прямоугольными вставками.

Тормозная колодка выполнена в виде дугообразного прямоугольного бруса 1 и с центральным выступом или приливом 2 в средней части, отверстием 3 для крепления чекой, а вся боковая поверхность является твердой вставкой 4, которая выполнена прямоугольной формы и с перемычками 5. На перемычках в соответствующих канавках расположена арматура металлического каркаса 6.

На фиг.2 представлен вид этой колодки в двух плоскостях и твердая вставка с перемычками в прямоугольном типе исполнения. Перемычки могут быть и иной, чем приведенная прямоугольная, формы, например, трапецеидальной, а также периодического профиля по длине. Композиционная фрикционная часть или вставка 7 находится внутри области, ограниченной твердой вставкой 4. Тыльник на чертежах не показан.

На фиг.3 представлено выполнение колодки, когда твердые вставки находятся только по краям. Композиционный фрикционный элемент 7 расположен между ними.

На фиг.4 представлен вариант выполнения колодки с твердыми вставками, расположенными в середине 8 и по краям 9. При этом арматура металлического каркаса 6 может входить в тело крайней твердой вставки.

На фиг.5 представлен вариант выполнения колодки, когда крайние вставки 9 соединены со средней по наружной боковой поверхности и образуют две прямоугольной формы твердые вставки, соединенные центральным выступом 2.

Колодка работает следующим образом.

При прижатии трущейся поверхности колодки к колесу поверхность обода катания соприкасается в процессе трения со вставками. Твердые вставки перекрывают большую часть трущейся поверхности поперек колодки, поэтому вероятность улавливания задира на вставке по ширине колодки увеличивается. Это приводит к меньшему износу основы колодки, увеличивает срок службы в процессе эксплуатации. При наличии воды или льда твердая вставка при торможении сдирает и расплавляет лед вначале торможения, а затем основную нагрузку при этом несет композиционная часть, а металлическая служит для увеличения теплопередачи от композиционной в окружающую среду.

Конкретным примером изготовления является железнодорожная тормозная колодка из композита, содержащего твердую вставку, полученную, например, методом литья или штамповки. Тыльник колодки включает металлическую рамку, которая может быть выполнена, например, в виде двух замкнутых рамок, например, из проволоки, внутренние части которых взаимно перекрыты и отогнуты наружу тыльной части колодки, образуя ушко для пропуска чеки. Рамка вкладывается в твердую вставку и в дальнейшем во фрикционный полимерный материал в процессе формования колодки в пресс-форме. Тыльник также может содержать листовой материал, например перфорированную жесть, металлическую сетку и др., размещенный снаружи рамки, который также впрессовывается в полимерный фрикционный материал. Композит изготавливается смешением связующего, наполнителей (например, в резиносмесителе), формованием изделия (при необходимости с металлическим каркасом), например в пресс-форме, и далее термической и механической обработкой.

Использование полимерного композита с твердыми вставками позволяет повысить теплоотдачу при нагреве колодки в процессе фрикционного контакта при торможениях и последующих резких охлаждениях под воздействием внешних условий.

1. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, содержащая металлический проволочный каркас с тыльником и с отверстием под чеку в центральном выступе колодки, фрикционную часть с твердыми вставками, отличающаяся тем, что вставка, преимущественно из металла, выполнена в виде прямоугольника в продольном сечении с боковыми стенками по всей длине колодки и с, по крайне мере, двумя перемычками с каждой стороны от центрального выступа колодки, содержащими фиксирующие выборки под арматуру каркаса, а композиционный фрикционный элемент расположен внутри вставки.

2. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с прямоугольными твердыми вставками и перемычками в форме отличной от прямоугольной, например, в виде трапеции с короткой стороной вблизи тыльника и с высотой не превышающей величины максимально допустимого износа.

3. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава по п.1, отличающаяся тем, что имеет твердые вставки, расположенные либо в центральной части колодки и по краям, либо только по краям, либо изготовленные со стенками в виде прямоугольника, расположенными по обе стороны от центрального выступа колодки, а две вставки, выполненные из композиционного фрикционного материала, расположены либо перед твердой вставкой, либо между ними, либо внутри.

www.findpatent.ru


Смотрите также