ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Заявляемая полезная модель относится к тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств.
Известны чугунные тормозные колодки, в том числе с металлическим каркасом, выпускаемые по ГОСТ 1205-73 «Колодки чугунные тормозные для вагонов и тендеров железных дорог. Конструкция и основные размеры.».
Указанные колодки оказывают положительное воздействие на поверхность качения колеса, сберегают колесо, однако они при эксплуатации не обеспечивают высокую эффективность торможения, имеют большой вес (16 кг), требуют больших усилий натяжения рычажной передачи при торможении, не обеспечивают бесшумного и плавного торможения поезда, кроме того, имеют высокую стоимость.
Известное техническое решение используется по тому же назначению, что и заявляемое и имеет общий с ним существенный признак «тормозная колодка».
Известна чугунная тормозная колодка по патенту РФ №2040361 (B 22 D 19/02, 1995 г.). Колодка состоит из металлического каркаса (спинки), расположенного на нерабочей поверхности, и тела колодки, на рабочей поверхности которого расположены чередующиеся по длине колодки участки серого, белого и половинчатого чугунов. Концы колодки выполнены из серого чугуна, а участки белого чугуна расположены внутри участков из половинчатого чугуна.
Известные колодки имеют достаточно высокую износостойкость, но недостаточно снижают повреждения поверхности катания колес, кроме того они имеют небольшой срок службы.
Известное техническое решение используется по тому же назначению, что и заявляемое и имеет общие с ним существенные признаки «тормозная колодка», «металлический каркас» и «вставки (участки)».
Известна тормозная колодка для железнодорожного подвижного состава по патенту РФ №2025352 (В 61 Н 1/00, 1994 г.). Колодка выполнена в виде дугообразной отливки в форму бруса прямоугольного сечения. В теле бруса со стороны рабочей поверхности закреплены вставки. Вставки выполнены из материала с более высокой абразивностью, чем материал бруса.
Указанная колодка обеспечивает высокую эффективность торможения, однако конструкция колодки сложная, что снижает ее надежность при эксплуатации.
Существенные признаки известной колодки «вставки» является общим с существенными признаками заявляемой тормозной колодки.
Наиболее близким является аналогом заявляемой колодки является тормозная колодка по авторскому свидетельству СССР №159186 (20 fl, B 61 h, 1963 г.). Тормозная колодка содержит пару твердых вставок, размещенных на рабочей поверхности колодки в ее фрикционной части (элементе) и перекрывающих колодку по ширине. Фрикционная часть колодки крепится на металлическом каркасе.
Существенные признаки известной колодки «металлический каркас», «фрикционный элемент» и «твердые вставки» являются общими с существенными признаками заявляемой колодки.
Колодка по наиболее близкому аналогу не обеспечивает необходимую эффективности торможения. Кроме того, срок службы указанных колодок небольшой. Это вызвано недостаточно прочным креплением вставок в колодке. Вставки держатся во фрикционной части колодки за счет сил трения, возникающих между фрикционным материалом и материалом вставок. Крепление вставок обеспечивается при изготовления колодки за счет приформовывания вставок к фрикционному материалу при высоких температуре и давлении. Однако, при эксплуатации колодок, особенно при длительных и экстренных торможениях, происходит интенсивная передача тепла из зоны трения на поверхность вставок. Температура вставок резко возрастает. При этом происходив выгорание и расплавление органических компонентов материала из которого
изготовлена фрикционная часть колодки. Крепление вставок ослабевает, они перестают выполнять свое назначение и могут совсем выпасть из колодки, что приведет к аварийной ситуации.
Задачами, на решение которых направлена заявляемая тормозная колодка, являются:
- повышение ресурса эксплуатации колес путем сохранения поверхности катания колес, уменьшение термических трещин и других дефектов на поверхности колес;
- повышение стабильности эффективности торможения колодок, особенно при эксплуатации в тяжелых условиях;
- повышение надежности конструкции колодки;
- повышение технологичности изготовления колодки.
