КОЛОДКА ДИСКОВОГО ТОРМОЗА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, РАБОТАЮЩЕГО НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ

Заявляемая полезная модель относится к колодкам дисковых тормозов рельсовых транспортных средств, работающих на электрической тяге, где возможно протекание электрического тока через колодку во время трибосопряжения, в частности колодках дисковых тормозов трамвая.
Аналогом заявляемой полезной модели является колодка тормоза, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из электропроводящего материала (см. патент РФ №2097239, МПК В61Н 7/02, 1997 г.). Существенные признаки аналога «металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком аналога является чрезмерный нагрев каркаса колодки под воздействием протекающего через колодку постоянного тока, что негативно сказывается как на прочности соединения каркаса колодки с фрикционным элементом колодки, так и на фрикционных характеристиках из-за повышенной температуры фрикционного элемента колодки, который не может охлаждаться путем теплоотдачи тепла в металлический каркас.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является тормозная колодка для дискового тормоза железнодорожного подвижного состава, включающая металлический тыльник (металлический каркас) и зафиксированный на металлическом тыльнике полимерный композиционный фрикционный элемент, при этом площадь тыльной поверхности композиционного фрикционного элемента больше площади поверхности металлического тыльника, на которой зафиксирован фрикционный элемент (см. патент РФ №2551051, МПК В61Н 5/00, F16D 65/092, 2015 г.). Существенные признаки наиболее близкого аналога «металлический каркас, зафиксированный на металлическом тыльнике полимерный композиционный фрикционный элемент» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком наиболее близкого аналога является значительный нагрев металлического каркаса колодки в случае эксплуатации ее в условиях, когда через колодку протекает ток, поскольку каркас имеет значительно большую электропроводность, чем полимерный фрикционный композит, из которого изготовлен полимерный композиционный фрикционный элемент колодки. Кроме того, открытая тыльная поверхность каркаса колодки не может свободно обдуваться в процессе эксплуатации колодки, так как находится внутри фиксирующего колодку элемента дискового железнодорожного тормоза. Из-за повышенного нагрева поверхности металлического каркаса, к которой зафиксирован фрикционный элемент (особенно в случае фиксации склейкой или приформовкой), возможно разрушение фиксирующего соединения с последующим разрушением колодки. Кроме того, фрикционный элемент колодки не может эффективно охлаждаться путем отдачи тепла более теплопроводному металлическому каркасу из-за повышенной температуры каркаса колодки. В результате происходит перегрев рабочей поверхности колодки, что существенно ухудшает ее фрикционно-износные характеристики.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение прочностных и фрикционно-износных характеристик колодки путем обеспечения более эффективного охлаждения металлического каркаса в процессе эксплуатации колодки посредством образования на каркасе значительной свободной поверхности, обдуваемой в процессе эксплуатации колодки.
э
k
э
k
Для достижения указанного технического результата в колодке дискового тормоза рельсового транспортного средства, работающего на электрической тяге, включающей металлический каркас и зафиксированный на каркасе полимерный композиционный фрикционный элемент, металлический каркас выполнен плоским с отверстиями, а полимерный композиционный фрикционный элемент выполнен с выступами, соответствующими части отверстий в каркасе и размещенными в этих отверстиях каркаса, при этом площадь рабочей поверхности полимерного композиционного фрикционного элемента колодки выбрана из соотношения: S=0,64÷0,66S; где S - площадь рабочей поверхности полимерного композиционного фрикционного элемента; S - площадь поверхности металлического каркаса колодки, на которой зафиксирован композиционный фрикционный элемент, без учета площади отверстий в каркасе.
э
k
э
k
Существенные признаки заявляемой полезной модели «металлический каркас выполнен плоским с отверстиями, а полимерный композиционный фрикционный элемент выполнен с выступами, соответствующими части отверстий в каркасе и размещенными в этих отверстиях каркаса, при этом площадь рабочей поверхности полимерного композиционного фрикционного элемента колодки выбрана из соотношения: S=0,64÷0,66S; где S - площадь рабочей поверхности полимерного композиционного фрикционного элемента; S - площадь поверхности металлического каркаса колодки, на которой зафиксирован композиционный фрикционный элемент, без учета площади отверстий в каркасе» являются отличительными от признаков наиболее близкого аналога.
э
k
k1
k2
k
На фиг. изображена колодка дискового тормоза рельсового транспортного средства. Колодка включает металлический каркас 1, полимерный композиционный фрикционный элемент 2, выполненный из электропроводящего материала, отверстия 3 в каркасе, которым соответствуют выступы 4 фрикционного элемента, и отверстия 5 в каркасе. Рабочая поверхность 6 композиционного фрикционного элемента имеет площадь S, которая от 1,55 до 1,69 раз меньше площади S поверхности 7 металлического каркаса, на которой размещен композиционный фрикционный элемент колодки. В результате на металлическом каркасе колодки образуются свободные для обдува поверхность 8 с площадью S и поверхность 9 с площадью S, составляющие суммарно от 34% до 36% площади S металлического каркаса.
Изготавливаться колодка может известными методами, например приформовкой к металлическому каркасу формовочной смеси, или склейкой каркаса с композиционным фрикционным элементом, с последующей механической обработкой.
2
2
Конкретным примером заявляемой полезной модели является колодка дискового тормоза трамвая, у которой площадь рабочей поверхности полимерного композиционного фрикционного элемента составляет 51,5 см, а площадь поверхности плоского металлического каркаса (без учета площади отверстий) 83,1 см.
Наличие на металлическом каркасе колодки значительных свободных площадей, обращенных к вращающемуся тормозному диску, который гонит воздух, обеспечивает эффективный обдув и охлаждение металлического каркаса. Выбранное оптимальное соотношение площадей обеспечивает как эффективное охлаждение, так и достаточную прочность соединения металлического каркаса и композиционного фрикционного элемента.