БАШМАК ТОРМОЗНОЙ ГОРОЧНЫЙ

Предлагаемое решение относится к области технических средств торможения (снижения скорости) вагона или группы вагонов (отцепов) при роспуске составов на сортировочных горках железнодорожных станций.
Известен горочный тормозной башмак, применяемый для торможения вагона или группы вагонов (отцепов) при роспуске составов на сортировочных горках, подкладываемый под колесо движущегося вагона с целью регулирования скорости движения отцепов - (ТУ-32ЦНИИ-72-94) - аналог.
Недостатком известного решения является то, что расстояние от носка полоза горочного башмака до начала продольных направляющих бортиков составляет всего 80 мм, что создает опасность контактирования продольных направляющих бортиков башмака с гребнями колес, что приводит к их последующему отрыву. Кроме того, в случае торможения вагона или группы вагонов при роспуске состава с горки, с целью регулирования скорости его движения, башмак подкладывается под колесо движущегося вагона и после заклинивания одного колеса, наехавшего на башмак, второе колесо на этой оси движется по рельсу определенное расстояние, не вращаясь, т.е. «юзом», что, приводит к образованию повреждений колеса в точке соприкосновения его с рельсом, так называемого «ползуна» - стирания металла на поверхности катания колеса и белых пятен - термомеханически модифицированного металла на пятне контакта.
Известен горочный тормозной башмак содержащий полоз, тормозной упор с ручкой, крепежные элементы в виде заклепок для соединения полоза с тормозным упором, причем полоз имеет скошенный носик и изогнутую кверху пяту. Рабочая поверхность тормозного упора снабжена поперечными прорезями с закрепленными в них антифрикционными вкладышами, полоз имеет продольные направляющие бортики, а удлиненный скос носика полоза составляет от 10 до 20% от длины полоза (патент РФ №87402, МПК: B61K 7/00, опубл. 10.10.2009 г.) - аналог.
Недостатком известного решения является недостаточное расстояние от носка полоза до начала бортов, фиксирующих тормозной башмак на рельсе, что приводит к случаям контакта бортов тормозного башмака с гребнями колес подвижного состава, что влечет за собой повреждения бортов (появление трещин, отрыв борта), и, соответственно, выход тормозных башмаков из строя.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение надежности и долговечности башмака тормозного горочного.
2
1
1
2
Указанный технический результат, достигается тем, что башмак тормозной горочный (башмак) содержит полоз, на части длины которого, выполнены продольные направляющие бортики, упорную колодку и элементы для крепления упорной колодки на полозе, причем длина полоза от носка до продольных направляющих бортиков L для колес с диаметром от 830 до 950 мм и гребнями высотой до 40 мм составляет от 160 мм до 200 мм, поперечные размеры носка полоза выбираются из условия H>H где H - ширина начала носка полоза, H - ширина его конца, а толщина полоза выполнена одинаковой по всей длине.
Устройство, характеризующееся тем, что полоз и упорная колодка изготовлены из материалов твердостью 180-350 НВ.
Устройство, характеризующееся тем, что полоз изготовлен из стали Ст5сп, а упорная колодка - из среднеуглеродистой стали 40Л.
Заявляемое устройство конкретизировано на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 представлен вид сбоку с местными продольными разрезами горочного тормозного башмака, а на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1.
Заявляемый башмак тормозной горочный, предназначенный для работы, например, с рельсами типов P50, P65, P75 и содержит полоз 1, на части длины которого выполнены загнутые вниз продольные направляющие бортики 2, упорную колодку 3 и элементы крепления 4 и 5 упорной колодки 3 на полозе 1. Длина полоза L от начала носка до продольных направляющих бортиков выбрана из условия предотвращения наезда на продольные направляющие бортики гребней вагонных колес (на фигурах не показаны) и для колес с диаметром от 830 до 950 мм и гребнями высотой до 40 мм составляет от 160 мм до 200 мм.
Если L менее 160 мм, то это создает опасность контактирования продольных направляющих бортиков с гребнями колес, с последующим их отрывом. Обследование поврежденных горочных башмаков и исследования проведенные заявителем показали, что гребни колес могут входить в контакт с продольными направляющими бортиками башмаков на расстоянии до 160 мм от носка полоза.
Максимальная длина участка L и, соответственно, минимальная длина направляющих бортиков, определяется условиями работы горочного тормозного башмака, а именно устойчивым положением башмака на рельсе и обеспечением необходимой прочности направляющих бортиков для предотвращения их излома при воздействии боковых усилий на башмакосбрасывателе. Если L более 200 мм, то тогда башмак будет устанавливаться на рельсе с перекосом, а излишне укороченные направляющие бортики погнутся при прохождении через башмакосбрасыватель.
