МОНОЛИТНЫЙ ВКЛАДЫШ ОПОРЫ СКОЛЬЖЕНИЯ ПОВОРОТНОЙ ТЕЛЕЖКИ ПАССАЖИРСКИХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ И ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ
SOLID INSERT OF SLIDING SUPPORT OF SWIVEL TRUCK OF PASSENGER RAILWAY CARRIAGES AND ELECTRIC TRAINS

Изобретение относится к машиностроению, а именно к боковым опорам скольжения кузова рельсового, преимущественно пассажирского, транспортного средства. Конкретно относится к вкладышу, установленному в коробку на поворотной тележке пассажирских вагонов и вагонов электропоездов, и контактирующему со стальной плитой, установленной под вагоном. Поворотные тележки обеспечивают движение вагонов по искривлениям железнодорожных путей. На поворотной тележке установлена коробка, в которой монтируется на резиновой прокладке вкладыш. Рабочая поверхность вкладыша контактирует со стальной плитой, укрепленной под вагоном. На поворотной тележке установлены две коробки с вставленными в них вкладышами. В процессе эксплуатации вагона происходит истирание рабочих поверхностей вкладышей.
Вкладыш подвержен атмосферному воздействию (минусовые температуры, влажность, пыль), что приводит к его преждевременному выходу из строя.
Известна боковая опора скольжения кузова железнодорожного вагона, состоящая из контртела, смонтированного на раме вагона, и взаимодействующего с ним вкладыша, выполненного из скрепленных между собой планок из древесно-слоистого пластика и установленного в коробке на упругой подушке [1].
Из-за недостаточной износостойкости вкладыша, особенно при работе в загрязненной абразивами среде, из-за попадания твердых частиц на рабочей поверхности трения образуются задиры, вмятины; гигроскопичность брусков приводит при влажном климате к разбуханию брусков и расслоению вкладыша. Разбухание древесных брусков приводит к распиранию коробки, что является причиной образования в некоторых случаях трещин в коробке, кроме того, у болтов, скрепляющих бруски, происходит срез гайки. Все это вызывает преждевременный выход опоры скольжения из строя.
Известна опора скольжения кузова рельсового [2], преимущественно пассажирского, транспортного средства, содержащая смонтированное на раме вагона контртело и взаимодействующий с ним вкладыш. Вкладыш установлен в обойме и выполнен монолитным из наполненного термореактивного полимера. Вкладыш содержит рабочий слой, армированный измельченными углеродными волокнами. Соотношение высоты рабочего слоя и высоты вкладыша не менее 1:5, рабочий слой при этом может содержать элементарные углеродные волокна в количестве 30-55%. Вкладыш выполнен из наполненного полимера фенолоформальдегидной смолы. Вкладыш может также быть выполнен из термореактивного полимера, наполненного хлопковым волокном [2].
Недостатком данного решения является то, что рабочий слой термореактивного полимера, наполненного измельченными углеродными волокнами, и корпус вкладыша из термореактивного полимера, наполненного, например, хлопковыми волокнами, имеют разную усадку после прессования в разогретой пресс-форме и разный коэффициент термического линейного расширения. Это приводит к неравномерным усадкам в рабочем слое и корпусе вкладыша, что приводит к возникновению напряжений, которые вызывают искривление вкладыша в процессе хранения и эксплуатации, что может вызвать его разрушение.
Для исключения такого напряженного состояния вкладыша и с целью уменьшения разницы в усадках и коэффициента термического линейного расширения рабочего слоя и корпуса вкладыша, а, как следствие, увеличения их долговечности предлагается монолитный вкладыш, состоящий из корпуса вкладыша, выполненного из наполненного термореактивного полимера и рабочего слоя, выполненного из смеси двух термореактивных материалов: термореактивного, наполненного полимера корпуса и термореактивного наполненного измельченным углеродным наполнителем полимера, в качестве наполнителя которого, взяты углеродные волокна на основе вискозы или порошковые отходы искусственного графита, причем термореактивные наполненные полимеры взяты при следующем соотношении компонентов: термореактивный наполненный полимер корпуса - (1,0-99,0); термореактивный полимер, наполненный измельченным углеродным наполнителем - (99,0:1,0).
В процессе горячего прессования в обогреваемых пресс-формах получается монолитный антифрикционный вкладыш опоры скольжения с рабочим слоем, содержащим измельченный углеродный наполнитель, представляющий из себя углеродные волокна на основе вискозы или порошковые отходы искусственного графита любой марки, не подвергающийся короблению (искривлению) в процессе хранения и эксплуатации, что обеспечивает его надежность и долговечность в процессе эксплуатации.
При производстве данного монолитного вкладыша используется стандартное оборудование:
1. Для смешения компонентов рабочего слоя - смесильная машина типа СМ-100.
2. Для прессования монолитного вкладыша - гидравлический пресс усилием 400 т с установленной на нем пресс-формой горячего прессования.
Для испытания образцов используют стандартные методики определения физико-механических характеристик и стандартное испытательное оборудование.
Пример конкретного выполнения
2
В обогреваемую до 150±20°С пресс-форму засыпают наполненный древесной крошкой термореактивный полимер корпуса по ГОСТ 11368-89, затем засыпают предварительно смешанные в смесильной машине полимерный наполненный материал рабочего слоя, состоящий из наполненного древесной крошкой термореактивного полимера корпуса и термореактивного полимера, наполненного измельченным углеродным наполнителем по ГОСТ 27939-88 или ТУ 1916-054-54755093-2010. В качестве измельченного углеродного наполнителя используют волокна из вискозы или порошковые отходы искусственного графита любой марки с максимальным размером частиц 100 мкм. Засыпанную композицию монолитного вкладыша прессуют при удельном давлении от 300 до 700 кг/см. После выдержки монолитный вкладыш распрессовывают, пресс-форму обдувают сжатым воздухом - и она готова для следующей прессовки.
Остальные примеры выполнены аналогично с различным процентным соотношением основных компонентов.
В таблице 1 приведены физико-механические характеристики полученного монолитного вкладыша из полимерных наполненных материалов по примерам конкретного выполнения 1-7.
Таблица 1
№№ пп.
Термореактивный полимер, наполненный древесной крошкой, мас.%
Термореактивный полимер, наполненный измельченным углеродным наполнителем, мас.%
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Прочность при изгибе, МПа
Прочность при сжатии, МПа
Вид измельченного углеродного наполнителя
1
1,0
99,0
1,43
107,8
134,6
Волокно из вискозы
2
10,0
90,0
1,42
106,0
131,3
Порошковые отходы искусственного графита
3
30,0
70,0
1,40
102,0
124,0
Порошковые отходы искусственного графита
4
50,0
50,0
1,37
98,0
116,5
Волокно из вискозы
5
70,0
30,0
1,35
94,0
109,1
Порошковые отходы искусственного графита
6
90,0
10,0
1,34
94,0
109,0
Волокно из вискозы
7
99,0
1,0
1,32
89,5
99,8
Отходы искусственного графита
Источники информации
1. Авт.св. СССР №475302 от 03.01.1974 года, опубл. 30.06.1975 года.
2. Патент РФ 2010120 от 29.12.1989 года, опубл. 30.03.1994 года.