КОЛОДКА ТОРМОЗНАЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к тормозному оборудованию железнодорожного подвижного состава, а также может использоваться в тормозных системах на других видах транспорта.
Известна тормозная колодка, содержащая стальной каркас, чугунное дугообразное тело, состоящее из основного и профильного участков с выполненным в нем ручьем и снабженное вставками, заложенными рядами в тело колодки со стороны рабочей трущейся поверхности, причем гребневые вставки профильного участка выполнены в виде цилиндрических элементов с продольным вырезом и установлены в ручье колодки с возможностью схватывания и взаимодействия с гребнем бандажа колеса. (Патент SU №1572889 по заявке 4411244 от 04.03.1988 г. B61H 1/00, публ. 23.06.1990 г.).
Недостатком данного технического решения являются выполнение вставок из специального чугуна, обладающего высокой твердостью, и вследствие этого вызывают интенсивный износ поверхности колес. Кроме того, выполнение вставок основного участка призматическими, с непрерывной поверхностью трения, ухудшает теплоотвод и способствует еще большему износу пар трения и снижению тормозного усилия из-за уменьшения коэффициента трения.
5/125/10
50
50
Известно техническое решение колодки вагонной тормозной композиционной на основе железа, содержащей стальной каркас имеющий скобу и направляющие, приваренные к наружной поверхности, дугообразное тело, состоящее их отдельных фрикционных элементов, закрепленных на стальном каркасе, элементы выполнены из фрикционного материала, методом порошковой металлургии, работающего при температуре не выше 850°C,  при этом направляющие и стальной каркас имеют прижимные пластины, которые удерживают фрикционные элементы на стальном каркасе, фрикционный элемент колодки выполнен в форме призматоида, основания которого имеют форму трапеции, в основаниях имеются впадины, куда входят прижимные пластины стального каркаса, одна из боковых поверхностей фрикционного элемента расположена перпендикулярно основаниям и прижата к стальному каркасу, противоположная поверхность, контактирующая с поверхностью катания колеса, имеет уклон 1:20, и сопрягается с одним из оснований по радиусу не более 20 мм, две другие боковые поверхности расположены под углом 2°-7° друг к другу, на одной из них имеется выступ, на другой впадина, выступ и впадины выполнены на границе, с основанием прижатой к каркасу, при сборке колодки, выступ входит во впадину, при этом высота выступа больше глубины впадины, механически фиксируя соседние фрикционных элементов между собой с зазором, образуя дугообразное тело колодки, вставленные в стальной каркас фрикционные элементы, закреплены путем обжима боковых прижимных пластин каркаса, два крайних дополнительно прижаты прижимными пластинами направляющих каркаса, фрикционный элемент колодки выполнены из материала на основе железа содержащего по массе %: медь - 9-16, углерод - 0,5-3,0, окись алюминия - 2-4, хром - 0,5-1,5, молибден - 0,1-0,2, фосфор - 0,01-3.0, имеющего твердость по Бринелю (80-120)HB, микротвердость основы (230-250)HV, состоящей из пластинчатого перлита с медными прослойками по границам зерен и микротвердость включений (700-900)HV, состоящих из карбидных соединений молибдена и хрома и абразивную стойкость, превышающую абразивную стойкостью колеса. (Патент RU 133490 по заявке 2013127622 от 18.06.2013г. В16Н 1/00). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком данного технического решения является отсутствие крепления от смещения вставок относительно стального каркаса при торможении и сложность крепления.
Задачей заявляемого технического решения является повышение безопасности движения подвижного железнодорожного состава.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат заключающийся в повышении надежности крепления на стальном каркасе колодки фрикционных элементов выполненных в форме призматоида.
5/125/10
50
50
Технический результат достигается колодкой тормозной металлокерамической для железнодорожного подвижного состава содержащей стальной каркас с П-образной центральной скобой и двумя направляющими, дугообразную основу, состоящую из фрикционных элементов в виде призматоидов, выполненных из композиционного металлокерамического материала на основе железа, закрепленных на стальном каркасе, имеющих основную и боковую рабочие поверхности, боковые кромки стального каркаса имеют внутреннее отгибание бортов, на спинке стального каркаса выполнены глухие выдавки, призматоид на боковой рабочей поверхности и противоположной не рабочей поверхности, в месте крепления к стальному каркасу имеет впадины для входа борта стального каркаса, а на поверхности призматоида, контактирующей с поверхностью спинки стального каркаса, выполнены выступы, для входа в глухие выдавки. Кроме этого, основная рабочая поверхность призматоида, контактирующая с поверхностью катания колеса, имеет уклон 1:20 и сопрягается с боковой рабочей поверхностью по радиусу не более 20 мм, боковые поверхности призматоида, имеют наклон с углом 2-7° , на одной из них имеется выступ, на другой - впадина, выступ и впадина выполнены на границе с основанием, прижатой к каркасу, призматоиды, выполнены из фрикционного материала методом порошковой металлургии, работающего при температуре не выше 850°С, содержащего по массе %: медь 9-16, углерод 0,5-3,0, окись алюминия 2-4, хром 0,5-1,5, молибден 0,1-0,2, фосфор 0,01-3,0, имеющего твердость по Бринелю (80-120) ΗΒ, микротвердость основы (230-250)HV, состоящей из пластинчатого перлита с медными прослойками по границам зерен, и микротвердость включений (700-900)HV, состоящих из карбидных соединений молибдена и хрома, и абразивную стойкость, превышающую абразивную стойкость колеса, дугообразная основа состоит из 2-6 фрикционных элементов в виде призматоидов, боковые кромки стального каркаса имеет внутреннее отгибание бортов на 5-10 мм на угол (90-110) градусов, а глухие выдавки выдавлены глубиной 2-5 мм.
