ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к тормозным колодкам тягового (локомотивы и мотовозы) подвижного состава, работающим в трибоконтакте не только с поверхностью катания колеса, но и с поверхностью гребня колеса (так называемые «гребневые» тормозные колодки).
Аналогом заявляемой полезной модели является тормозная колодка, содержащая стальной каркас, основную дугообразную чугунную часть и профильную чугунную (гребневую) часть с выполненным в ней ручьем, колодка снабжена многочисленными цилиндрическими вставками, закрепленными сваркой на металлическом каркасе, абразивность материала, из которого выполнены вставки, превышает абразивность материала, из которого выполнена колодка, при этом вставки, размещенные в тороидальной части колодки, выполнены из фрикционного композиционного материала с металлической матрицей, а вставки, находящиеся в профильной части колодки, выполнены из антифрикционного композиционного материала с металлической матрицей (см. патент РФ №126300, МПК B61H 1/00, 2012 г.) Существенные признаки аналога «содержащая стальной каркас, основная дугообразная часть, профильная часть с выполненным в ней ручьем, снабженная вставками, закрепленными сваркой на металлическом каркасе» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком аналога являются низкие эксплуатационные характеристики колодки, обусловленные выполнением колодки из чугуна, обладающего низким коэффициентом трения и недостаточной износостойкостью, а также сложность изготовления колодки, обусловленная многочисленностью вставок и необходимостью металлургического подхода к изготовлению колодки (заливка чугуном).
Прототипом заявляемой полезной модели является тормозная колодка для локомотивов и мотовозов, содержащая стальной каркас и фрикционный элемент, включающий основную (дугообразную) часть, состоящую из отдельных элементов, выполненных из фрикционного материала (металлического сплава), и профильную часть с ручьем, состоящую из отдельных элементов, выполненных из антифрикционного материала (металлического сплава) (см. патент РФ №127350, МПК B61H 1/00, 2012 г.). Существенные признаки прототипа «стальной каркас, фрикционный элемент, основная (дугообразная) часть, профильная часть с ручьем» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком прототипа также являются низкие эксплуатационные характеристики колодки, обусловленные выполнением колодки из металлических сплавов (металлокерамики), обладающей (по сравнению с полимерными фрикционными материалами) низким коэффициентом трения, а также сложностью изготовления колодки, которая обусловлена многочисленностью «отдельных элементов» и необходимостью металлургического подхода к изготовлению колодки (заливка чугуном).
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение эксплуатационных характеристик колодки за счет повышения ее фрикционных характеристик путем исключения использования металлокерамики и применения «металлургических» методов при изготовлении колодки.
Для достижения указанного технического результата в тормозной колодке для локомотивов и мотовозов, содержащей стальной каркас и фрикционный элемент, включающий основную часть и профильную часть с ручьем, основная и профильная части выполнены из полимерного композиционного фрикционного материала, при этом основная часть выполнена с двумя чугунными вставками, размещенными радиально к рабочей поверхности основной части вне центральной и концевых частей колодки так, что при эксплуатации колодки вставки контактируют с поверхностью катания колеса и не контактируют с гребнем колеса.
Существенные признаки заявляемой полезной модели «основная и профильная части выполнены из полимерного композиционного фрикционного материала, основная часть выполнена с двумя чугунными вставками, размещенными радиально к рабочей поверхности основной части вне центральной и концевых частей колодки, при эксплуатации колодки вставки контактируют с поверхностью катания колеса и не контактируют с гребнем колеса» являются отличительными от признаков прототипа.
На фиг. 1 представлена колодка, вид со стороны стального каркаса. На фиг. 2 представлена колодка, вид сбоку со стороны профильной части. На фиг. 3 представлено продольное сечение А-А колодки по основной части. На фиг. 4 представлено поперечное сечение Б-Б колодки по вставке.
Колодка для локомотивов и мотовозов включает стальной каркас 1, на котором зафиксирован фрикционный элемент 2. Фрикционный элемент выполнен из композита, включающего полимерную матрицу и различные дисперсные, в том числе волокнистые, наполнители. Фрикционный элемент состоит из основной части 3, имеющей сложную форму и профильной части 4, в которой выполнен ручей 5. Основная часть снабжена двумя чугунными вставками 6, размещенными радиально к рабочей поверхности 7 основной части. Вставки размещены в основной части за пределами центральной части 8 колодки и за пределами торцевых частей 9 колодки (разнесены по дуге колодки от ее центра). При этом вставки своей рабочей поверхностью 10 контактируют при эксплуатации колодки с поверхностью катания колеса (после истирания промежуточного слоя 11), но не контактируют с гребнем колеса в течение всего периода эксплуатации. То есть вставки не выходят в профильную часть фрикционного элемента, поверхность ручья которого контактирует с гребнем колеса при эксплуатации. Таким образом, чугунные вставки не перекрывают всю поверхность трибоконтакта колодки (рабочую поверхность фрикционного элемента колодки). В результате чугунные вставки воздействуют только на часть поверхности колеса, находящейся в трибоконтакте с колодкой, и не воздействуют на другую часть этой поверхности.
Конкретным примером заявленной колодки тягового подвижного состава является колодка тормозная композиционная с глубоким захватом из полимерного фрикционного композита Фритекс 970. Колодка снабжена двумя вставками из чугуна Фритекс 9504.
Изготавливаться заявляемая колодка может известными методами, например приформовыванием формовочной смеси к металлическому каркасу, на котором предварительно зафиксированы, например сваркой, чугунные вставки.
Выполнение колодки заявляемой конструкции позволяет обеспечить высокие эксплуатационные и фрикционные характеристики изделия за счет существенного повышения коэффициента трения, обеспечения эффективного теплоотвода от поверхности катания колеса и исключения воздействия твердых (чугун с шаровидным графитом) вставок на гребень колеса.