МАЛОШУМНАЯ ТОРМОЗНАЯ ШИНА ВАГОННОГО ЗАМЕДЛИТЕЛЯ

Полезная модель относится к путевым устройствам железнодорожного транспорта и предназначено для установки в устройства регулирования скорости скатывания отцепов (вагонные замедлители) на механизированных и автоматизированных сортировочных горках.
Известны тормозные шины, применяемые на всех типах вагонных замедлителей изготовленных из Г-образного стального профиля (Сагайтис В.С., Соколов В.Н. Устройства механизированных и автоматизированных сортировочных горок: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Транспорт, 1988. 132-133 с.). Тормозные шины изготовляются из проката сортовой конструкционной горячекатаной стали 50ХГ по ТУ 14-1-3188-81 определенного профиля с содержанием углерода 0.47-0.49%, хрома 0.97-1,01%, никеля 0.10-0.14%. Тормозную шину, по функциональному назначению, условно можно разбить на две части, это изнашиваемая рабочая часть и подошва для крепления, в виде сплошного желоба, имеющая монтажные отверстия для шинных болтов и размещения головок шинных болтов.
Недостатком данной тормозной шины является большой объем механической обработки рабочей части тормозной шины и малый срок службы шины. Рабочая часть шины составляет менее 20% от всего объема шины, при выработке изнашиваемого участка тормозной шины более 30 мм, тормозная шина выбраковываются целиком и заменяются новой, при этом приходится отвинчивать боле 30 гаек с шинных болтов крепящих шину к тормозным балкам. При торможении тормозными шинами, изготовленными из стали, уровень шума может достигать более 120Дцб, что значительно больше допустимых значений. Высокое шумовое загрязнения образующееся в процессе торможения, имеет широкий диапазон частот, до 5000 Гц.
Известна тормозная шина вагонного замедлителя, тормозная поверхность шины выполнена из пластического фрикционного материала в виде отдельных элементов, укрепляемых на металлической основе.
(Авторское свидетельство №137132 по заявке №652077 от 25.01.1960 г.) Наличие дополнительных прижимных планок для крепления фрикционных элементов, крепежных шпилек, фрикционных элементов с внутренней резьбой значительно усложняют конструкцию тормозной шины, делая ее не технологичной и дорогостоящей.
Наиболее близким техническим решением является тормозная шина вагонного замедлителя, состоящая из горячекатаного профиля Г-образной формы из стали, имеющего изнашиваемую часть и подошву для крепления к тормозной балке вагонного замедлителя, выполненную в виде сплошного желоба, для размещения головок шинных болтов, с монтажными отверстиями, контактная поверхность изнашиваемой части образована фрикционными элементами из порошкового композиционного сплава на основе железа, отличающаяся тем, что контактная поверхность изнашиваемой части шины, образованная фрикционными элементами из порошкового композиционного сплава, составляет не более 80% от общей площади контактной поверхности, фрикционные элементы имеют форму тела вращения и закреплены в отверстиях, выполненных в изнашиваемой части шины, фрикционные элементы имеют коэффициент трения 0,1-0,6, композиционный сплав фрикционных элементов тормозной шины содержит, мас. %:
Никель
1,0-3,5
Медь
1,5-10,0
Графит
0,8-5,0
Дисульфид молибдена
1,0-3,0
Оксид алюминия
1,0-5,0
Сульфат бария
1,5-10,5
размер зерен порошков находится в пределах 0,5-500 мкм, пористость сплава составляет не более 20%. (Патент на полезную модель RU №143886, заявка: 2014111090 от 25.03.2014 г., МПК В61К 7/02 «Тормозная шина вагонного замедлителя»). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Данная тормозная шина вагонного замедлителя, состоит из концевой правой, концевой левой и средней шин, обеспечивающих требуемую длину по тормозной балке. Наличие фрикционных элементов позволяет в 3-4 раза повысить износостойкость контактной поверхности шины, снизить уровень шумового загрязнения, с одной стороны, но с другой стороны значительно усложняется конструкция средней тормозной шины, имеющей большую длину. Наличие фрикционных элементов значительно снижают жесткость средней тормозной шины. Снижение жесткости шины приводит к появлению дополнительной вибрации и шуму, эффект снижения шума, достигаемый применением фрикционных элементов, частично снижается.
Задачей заявляемого технического решения по малошумной тормозной шине вагонного замедлителя является повышения эффективности работы вагонных замедлителей на механизированных и автоматизированных сортировочных горках.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в снижения трудоемкости изготовления тормозной шины, в снижении уровня шумового загрязнения.
