Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства
BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE

Предполагаемое изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозным композиционным колодкам железнодорожных транспортных средств.
В настоящее время из уровня техники известны серийно изготавливаемые чугунные тормозные колодки, например, изготавливаемые по ГОСТ 1205-73 «Колодки чугунные тормозные для вагонов и тендеров железных дорог. Конструкция и основные размеры» и композиционные тормозные колодки для железнодорожных вагонов. Композиционные тормозные колодки для железнодорожных вагонов выделяют двух видов:
Первый - с металлическим каркасом из стальной полосы с П образным выступом и с приваренной к ней усилительной пластиной;
Второй - с сетчато-проволочным каркасом, (см. Б.А.Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М. Химия, 1982 г., стр. 8-14).
Известна тормозная колодка железнодорожного подвижного состава (см. патент на полезную модель RU №16120 (В61Н 7/02(2000.01)), содержащая полимерный фрикционный элемент с выполненным в нем со стороны рабочей поверхности поперечным П-образным углублением и металлический каркас с П-образным выступом в центральной части, выполненный в виде замкнутой рамки, впрессованной в полимерный фрикционный элемент, и впрессованного поверх рамки тыльника, выполненного в виде перфорировано-гофрированной металлической изогнутой пластины, отличающаяся тем, что в перфорировано-гофрированной металлической пластине гофры расположены поперек полимерного фрикционного элемента, высота которых выполнена не менее длины перфорированного отверстия.
К недостаткам можно отнести недостаточную вибрационную прочность колодки, так как тыльник такой конструкции не обеспечивает в полной мере качественного сцепления с фрикционным материалом, поэтому в процессе эксплуатации при ударных и вибрационных нагрузках целостность колодки нарушается, поскольку вследствие многократных нагреваний, охлаждений и ударов при включении тормоза происходит разрушение колодки в месте контакта тыльника с фрикционным материалом. Кроме того, тыльник - в виде перфорировано-гофрированной металлической изогнутой пластины имеет большой вес и требует значительного расхода металла при изготовлении.
Известно другое техническое решение (см. патент РФ на изобретение №2253056 C1, F16D 65/04 «Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства» - прототип. Тормозная колодка содержит полимерный фрикционный элемент, закрепленный на металлическом каркасе, выполненном в виде перфорированного тыльника, совмещенного с проволочной рамкой. При этом длина перфорированного тыльника больше длины проволочной рамки и асимптотически приближается к длине колодки.
К недостаткам прототипа можно отнести снижение эксплуатационных характеристик из-за возможности разрушения тыльной части колодки в условиях ударных нагрузок из-за вырыва тыльника, так как недостаточно прочное соединение тыльника с фрикционным элементом не обеспечивает целостность колодки в процессе эксплуатации под воздействием вибрационных нагрузок.
Предлагаемая тормозная колодка позволяет устранить недостатки известной и значительно улучшить эксплуатационные характеристики за счет повышения прочности и надежности сцепления тыльника с фрикционным элементом.
Техническим результатом заявляемой тормозной колодки является повышение прочностных свойств колодки и стойкости к нагрузкам при эксплуатации улучшение эксплуатационных характеристик колодки и увеличение срока ее службы за счет снижения возможности вырыва тыльника в процессе эксплуатации в условиях ударных нагрузок.
Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков включающих каркас-тыльник изготовленный из металлической ленты, с выполненными в нем отверстиями, и проволочный каркас впрессованные в композиционный фрикционный элемент с бобышкой и новых признаков, заключающихся в том, что отверстия в каркасе-тыльнике выполнены рядами путем сквозных проколов с образованием с обратной стороны прокола рваных краев, при этом проколы в ряду, по направлению рваных краев, выполнены чередующимися и направлены в противоположные стороны.
Проколы в каждом ряду, рваные края которых направлены в одну сторону, по отношению к проколам, рваные края которых направлены в ту же сторону, находящегося рядом ряда выполнены в шахматном порядке.
Новизной предложенной тормозной колодки является выполнение отверстий в каркасе-тыльнике рядами путем сквозных проколов с образованием с обратной стороны прокола рваных краев, при этом проколы в ряду, по направлению рваных краев, выполнены чередующимися и направлены в противоположные стороны.
Так, выполнение отверстий в каркасе-тыльнике рядами путем сквозных проколов с образованием с обратной стороны прокола рваных краев, обеспечивает более прочное соединение каркаса-тыльника с фрикционным элементом и соответственно снижает возможность его вырыва при эксплуатации, при этом выполнение отверстий рядами обеспечивает равномерное распределение отверстий по всей поверхности каркаса-тыльника, а наличие рваных краев проколов обеспечивает более прочное сцепление каркаса-тыльника с фрикционным элементом, так как при производстве колодок в процессе прессования колодки рваные края раскрываются в разные стороны и формируют более прочную поверхность сцепления, что обеспечивает высокую вибрационную прочность при эксплуатации.
Выполнение проколов в ряду, по направлению рваных краев, чередующимися и направлеными в противоположные стороны позволяет создать более прочную поверхность сцепления с двух сторон каркаса-тыльника с фрикционным элементом и еще больше усилить сцепление и повысить стойкость колодки к ударным и термическим нагрузкам.
