ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Заявляемая полезная модель относится к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава, например, колодкам пассажирских и грузовых вагонов, электропоездов, метрополитена и т.д.
Известны тормозные колодки со стальным литым каркасом и вставками из чугунно-керамического материала (авторское свидетельство СССР №141172).
Недостатком известной колодки является ее высокий вес, обусловленный наличием стального литья и чугуна во фрикционном элементе.
Известна также тормозная колодка по патенту РФ на изобретение №2310779, содержащая металлический каркас в виде основной полосы с П-образным выступом в центральной его части, с двумя боковыми бобышками, и фрикционный металлокерамический элемент. Металлический каркас снабжен усилительной пластиной, представляющей собой стальную омедненную полосу, равную по длине и ширине тыльной стороне фрикционного металлокерамического элемента и соединенную с ним путем спекания под давлением в печи. Основная полоса металлического каркаса с П-образным выступом в центральной его части приварена снаружи к усилительной пластине с тыльной стороны колодки в специально выполненных для этой цели в основной полосе металлического каркаса круглых отверстиях и с обоих торцов колодки.
Данная колодка по совокупности существенных признаков наиболее близка к заявляемой полезной модели и выбрана в качестве наиболее близкого аналога (прототипа).
Существенные признаки «металлический каркас», «стальная омедненная полоса», «фрикционный металлокерамический элемент», «центральная П-образная бобышка», «боковые бобышки» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком прототипа, как показали его испытания на подвижном составе метрополитена, является повышенная шумность при торможении, обусловленная наличием усилительной стальной полосы, к которой приварена основная полоса металлического каркаса, в том числе в центральной его части снаружи с тыльной стороны колодки, в специально выполненных для этой цели в основной полосе металлического каркаса круглых отверстиях, и с обоих торцов колодки. Действительно, известная конструкция не обеспечивает плотное прилегание усилительной и основной полос друг к другу и достаточную жесткость их соединения, так как они приварены друг к другу только в нескольких, далеко отстоящих друг от друга местах, составляющих незначительную часть от общей площади их поверхности. Кроме этого, сварные соединения расположены на расстоянии от П-образного выступа (центральной бобышки), что не обеспечивает жесткого соединения (прилегания, прижатия) центральной бобышки, которая передает в момент торможения усилие на колодку и колесо. Это вызывает вибрации основной полосы колодки относительно усилительной стальной полосы, поэтому при прижатии соединенной с башмаком тормозной колодки к колесу под действием силы, плоские поверхности основной и усилительной полос соприкасаются и, контактируя, при торможении вибрируют, визжат, скрипят и, как следствие, вызывают шум, превышающий допустимый по нормам безопасности.
Каждая из вспомогательных бобышек выполнена путем вырубки в штампе с трех сторон прямоугольной части основной полосы и отгибом ее под углом 90º в направлении от центра к боковой стороне. При этом, с боковой стороны бобышки образуется изгиб полосы по радиусу изгиба, который также мешает плотному прилеганию плоскостей полос и башмака и также вызывает шум при торможении.
Тормозная металлокерамическая колодка, в отличие от чугунной и композиционной, обладает значительно более высокой износостойкостью и поэтому процесс приработки колодки к колесу составляет более длительное время. В процессе приработки колодки к колесу удельное усилие нажатия колодки к колесу значительно (в несколько раз) может превышать обычное (после приработки) и поэтому шум в процессе приработки колодки, состоящей из однослойного металлокерамического фрикционного элемента, превышает обычный (после приработки).
Задача заявляемой полезной модели
- использование в конструкции колодки одной стальной полосы, с одной стороны с боковыми бобышками и соединенной сварными соединениями с центральной П-образной бобышкой, а с другой стороны стальная полоса выполнена омедненной и соединена с фрикционным металлокерамическим элементом методом спекания в печи, что позволит исключить перемещение с соприкосновением (контактом) отдельных деталей каркаса колодки друг с другом при торможении;
- исключение контакта плоской рабочей поверхности башмака с отогнутыми по радиусу в сторону башмака поверхностями боковых бобышек, что позволит увеличить прилегание колодки к башмаку;
- увеличение площади контакта и прилегания тыльной поверхности колодки с рабочей поверхностью башмака за счет использования эластичной противошумной пластины;
- сокращение времени и шума при приработке колодки к колесу за счет применения в конструкции колодки фрикционного прирабатываемого слоя, не износостойкого и не склонного к шумообразованию.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение шумности колодки при торможении.