Технический результат достигается малошумной тормозной шиной вагонного замедлителя, состоящей из концевой правой, концевой левой и средней шин обеспечивающих требуемую длину по тормозной балке, выполненных из горячекатаного профиля Г-образной формы из стали, имеющего изнашиваемую часть и подошву для крепления к тормозной балке вагонного замедлителя, выполненную в виде сплошного желоба, для размещения головок шинных болтов, с монтажными отверстиями, контактная поверхность изнашиваемой части образована фрикционными элементами из порошкового композиционного фрикционного сплава на основе железа и составляет не более 80% от общей площади контактной поверхности, фрикционные элементы имеют форму тела вращения и закреплены в отверстиях, выполненных в изнашиваемой части шины, сплав фрикционных элементы имеют коэффициент трения в пределах 0.1-0.6, пористость м не более 20%, и состоит из мас. %:
Никель
1.0-3.5
Медь
1.5-10.0
Графит
0.8-5.0
Дисульфид молибдена
1.0-3.0
Оксид алюминия
1.0-5.0
Сульфат бария
1.5-10.5,
при этом средняя шина выполнена из раздельных элементов имеющих длину, достаточную для закрепления на тормозной балке вагонного замедлителя, как минимум, двумя крепежными болтами, при этом концевая правая, концевая левая шины и каждый элемент средней шины, со стороны, обращенной к балке вагонного замедлителя, имеет демпфирующую шумопоглощающую накладку. Кроме этого, фрикционный элемент выполнен составным, состоящим из головной части из фрикционного композиционного материала и подложки из стали, соединение головной части и подложки фрикционного элемента выполнено посредством припекания или посредством склеивания, отверстия для закрепления фрикционных элементов выполнены глухими или сквозными, сквозное отверстие для закрепления фрикционных элементов выполнено ступенчатым с большим диаметром со стороны контактной поверхности или с большим диаметром со стороны поверхности, обращенной к балке вагонного замедлителя, фрикционный элемент закреплен в отверстии запрессовкой или склеиванием или посредством шпильки или посредством штифта, фрикционный элемент установлен заподлицо с контактной поверхностью или с выступом относительно контактной поверхности, или с утоплением относительно контактной поверхностью, диаметр фрикционного элемента на контактной поверхности не превышает 80% ширины изнашиваемой части, фрикционные элементы в одной шине установлены различного диаметра или одного диаметра, фрикционные элементы в одной шине установлены с переменным шагом или с постоянным шагом, демпфирующая шумопоглощающая накладка выполнена однослойной или многослойной, однослойная накладка выполнена из базальтового полотна, многослойная накладка выполнена их склеенных между собой слоев базальтового полотна и стальных листов, толщина накладки составляет 0,5-2,5 мм.
Предлагаемое техническое решение малошумной тормозной шины вагонного замедлителя в изготовлении технологически значительно проще по сравнению с прототипом. За основу принимается серийно выпускаемый профиль шины, изготовленной из горячекатаного профиля Г-образной формы из стали 50ХГ по ТУ 14-1-3188-88. Средняя шина выполняется из раздельных элементов, имеющих длину, достаточную для закрепления на тормозной балке вагонного замедлителя, как минимум, двумя крепежными болтами. В среднем, для различных типов вагонных замедлителей, длина такого элемента составит от 600 мм до 1000 мм, что в 2-3 раза меньше имеющихся 2000-2700 мм. Меньшая длина элементов позволит упростить операцию запрессовки фрикционных элементов и крепление на тормозной балке вагонного замедлителя. Крепление более короткого элемента средней шины, как минимум, на два болтовых соединения повысят его жесткость. Наличие демпфирующих шумопоглощающих накладок на концевой правой, концевой левой шинах и каждом тормозном элементе средней шины, со стороны, обращенной к балке вагонного замедлителя, дополнительно снизят высокочастотные колебания шин, являющихся источником шумового загрязнения на механизированных и автоматизированных сортировочных горках.
Наличие на контактной поверхности материала фрикционных элементов, не приводит образование облоя, являющегося дополнительным очагом появления шума. Фрикционные элементы в контактной зоне меняет механизм разрушение шины, основным механизмом износа становится абразивный. Об этом свидетельствует снижение уровня шума при торможении, отсутствие на стальной части поверхности шины микротрещин и отсутствие облоя по кроям шины. Снижение физического износа, за счет исключения процессов адгезионного сваривания (схватывания) в паре трения «тормозная шина - обод колеса», а так же наличие демпфирующих шумопоглощающих накладок на концевой правой, концевой левой шинах и каждом тормозном элементе средней шины, со стороны, обращенной к балке вагонного замедлителя, позволяет значительно, порядка на 30-40 дБ, понизить уровень шума.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан фрагмент проката тормозной шины, на фиг. 2, показан разрез тормозной шины по месту установки фрикционного элемента и место крепления демпфирующих шумопоглощающих накладок.
Тормозной шина вагонного замедлителя, состоит из горячекатаного профиля 1 Г-образной формы из стали, изнашиваемой части 1.1 в которой установлены фрикционные элементы 2 образующею контактную поверхность 1.2. Поверхность 1.3 является контактной поверхностью с поверхностью тормозной балки, на данную поверхность крепится демпфирующая шумопоглощая накладка 3.
Исследования шумовых характеристик проводились в составе вагонного замедлителя КЗ-5пк на механизированной сортировочной горке ст. Бердяуш Южно-Уральской Железной Дороге.
Опытная партия тормозных шин, изготовленная на машиностроительных заводах страны по предлагаемому техническому решению и установленная на сортировочной горке проходит дальнейшие эксплуатационные испытания.