Признаки выполнения проколов в каждом ряду, рваные края которых направлены в одну сторону, по отношению к проколам, рваные края которых направлены в ту же сторону, находящегося рядом ряда в шахматном порядке - являются признаками дополнительными способствующими достижению поставленного технического результата, так как способствуют равномерному распределению рваных краев отверстий, по всей поверхности каркаса-тыльника, для равномерной и более прочной фиксации с фрикционным элементом.
Таким образом достигается новый технический результат - улучшаются эксплуатационные характеристики тормозной колодки, так как повышается ее прочность и надежность.
При проведении патентно-информационных исследований сочетания известных и предложенных новых признаков предполагаемого изобретения в патентной и научно-технической литературе - не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки можно отнести к соответствующим критерию - изобретательский уровень.
Описание осуществления конструктивного выполнения тормозной колодки позволяет отнести его к промышленно выполнимым.
Сущность предлагаемого конструктивного выполнения тормозной колодки поясняется чертежом.
На фиг. 1 схематично представлен продольный разрез предлагаемой тормозной колодки.
На фиг. 2 схематично показан вариант выполнения колодки с чугунной вставкой.
На фиг. 3 схематично изображен каркас-тыльник с отверстиями выполненными рядами.
На фиг. 4 показано шахматное расположение рваных краев проколов.
На фиг. 5 в увеличенном масштабе показано чередование направления проколов с образованием рваных краев на каркасе-тыльнике.
На фиг. 6 схематично показан вид сверху рваных краев проколов после запрессовки с фрикционным элементом.
На фиг. 7 схематично показан вид сбоку рваных краев проколов после запрессовки с фрикционным элементом.
Предлагаемая в качестве изобретения тормозная колодка состоит из металлического перфорированного каркаса-тыльника 1 с отверстием под чеку 2, проволочного каркаса 3 запрессованных в верхней части колодки композиционным фрикционным элементом 4 в центральной части которого выполнена бобышка 5 с выполненным в нем отверстием 6 под чеку для крепления колодки. На наружной поверхности колодки выполнены две дополнительные направляющие чеку бобышки 7. При этом каркас-тыльник 1 посредством выполненных рядами сквозных проколов 8 с образованием, с обратной стороны прокола, рваных краев 9, принимающих после прессования колодки форму горизонтально расположенных и раскрытых во все стороны краев 10, обеспечивает более прочное сцепление и надежно фиксируется с двух сторон внутри композиционного фрикционного элемента 5, таким образом создает более прочную поверхность сцепления с двух сторон каркаса-тыльника 1 с фрикционным элементом и повышает стойкость колодки к ударным и термическим нагрузкам предотвращая вырыв каркаса-тыльника 1.
Первоначально изготавливают все составные части колодки.
Перфорированный каркас-тыльник изготавливают из листового материала или из металлической ленты толщиной 0,25 мм путем формирования, например, круглых отверстий с рваными краями направленными в противоположные стороны по направлению рваных краев, на специальном перфорационном штампе в прессе с последующей вырубкой, изгибом и резкой в штампах на прессе.
Проволочный каркас изготавливают путем резки отрезков проволоки последующего, изгиба и сварки из них двух (внутренней и наружной) замкнутых и изогнутых рамок с последующей вставкой их друг в друга и сваркой между собой по центру полученного каркаса в месте их контакта таким образом, что внутренние части их взаимного перекрыты и отогнуты наружу, образуя ушко для пропуска чеки в центральной бобышке после запрессовывания каркаса композиционным материалом внутри тыльной части колодки.
При этом, в случае выполнения колодки с чугунной вставкой, вставку выполняют из специального чугуна, например высокопрочного или ковкого, путем отливки требуемой формы.
Предлагаемая тормозная колодка после изготовления всех составляющих собирается следующим образом:
В подготовленную пресс-форму осуществляют укладку каркаса-тыльника 1, проволочного каркаса 3, при этом, в случае изготовлении колодки со вставкой - охватывающего чугунную вставку. Далее проводят формование с фрикционным элементом 4 под давлением на прессе, затем осуществляют вулканизацию колодок в пресс-форме под давлением и нагреве. После чего в тормозной колодке сверлят отверстие под чеку 6.
Предлагаемая колодка с центральной бобышкой 5 с отверстием под чеку 6, прочно сцеплена в тыльной части колодки и усилена при помощи перфорированного каркаса-тыльника 1 с фрикционным элементом 4 посредством рваных краев 9 круглых отверстий 8 выполненных рядами 7, принимающих форму горизонтально расположенных и раскрытых во все стороны краев 10, после прессования колодки. Позволяет улучшить эксплуатационные характеристики колодки, осуществить усиленное сцепление каркаса-тыльника с композиционным фрикционным элементом, с двух сторон, повысить вибрационную прочность колодки и тем самым улучшить эксплуатационные характеристики тормозной колодки.
Выполнение заявляемой тормозной колодки новой конструкции с признаками, указанными в формуле, позволяет повысить стойкость колодки к ударным и термическим нагрузкам при эксплуатации и увеличить срок ее службы за счет снижения возможности вырыва тыльника в условиях ударных нагрузок.
В настоящее время на предприятии разработана техническая документация, изготовлена опытная партия тормозных колодок предлагаемой конструкции, показавшая при испытаниях положительные результаты.