Указанный технический результат достигается тем, что металлический каркас тормозной колодки состоит из стальной полосы, боковых бобышек и центральной П-образной бобышки, соединенной с полосой. сварными соединениями, а с противоположной стороны полоса выполнена омедненной и соединена с металлокерамическим фрикционным элементом путем спекания под давлением в печи. Каждая из боковых бобышек может быть выполнена, например, путем отгиба в направлении от боковой стороны колодки к центральной ее части, вырубленных с трех сторон прямоугольных частей стальной полосы.
Центральная бобышка изготавливается способом холодной штамповки в штампе из стальной полосы шириной равной ширине колодки.
Центральная бобышка представляет собой металлическую полосу П-образной формы, например, с четырьмя зубцами (шипами) и отверстием под чеку. Зубцы (шипы) центральной бобышки вставляются с тыльной стороны колодки в соответствующие отверстия, предусмотренные в основной полосе, что облегчает позиционирование центральной бобышки относительно стальной омедненной полосы и повышает жесткость и прочность соединения.
Таким образом, в соответствии с чертежом общего вида колодки фиг.2, каждая из двух боковых сторон центральной бобышки П-образной формы соединена со стальной омедненной полосой сварным соединением, что обеспечивает жесткость соединения центральной бобышки с колодкой, устраняя, тем самым, возможность ее вибраций относительно стального каркаса в момент торможения,. исключая таким образом, источник возникновения шума. Боковые бобышки могут быть также изготовлены отдельно, например, из листового материала прямоугольной формы с вертикальными центральными отверстиями и приварены к каркасу в местах расположения отверстий по чертежу.
С целью дополнительного снижения шума тормозная колодка с тыльной стороны в месте контакта с поверхностью металлического тормозного башмака может быть снабжена противошумной пластиной.
Со стороны рабочей поверхности колодка может содержать специальный прирабатываемый слой фрикционного элемента, который отличается от основного фрикционного элемента меньшей износостойкостью и меньшим шумообразованием. Это также снизит шум при торможении в процессе приработки колодки к колесу и время приработки колодки к колесу, также связанное с повышенным шумообразованием.
На фиг.1 представлен общий вид заявляемой металлокерамической колодки.
Колодка состоит из одного или более слоев фрикционного металлокерамического элемента 1, соединенного путем спекания в печи с металлическим каркасом в виде стальной омедненной полосы 2, на тыльной поверхности которой приварена центральная бобышка П-образной формы 3 с отверстием под чеку и имеются две боковые бобышки 4 и противошумная пластина 5. Центральная бобышка имеет зубцы (шипы) 6 которые вставлены с тыльной стороны колодки в соответствующие отверстия 7, предусмотренные в стальной омедненной полосе.
Со стороны рабочей поверхности колодка может содержать прирабатываемый слой фрикционного элемента, который близок по фрикционно-износным свойствам с рабочим металлокерамическим фрикционным элементам, но отличается от него более низкой механической прочностью, меньшей износостойкостью и меньшим образованием шума, например, по причине эластичности или меньшей твердости.
Противошумная пластина может вырубаться в штампе из специального тонколистового стального проката с специальным покрытием. Для этого может быть использована сталь толщиной 0,2 мм, покрытая с одной стороны, например, упругим эластичным полимерным покрытием.
С противоположной стороны сталь покрыта специальным клеящим составом и полиэтиленовой пленкой. После снятия полиэтиленовой пленки, стальная пластина приклеивается к тыльной стороне металлического каркаса. При установке тормозной колодки в башмак, упругое эластичное покрытие колодки позволяет увеличить прилегание колодки к башмаку и площадь контакта их поверхностей и снизить шум при торможении.
Изготовление предлагаемой металлической колодки при современном производстве не представляет трудности и включает следующие операции:
- изготовление (штамповка) основной полосы металлического каркаса со вспомогательными бобышками из стальной полосы и ее омеднение;
- изготовление центральной П-образной бобышки из стальной полосы;
- навеска порошков и смешение порошков металлокерамической смеси каждого слоя;
- холодное формование слоев фрикционного металлокерамического элемента;
- спекание фрикционного металлокерамического элемента с омедненной стальной пластиной в печи под давлением;
- ковка (калибровка) спеченной заготовки с основной полосой;
- приварка центральной П-образной бобышки к основной полосе металлического каркаса;
- изготовление противошумной пластины;
- приклейка противошумной пластины к металлическому каркасу (спинке) с тыльной стороны колодки.
При необходимости, боковые бобышки могут быть изготовлены в виде отдельных прямоугольных деталей из полосы с центральным отверстием. Соединение боковых бобышек с основной полосой каркаса может быть произведено путем приварки в центральном отверстии.
Для изготовления фрикционного элемента используют металлокерамический материал, содержащий медный порошок, порошок олова, графит и другие вещества.
Выполнение тормозной колодки железнодорожного подвижного состава предлагаемой конструкции позволит добиться существенного снижения шума при торможении.