ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Заявляемая полезная модель относится к тормозным устройствам, а именно, к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств.
Известны тормозные чугунные 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, однако они имеют низкий коэффициент трения и при эксплуатации обеспечивают низкую эффективность торможения, а следовательно, требуют больших усилий натяжения рычажной передачи при торможении, не обеспечивают бесшумного и плавного торможения поезда, имеют большой вес (16кг), высокий износ и высокую стоимость.
Известное техническое решение используется по тому же назначению, что и заявляемое и имеет общий с ним существенный признак «тормозная колодка».
Известна тормозная композиционная колодка содержащая фрикционный элемент и металлический (стальной) каркас. (Б.А.Ширяев «Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов», Москва, Химия, 1982 г. (стр.9-11, 13, 70).
Металлический каркас состоит из одной детали - основной полосы, а иногда из двух деталей: основной полосы и приваренной к ней по внутренней стороне усиленной пластины. Основная полоса каркаса имеет внешний криволинейный контур по периметру готовой колодки, а в центре П-образный или полукруглый выступ, образующий центральную бобышку. Центральная бобышка каркаса снабжена отверстиями под чеку (металлическую скобу). На основной пластине каркаса расположены также две боковые бобышки, служащие направляющими для чеки. Центральная
бобышка служит для крепления тормозной колодки в тормозном башмаке посредством чеки, а направляющие (боковые бобышки) упрощают монтаж чеки.
Усилительная пластина применяется для придания дополнительной жесткости каркасу и повышения надежности крепления каркаса с фрикционным элементом.
Усилительная пластина снабжена отверстиями для приваривания к основной полосе, а также для затекания фрикционной смеси при формовании с целью повышения крепления с фрикционным элементом.
На основной полосе также могут вырубаться отверстия и/или, полуотверстия с отгибанием невырубленной части отверстий внутрь колодки с получением шипов для затекания в отверстия фрикционной массы при формовании и улучшении крепления с фрикционным элементом.
Тормозные композиционные колодки по сравнению с чугунными получили значительно более широкое применение, так как они имеют более высокий коэффициент трения, меньшее усилие нажатия и износостойкость, в несколько раз более высокий срок службы, меньший вес, стоимость, а также обеспечивают бесшумное и плавное торможение поезда.
Однако при эксплуатации тормозных композиционных колодок могут возникать отдельные дефекты, в том числе: термические трещины на поверхности качения колес, износ поверхности качения колес, снижение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения (дождь, снег), а также при наличии угольной или торфяной пыли и листьев на поверхности рельса.
Существенные признаки тормозной композиционной колодки «фрикционный элемент», металлический каркас в виде «изогнутой основной полосы с П-образным или полукруглым выступом, образующим центральную бобышку, снабженную отверстиями под чеку и боковые бобышки» - направляющие для чеки являются общими с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Наиболее близким аналогом заявляемой колодки является тормозная колодка железнодорожного транспортного средства по заявке №2005133046/22(037001) от 26.10.2005 (решение о выдаче патента на полезную модель от 16.01.2006).
Рассматриваемая тормозная колодка содержит металлический стальной каркас, композиционный фрикционный элемент и твердую вставку из чугуна. Металлический каркас состоит из одной детали - основной полосы и имеет П-образный выступ, образующий центральную бобышку. По обеим сторонам П-образного выступа, за ним с внутренней стороны основной полосы к ней приварена по ширине колодки твердая вставка из чугуна, представляющая в продольном сечении колодки трапециидальную форму.
Существенные признаки наиболее близкого аналога «композиционный фрикционный элемент», «металлический каркас с П-образным выступом в центральной его части» и «твердая чугунная вставка» являются общими с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Колодка по наиболее близкому аналогу обеспечивает сохранение поверхности качения колеса, а следовательно, повышенный срок службы колеса при сохранении повышенного срока службы колодок, а также обеспечивает стабильность и эффективность торможения при обычных и тяжелых условиях эксплуатации.
Однако рассматриваемая тормозная колодка по наиболее близкому аналогу имеет недостатки.
Чугунная вставка, расположенная внутри композиционного фрикционного элемента колодки, имеет в продольном вертикальном сечении трапециидальную форму, в связи, с чем в процессе износа колодки при ее эксплуатации соотношение площади вставки к площади композиционного фрикционного элемента изменяется. Поэтому в связи с разницей коэффициентов трения вставки и фрикционного композиционного элемента изменяется суммарный коэффициент трения колодки в целом.
Приварка чугунной вставки трапециидальной формы к металлическому стальному каркасу после П-образного выступа и без захода в выступ обеспечивает недостаточное центрирование вставки при изготовлении.
Кроме того, при данной конструкции колодки, обеспечивающей жесткости каркаса в целом, не обеспечивается требуемая жесткость каркаса в его П-образном выступе. В связи с этим при постоянных вибрациях и нагрузках на выступ при эксплуатации возникают взаимопеременные усилия на сварной шов, что снижает надежность конструкции колодки.
Задачами, на решение которых направлена заявляемая тормозная колодка, являются:
- обеспечение постоянного коэффициента трения колодки в целом в процессе ее износа при эксплуатации;
- повышения надежности конструкции и технологичности изготовления колодки.
Поставленные задачи решает тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержащая композиционный фрикционный элемент, металлический каркас с П-образным выступом в центральной его части и твердую вставку. Верхняя часть твердой вставки в продольном вертикальном сечении имеет габариты, соответствующие внутренним габаритам нижней части выступа металлического каркаса и вставлена в него. Часть вставки, расположенная в изнашиваемой части колодки, в продольном вертикальном сечении имеет форму, близкую к прямоугольной с шириной меньше верхней ее части. Чугунная вставка с двух сторон по ширине приварена к стальному каркасу в месте основания его П-образного выступа. Для улучшения конструкции сокращения расхода металла, улучшения теплоотвода и монтажа чеки в верхней части вставки по ширине колодки выполнен радиусный или П-образный паз.
Существенные признаки заявляемой полезной модели «верхняя часть вставки в продольном вертикальном сечении имеет наружные габариты, соответствующие внутренним габаритам нижней части П-образного выступа
металлического каркаса», «вставка вставлена в П-образный выступ», «вставка имеет в верхней части по ширине вставки внутренний радиусный или П-образный паз», «часть вставки, расположенная в изнашиваемой части колодки, в продольном вертикальном сечении имеет форму, близкую к прямоугольной с шириной меньшей ее верхней части» и «вставка приварена в месте основания П-образного выступа стального каркаса» - являются отличительными от существенных признаков наиболее близкого аналога.
Технология изготовления колодки несложная и предусматривает следующие этапы:
- изготовление (отливка) чугунной вставки;
- изготовление (штамповка) металлического каркаса;
- сборка вставки с каркасом и ее приваривание к каркасу;
- изготовление полимерной композиции;
- укладка в пресс-форму каркаса с приваренной вставкой и навески распушенной полимерной композиции;
- формование колодки в пресс-форме под давлением с последующей вулканизацией.
На фиг. представлена тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, где:
1 - металлический каркас,
2 - П-образный выступ,
3 - отверстие под чеку для крепления колодки в тормозном узле,
4 - композиционный фрикционный элемент,
5 - чугунная вставка,
6 - место сварки вставки и каркаса,
7 - радиусный паз.
Выполнение тормозной колодки с признаками, указанными в отличительной части формулы заявляемой полезной модели, позволяет обеспечить постоянный коэффициент трения колодки в целом в процессе ее
износа при эксплуатации, повысить надежность конструкции колодки и технологичность ее изготовления.