Поставленные задачи решает тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержащая цельнометаллический каркас с П-образным выступом в центральной его части, композиционный фрикционный элемент и твердую вставку. Продольное сечение вставки имеет трапециидальную форму с прямыми или радиусными основаниями, а поперечное сечение имеет форму, не отличающуюся от формы колодки в других его сечениях. Вставка расположена в центральной части колодки узким основанием к рабочей поверхности колодки симметрично относительно вертикальной оси симметрии колодки. Вставка выполнена из чугуна и приварена к металлическому каркасу по двум сторонам П-образного выступа по ширине каркаса.
Существенные признаки заявляемой колодки «вставка имеет продольное сечение трапециидальной формы с прямыми или радиусными основаниями», «поперечное сечение вставки имеет форму, не отличающуюся от формы колодки в других ее сечениях», «вставка, расположенная в центральной части колодки симметрично относительно вертикальной оси симметрии колодки узким основанием к рабочей поверхности колодки», «вставка, выполненная из чугуна» и «вставка приварена к металлическому каркасу по двум сторонам П-образного
выступа по ширине каркаса» являются отличительными от существенных признаков наиболее близкого аналога.
В качестве каркаса используют цельнометаллический каркас с П-образным выступом в центральной его части. В П-образном выступе выполнено отверстие под чеку для крепления колодки в тормозном узле. В качестве материала для изготовления каркаса используют листовую сталь.
Композиционный фрикционный элемент изготавливают из полимерной композиции, содержащей связующее (обычно полимерное: каучуковое, смоляное или комбинированное), различные волокнистые и фрикционные наполнители. Состав композиции определяется назначением и условиями эксплуатации колодок.
Вставка выполнена с продольным сечением трапециидальной формы с прямыми или радиусными основаниями. Поперечное сечение вставки имеет форму, не отличающуюся от формы колодки в других ее сечениях. Вставка расположена в колодке узким основанием к ее рабочей поверхности симметрично относительно вертикальной оси симметрии колодки. Вставку приваривают к цельнометаллическому каркасу по двум сторонам П-образного выступа по ширине каркаса. Вставку изготавливают из чугуна любой марки, например из фосфористого чугуна.
На фиг. представлена тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, где 1 - металлический каркас, 2 - П-образный выступ, 3 - отверстие под чеку, 4 - композиционный фрикционный элемент, 5 - вставка, 6 - место вставки.
Технология изготовление колодки несложная и предусматривает следующие этапы:
- изготовление (отливка) вставки;
- изготовление металлического каркаса;
- приваривание вставки к металлическому каркасу;
- изготовление полимерной композиции;
- формование колодки в пресс-форме под давлением после укладки в нее полимерной композиции в виде навески распушенной массы и металлического каркаса с приваренной вставкой с последующей вулканизацией.
При выполнение колодки таким образом, как описано в отличительной части формулы полезной модели, твердая вставка жестко соединена с каркасом и, следовательно, надежно закреплена в колодке. Это исключает возможность выпадения вставки и разрушения всей колодки. Применение в композиционной колодке чугунной вставки, имеющей значительно большую твердость и теплопроводность по сравнению с композиционной частью колодки, обеспечивает соответственно очищающее и полирующее действие поверхности катания колеса и как следствие, обеспечивает стабильность коэффициента трения тормозной пары (колеса и колодки) и создает условия для плавного качения и уменьшения износа поверхности катания колеса, а также позволяет улучшить отвод избыточного тепла, возникающего при эксплуатации колодки, особенно в зоне контакта с колесом, на нерабочую поверхность колодки. С целью обеспечения очищающего и полирующего действия всей площади поверхности катания колеса в зоне контакта колодки с колесом форма поперечного сечения чугунной вставки не отличается от формы колодки в других ее поперечных сечениях. С целью улучшения отвода тепла в окружающую среду и улучшения надежности крепления продольное сечение вставки имеет трапециидальную форму с прямыми или радиусными основаниями и она расположена в центральной части колодки узким основанием к рабочей поверхности колодки. При использовании колодки заявляемой конструкции происходит уменьшение наволакивания металла (переноса металла с поверхности катания колеса на тормозную колодку), а также уменьшение термических трещин и других дефектов поверхности колеса, уменьшается неравномерность износа колодок, что позволяет сохранить поверхность катания колеса и повысить ресурс его работы.