ВТУЛКА РЫЧАЖНОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к производству втулок с рабочей поверхностью скольжения рычажной тормозной системы рельсового транспорта, например, пассажирского и грузового, в том числе вагонов метрополитена.
В настоящее время в машиностроении для изготовления таких втулок широкое применение получили фенопласты - разнообразные пластмассы на основе фенолоформальдегидных смол. Эти незаменимые материалы для изготовления деталей технического назначения, отличаются особой прочностью и повышенной устойчивостью к различным типам воздействия. В машиностроении из них изготавливают колеса, шестерни, втулки и другие компоненты различных ударопрочных механизмов.
Однако при производстве таких втулок из фенопласта выделяются свободные фенол, формальдегид и пыль.
3
Фенол - нервный яд, вызывающий острые и хронические отравления. Он способен проникать внутрь организма человека через незащищенные участки кожи. Вдыхание паров фенола вызывает раздражение верхних дыхательных путей, а при длительном воздействии - общее отравление. Предельно допустимая концентрация паров фенола в воздушном пространстве рабочей зоны производственных помещений - 0,1 мг/м.
Известна втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, (см. RU 2298707, по кл. B61H 13/34, F16C 3/04, заяв. 04.10.2005, oп. 10.05.2007), выполненная двухслойной и состоящая из внутреннего рабочего слоя скольжения, выполненного из полимерного антифрикционного композиционного материала, и наружного демпфирующего слоя новолачной формы, при этом в качестве связующего применяют фенолформальдегидную или
крезоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы (30-70 мас.ч.)
Известная втулка технологически сложна в изготовлении, при эксплуатации возможно расслоение ее частей, а при производстве таких втулок исходный полимерный материал содержит большое количество формальдегида (до 70 мас.ч.), т.е. при изготовлении втулки будут выделяться в запредельном количестве свободные фенол, формальдегид и пыль.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является взятая в качестве прототипа втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненная из фенопласта марки У-301-07, (см фенопласт марок У-301-07 и У-2-301-07 по ТУ2253-001-2572341-99. Организация-поставщик: ООО «Пластик» Тульская обл., Узловая, 4,) содержащего в качестве связующего фенолоформальдегидную смолу, а в качестве наполнителя хлопковую целлюлозу с добавками (тальк, магнезия, известь, СЖК), при следующем соотношении компонентов, масс %
Фенолоформальдегидная смола
46,5
Хлопковая целлюлоза
43,8
Добавки, 9,7
9,7
В т.ч
Тальк
4,0
Магнезия (MgO)
4,0
Известь
1,0
СЖК
6,0
Недостатками известной втулки, выявленными при экспериментальных испытаниях, являются:
- недостаточная ударная вязкость (6 кДж/м);
- низкий предел прочности при сжатии (80-120 МПа);
- низкий предел прочности при растяжении (28-30 МПа);
- повышенное водопоглощение (70 мг);
- низкое относительное удлинение при разрыве (0,3-0.6%).
Кроме того, при использовании в качестве связующего большого содержания формальдегидной смолы (46,5%), при изготовлении втулки будут выделяться в запредельном количестве свободные фенол, формальдегид и пыль, что потребует принятия повышенных мер безопасности.
Задачей полезной модели является повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта и снижения вредных выбросов в окружающую среду при ее изготовлении.
Техническим результатом является увеличение срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем качественного и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов.
Поставленная задача достигается тем, что втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненная из фенопласта, содержащего фенолоформальдегидную смолу и наполнитель, согласно полезной модели, выполнена из фенопласта марки ФФ-201, содержащего в качестве наполнителя древесную муку и мелкие добавки: каолин, нигрозин и уротропин при следующем соотношении компонентов, масс %:
Фенолоформальдегидная смола
33,3-34,7
Древесная мука
49-51
Мелкие добавки
(Каолин, нигрозин, уротропин)
16,3-17,7
Проведенные исследования по источникам патентной и научно-технической информации показали, что предлагаемая полезная модель неизвестна и не следует явным образом из изученного материала, т.е. соответствует критерию «новизна».
Предлагаемая втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта может найти применение на всех видах пассажирского и грузового транспорта, в том числе метрополитена. Она может быть изготовлена с использованием
оборудования и материалов, как отечественной, так и зарубежной промышленности, следовательно, отвечает критерию «промышленная применимость».
Среди существенных признаков характеризующих предложенную втулку рычажной тормозной системы рельсового транспорта, в отличие от прототипа, отличительными являются:
- втулка выполнена из фенопласта марки ФФ-201, содержащего в качестве наполнителя древесную муку (49-51)% и мелкие добавки, такие как каолин, нигрозин и уротропин при (16,3-17,7)%, которые обеспечивают повышение технических характеристик готовой втулки. Кроме того, древесная мука в сочетании с мелкими добавками обеспечивает возможность качественного таблетирования порошкового пенопласта без нагрева, за счет слипания мелких фракций наполнителя, что значительно сокращает технологический процесс изготовления втулки, обеспечивая дополнительный эффект, а осуществление таблетирования холодным способом, снижает выброс свободных фенола, формальдегида и пыли.
- используемое в качестве пропитки процентное содержание феноло-формальдегидной смолы составляет (33,3-34,7)%, по сравнению с прототипом (46,5)%, также значительно снижает выделение свободных фенола, формальдегида и пыли при прессовании втулки и последующей токарной обработке, что, с выше указанным вместе взятое, соответствует предельно допустимой концентрации их в воздушном пространстве рабочей зоны производственных помещений.
Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь технического результата, а именно, увеличения срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем сочетания и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов.
Предложенная втулка изготовлена из фенопласта марки ФФ-201 ТУ 2253-125-5578270-2002. Поставщик ООО «Уральская химическая компания»
Почтовый адрес: 622012, Россия, г.Нижний Тагил Свердловской обл., Северное шоссе, 21. (ТУ2253-125-5578270-2002 прилагается).
Полезная модель подтверждается чертежом, где изображен общий вид втулки в разрезе.
Технология изготовления предложенной втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта.
Таблетирование.
Берут фенопласт марки ФФ-201 черный, массой 380 кг (весы тип ВНЗ-3 Гост 13882-68) в виде пресспорошка и засыпают в бункер таблетмашины МТ-3А. Производят настройку таблетмашины для получения таблеток заданного веса (12,5 г.) Включают автоматический включатель шкафа управления и вращения ротора. Производят таблетирование преспорошка. Производительность машины - 8370 шт/час. Таблетки засыпают в тару Т-452.00.000. стп1-048-04.
Прессование.
Далее навеску из таблеток предварительно нагретую (установка для нагрева DXL-2-16-40), загружают в пресс гидравлический Д-2430Б, опускают подвижную плиту пресса (выброс паров), выдерживают детали под давлением. Снимают опрессовку из прессформы, обламывают детали от опрессовки и размещают их на контрольном столе. Визуально проверяют качество на отсутствие сколов. Толщина грата не должна превышать 0,5 мм. Проверяют размеры и допустимую разностенность втулок (0,8 мм.) через каждые 50 деталей.
Токарно-винторезная обработка фасок.
Установить и закрепить деталь в патроне токарно-винторезной установки ЗИЛ, сточить фаски с наружных краев втулки 1×45° резцом 2102-0075-ВК6М Гост 18877-73, проверить допуск разностенности не более 0,8 мм, обработанных поверхностей и наличие фасок.
Меры безопасности:
- работать при включенной приточно-вытяжной вентиляции;
- рабочие одеты в спецодежду, предусмотренную ЙОТ 149-04;
Упаковка.
Уложить детали в тару 7878-4270.
Экспериментально полученные результаты по сравнения с прототипом сведены в таблицах 1 и 2
Сравнительный анализ технологий изготовления деталей «Втулка фенопластовая»Таблица 1
Наименование
Критерий Оценки
Применяемый материал
Примечание
У1-301-07 ТУ2253-012572341-99
ФФ-201 ТУ2253-125-5578270
Подготовка материала таблетирование
Производительность оборудования
50 кг/час
105 кг/час
Производительность получения исходной заготовки при применении материала ФФ-201 выше на 110%
Подготовка материала таблетирование
Меры Безопасности:
Использовать спецодежду по ИОТ149-04, работать при включенной приточно-вытяжной вентиляции, а также необходимо использовать распиратор, резиновые перчатки, защитные очки.
Использовать спецодежду по ОТ149-04, работать при включенной приточно-вытяжной вентиляции
При изготовлении исходной заготовки из материала У1-301-01 необходимы повышенные меры безопасности
Прессование
Цикл прессования
10 минут
4,5 мин
Производительность прямого прессования при применении материала ФФ-201 выше на 120%
Сравнительный анализ технических характеристик применяемого материала Таблица 2
Технические характеристики
У1-301-07ТУ 2253-0012572341-99
ФФ-201Т 2253-125-5578270-2002
Примечание
1. Цвет
От свет.-корич. до темн-корич, неоднородный
Черный
При эксплуатации изделия цвет значения не имеет
2. Изгибающее напряжение при разрушен, МПа не менее
70
70
Одинаковые значения
3. Ударная вязкость по Шар-пи на образцах без надреза, кДж<sup>2</sup> не менее
6
60
При использовании материала ФФ-201 Показатель выше на 900%
4. Водопоглощение, мг, не более
70
60
При использовании материала ФФ-201 Показатель выше на 16,6%
5. Разрушающее напряжение при сжатии, МПа
80-120
160
При использовании материала ФФ-201 Показатель выше на 33,3%
6. Разрушающее напряжение при растяжении, МПа
28-30
3,7,5-40
При использовании материала ФФ-201 Показатель выше на 33,3%
7. Относительное удлинение при разрыве, %
0,3-0,6
0,6-0,8
При использовании материала ФФ-201 Показатель выше на 33,3%
8. Твердость, МПа
230-290
250-300
При использовании материала ФФ-201 Показатель выше на 3,4%
9. Маслостойкость, %
0.03-0,6
0.6-0,8
Одинаковые значения
10. Теплопр-ть при 20-30°С Вт/м
0.21-0,23
0.21-0.23
Одинаковые значения
11. Лабар. испыт при 70°С
Не разрушается
Не разрушается
Одинаковые значения
Экспериментально установлено, что технические характеристики предлагаемой втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта значительно превосходят те же характеристики втулки, полученной из материала прототипа.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемая втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта обладает повышенным сроком службы, при сниженном выбросе вредных примесей в окружающую среду при ее изготовлении, за счет низкого содержания фенолоформальдегида в используемом материале, что соответствует предельно допустимой концентрации их в воздушном пространстве рабочей зоны производственных помещений.
Кроме того, дополнительным эффектом при использовании вышеуказанного материала является сокращение технологического процесса изготовления втулок за счет сокращения времени таблетирования порошкового материала.