1
2
1
2
Для обеспечения оптимальных условий работы башмака на рельсах типов P50, P65, P75 его ширина (поперечные размеры) по длине L выполнена переменной от ширины начала носка полоза - H до ширины конца носка полоза - H, причем H выбирается из условия предотвращения наезда на него выкружки колеса, деформирования носка полоза и образования на нем трещин, а Н определяется шириной рельса и соответствующими допусками на установку башмака.
Предлагаемое устройство обладает еще одним существенным отличием от известных решений, а именно в нем отсутствует скос носка полоза, т.е. толщина полоза h выполнена одинаковой по всей его длине и выбирается в зависимости от его материала, максимальной нагрузки на ось, диаметра колес, интенсивности работы сортировочной горки, максимального тормозного пути и т.д.
Эксплуатационные наблюдения показали, что браковка башмаков часто происходит из-за расплющивания носка полоза колесами вагонов и последующего его растрескивания. Причиной быстрого расплющивания является слишком тонкая заходная часть носка полоза. В настоящее время заходная часть носка полоза фрезеруется на скос на расстоянии 40 мм до толщины начала носка 2,5+0,5 мм. Реальная толщина носка полоза по результатам обмеров горочных башмаков колеблется в пределах 1,5-3 мм. Фрезеровку носка полоза ввели, очевидно, для облегчения наезда колеса на башмак, но добились обратного эффекта: при скольжении башмака по рельсу нижний слой металла носка полоза пластически растягивается, в результате этого тонкий носок башмаков быстро деформируется: раздавливается и изгибается вверх. При наезде колеса на загнутый носок башмак подпрыгивает и иногда сбрасывается с рельса. В заявляемом решении предлагается использовать носок без фрезеровки, тем самым увеличив толщину заходной части носка с 1,5-3,0 мм до 6-8 мм. Испытания на сортировочной горке опытного башмака показали, что проблем с вкатыванием колес на башмак с высотой начала носка 6-8 мм (без фрезеровки заходной части) не возникает. Деформация носка заявляемого башмака была существенно снижена, носки башмаков перестали загибаться вверх, прекратилось их растрескивание, срок службы башмаков увеличился, толщина носка после месячного срока службы практически не изменилась.
Для оптимизации работы тормозного горочного башмака, а именно чтобы облегчить прохождение башмаков через башмакосбрасыватель, предлагается уменьшить толщину полоза, упрочнив при этом его термообработкой. Было изготовлено 2 партии опытных образцов башмаков с толщиной полоза 7 и 6 мм. Кроме увеличения прочности и твердости эта операция преследовала цель уменьшить повреждаемость смежного колеса при проскальзывании его по рельсу путем прокручивания колесной пары на башмаке. Сила трения при прокручивании колеса, находящегося на полозе из закаленной стали будет меньше, чем находящегося на мягкой стали. Масса башмака с толщиной полоза 7 мм снизилась с 7,4 до 6,0 кг.
Для проверки возможности производства упорных колодок (колодок) из стали с повышенным углеродом и, соответственно, с повышенной прочностью, были изготовлены упорные колодки из стали 40Л.
Упорные колодки могут также изготавливаться из высокопрочного чугуна или графитизированной стали, что имеет целью снижение трения в контакте колесо/башмак и облегчение прокручивания колесной пары на башмаке. Это облегчит прокручивание колесной пары на башмаке и снизит повреждаемость колес ползунами и выщербинами. За счет повышения твердости колодок из высокопрочного чугуна и графитизированной стали до 200-250 НВ также предполагается снизить их массу.
Пример конкретного выполнения.
1
2
Разработан башмак тормозной горочный для работы на рельсах Р65 с колесами диаметром 830-950 мм и с высотой гребня 30-40 мм. Полоз изготовлен из стали марки Ст5сп по ГОСТ 380 из полосы размерами (мм) 7×120 методом горячей штамповки с термообработкой - закалка с отдельного нагрева (850-880°C) с отпуском (550-600°C). Длина носка полоза L=170 мм, толщина полоза h=7 мм, H=60 мм, H=78 мм. Твердость полоза после термообработки составляет 250 НВ. Колодка опорная изготавливается методом литья из стали марки 40Л по ГОСТ 977; Твердость опорной колодки из стали 40Л составляет 180 НВ. Заявляемое решение имеет следующие преимущества:
1. Увеличена твердость полозьев и колодки.
2. В результате изменения материалов и конструкции полоза и колодки, снижена повреждаемость носка полоза и бортов от контакта с гребнем колеса при прохождении башмака тормозного горочного через башмакосбрасыватель.
3. Снижен вес тормозного горочного башмака на 1 кг (19%).