Фрикционные элементов колодки выполнены в форме призматоидов. Призматоид, м. - Многогранник, у которого две грани (основания) лежат в параллельных плоскостях, а остальные (боковые) являются трапециями или треугольниками, имеющими с основаниями общую сторону или вершину (см. А.М. Микишина, В.Б. Орлов. Толковый математический словарь. Основные термины: около 2500 терминов. - М.: Рус. яз., 1989. - 244 с, 186 ил. - С.103, рис.73).
5/125/10
50
50
Авторами предлагаемого технического решения были проведены исследования различных видов соединения призматоидов и стального каркаса колодки. Изготовление фрикционных элементов (призматоидов) колодки на основе железа методом порошковой металлургии, состоящих из отдельных элементов, позволяет достичь указанных свойств, выполнением их из материала на основе железа содержащего по массе %: медь - 9-16, углерод- 0,5-3,0, окись алюминия - 2-4, хром - 0,5-1,5, молибден - 0,1-0,2, фосфор - 0,01-3.0, имеющего твердость по Бринелю (80-120)HB, микротвердость основы (230-250)HV, состоящей из пластинчатого перлита с медными прослойками по границам зерен и микротвердость включений (700-900)HV, состоящих из карбидных соединений молибдена и хрома и абразивную стойкость, превышающую абразивную стойкостью колеса вагона. Изготовление фрикционных элементов из спеченного порошкового материала предполагает, что данный материал обладает повышенной хрупкостью, и это учитывалось при разработке элементов крепления. На боковой грани призматоида, расположенной перпендикулярно основаниям и которая прижимается к стальному каркасу, выполняется выступ повторяющий форму выдавки на спинке стального каркаса. Такое соединение призматоида и стального каркаса позволяет удерживать их от смещения относительно друг друга в процессе торможения. Выполнение на боковой рабочей поверхности и противоположной не рабочей поверхности призматоида, в месте крепления к металлическому каркасу, впадин для входа борта стального каркаса, позволяет удерживать их от боковых смещений. Выполнение боковые поверхности призматоида с наклоном под углом 2-7° , с выступом на одной из них, а на другой - впадины, выступ и впадина выполнены на границе с основанием, прижатой к каркасу, позволяет механически фиксируя соседние фрикционные элементы между собой с зазором, образовать дугообразное основу колодки. Кроме этого они могут быть дополнительно закреплены склеиванием или пайкой, или другими известными способами соединения деталей.
В тормозной колодке на стальном каркасе сваркой закреплены направляющие и П-образная скоба для фиксации, позволяющие фиксировать колодки клиновой чекой или другим способом в соответствии со стандартами любой страны мира. При установке колодки и закреплении ее чекой концы чеки располагаются внутри башмака, что предотвращает поворот колодки относительно ее продольной оси. Кроме того, сама конструкционная прочность колодки за счет механически прочного соединения стального каркаса с дугообразным телом колодки из отдельных фрикционных элементов и фиксация элементов друг с другом обеспечивает ее высокую надежность и работу без разрушений на всех режимах торможения подвижного состава.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где показаны фиг.1 общий вид колодкой тормозной металлокерамической для железнодорожного подвижного состава, фиг.2 фрикционный элемент колодки.
Колодка тормозная металлокерамическая для железнодорожного подвижного состава, содержит стальной каркас 1, с отгибными бортами 1.1, направляющие 1.2, скобу 1.3. Скоба 1.3 и направляющие 1.2 закреплены сваркой на стальном каркасе 1, дугообразную основу 2, состоящую из отдельных фрикционных элементов 3, которые закреплены на стальном каркасе 1 с помощью отгибных бортов 1.1. Фрикционный элемент колодки 3 выполнен в форме призматоида, имеет основание 3.1 которое имеют форму трапеции, в основаниях имеются впадины 3.1.1, куда входят отгибные борта 1.1 стального каркаса 1. Боковая поверхность 3.2 фрикционного элемента 3 расположена перпендикулярно боковой рабочая поверхность 3.1 и прижата к стальному каркасу 1, на ней выполнены выступы (не показаны), для входа в глухие выдавки на спинке стального каркаса 1. Рабочая поверхность 3.3, контактирующая с поверхностью катания колеса, имеет уклон 1:20, и сопрягается с боковой рабочей поверхностью по радиусу не более 20 мм. Две другие боковые поверхности 3.4 и 3.5 расположены под углом 2°-7° друг к другу, на одной из них имеется выступ 3.5.1, на другой впадина 3.5.2 (не показана). При сборке колодки, выступ 3.5.1 входит во впадину 3.5.2, при этом высота выступа больше глубины впадины, механически фиксируя соседние фрикционные элементы 3 между собой с зазором, образуя дугообразную основу 2 колодки.
Работа тормозной колодки происходит следующим образом. При прижатии рабочей поверхности колодки к рабочей поверхности колеса железнодорожного вагона происходит торможение и очищение поверхности катания колеса вагона.
Производство предлагаемой колодки предполагает более высокий коэффициент автоматизации производства, следовательно, более низкую себестоимость и повышение технологичности изготовления колодки. А такие особенности металлокерамических колодок, как низкий износ и возможность применения на скоростях свыше 140 км/ч, а также минимальный износ колеса, сопрягаемого с такой колодкой, позволят оправдать высокую стоимость металлокерамической колодки снижением затрат не только на ее замену, но и на обточку колеса, взаимодействующего с ней. В целом предлагаемое техническое решение устройства и изготовления колодки позволяет получить более качественную и с большим ресурсом работы вагонную колодку, и повысить безопасность железнодорожного движения.