Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава
Изобретение относится к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава содержит композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, включающий арматуру, выполненную из стержней или проволоки периодического профиля и представляющую собой трехконтурную стержневую систему, центральный контур которой армирует центральный выступ колодки, а два боковых контура армируют боковые части колодки. Технический результат – улучшение эксплуатационных характеристик колодки, увеличение срока ее службы и уменьшение металлоемкости каркаса за счет повышения гибкости колодки, снижение возможности вырыва каркаса в условиях ударных нагрузок, повышение вибрационной прочности колодки и снижение массы каркаса. 3 ил.
Заявляемое изобретение относится к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава.
Аналогом заявляемого изобретения является железнодорожная колодка, содержащая композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, армирующий тыльную часть колодки, выполненный в виде двух замкнутых рамок, внутренние части которых взаимно перекрыты и отогнуты наружу тыльной части колодки, и перфорированного тыльника (см. а. с. СССР №518403, МПК7 В 61 Н 7/02, 1976). Существенные признаки аналога “композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, армирующий тыльную часть колодки, выполненный в виде перфорированного тыльника” совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога является снижение эксплуатационных характеристик из-за недостаточной гибкости колодки, обусловленной недостаточной гибкостью металлического каркаса, что ухудшает прирабатываемость колодки к колесу и снижает стабильность характеристик. Другими недостатками являются увеличенный расход металла на изготовление каркаса, увеличенная возможность вырыва рамок из колодки в условиях ударных нагрузок, особенно в периферийных частях колодки, пониженная вибрационная прочность колодки из-за недостаточной прочности соединения рамок с полимерным композитом фрикционного элемента.
Другим аналогом заявляемого изобретения является железнодорожная колодка, содержащая композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, армирующий тыльную часть колодки, выполненный в виде рамки и перфорированного тыльника, длина (площадь) которых меньше длины (площади) тыльной части колодки (см. патенты РФ №2045431, МПК7 В 61 Н 7/02, 1995; №2067365, МПК7 В 61 Н 7/02; №2090410, МПК7 В 61 Н 7/02, 1997). Существенные признаки аналога “композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, армирующий тыльную часть колодки, выполненный в виде перфорированного тыльника” совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога также является снижение эксплуатационных характеристик из-за недостаточной гибкости колодки, обусловленной низкой гибкостью металлического каркаса, что ухудшает прирабатываемость колодки к колесу и снижает стабильность характеристик. Кроме того, аналогу свойственны увеличенный расход металла на изготовление каркаса, увеличенная возможность вырыва рамки из колодки в условиях ударных нагрузок, особенно в периферийных частях колодки, и пониженная вибрационная прочность колодки из-за недостаточной прочности соединения рамки с полимерным композитом фрикционного элемента.
Прототипом заявляемого изобретения является железнодорожная тормозная колодка, содержащая композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, армирующий тыльную часть колодки, выполненный в виде перфорированного тальника и проволочной арматуры, представляющей собой стержневую трехконтурную систему, центральный контур которой армирует центральный выступ колодки, а два боковых контура армируют боковые части колодки (см. Б.А.Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М., “Химия”, 1982, сс.13-14). Существенные признаки прототипа “композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, армирующий тыльную часть колодки, выполненный в виде перфорированного тыльника и арматуры, представляющей собой трехконтурную стержневую систему, центральный контур которой армирует центральный выступ колодки, а два боковых контура армируют боковые части колодки” совпадает с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком прототипа также является снижение эксплуатационных характеристик из-за недостаточной гибкости колодки, обусловленной как недостаточной гибкостью металлического каркаса, так и возможностью взаимного смещения арматуры и полимерного композита, что ухудшает прирабатываемость колодки к колесу и снижает стабильность характеристик. Другими недостатками являются увеличенный расход металла на изготовление каркаса, увеличенная возможность вырыва элементов арматуры из колодки в условиях ударных нагрузок, особенно боковых контуров, пониженная вибрационная прочность колодки из-за недостаточной прочности соединения рамок с полимерным композитом фрикционного элемента.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик колодки, увеличение срока ее службы и уменьшение металлоемкости каркаса за счет повышения гибкости колодки, снижения возможности вырыва каркаса в условиях ударных нагрузок, повышения вибрационной прочности колодки и снижения массы каркаса.
Для достижения указанного технического результата в тормозной колодке железнодорожного подвижного состава, содержащей композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, армирующий тыльную часть колодки, выполненный в виде перфорированного тыльника и арматуры, представляющей собой трехконтурную стержневую систему, центральный контур которой армирует центральный выступ колодки, два боковых контура армируют боковые части колодки, арматура выполнена из стержней периодического профиля или проволоки периодического профиля.
Существенные признаки заявляемого изобретения “арматура выполнена из стержней периодического профиля или проволоки периодического профиля” являются отличительными от признаков прототипа.
Колодка содержит полимерный композиционный фрикционный элемент и металлический каркас, впрессованный в тыльную часть колодки (сторона колодки, противоположная стороне, осуществляющей фрикционный контакт с колесом). Металлический каркас включает тыльник с отверстиями (например, перфорированная жесть) и трехконтурную арматуру (например, из проволоки, металлических стержней). Тыльная сторона колодки имеет центральный выступ под чеку и две боковые части. Центральный контур арматуры армирует центральный выступ колодки под чеку, боковые контуры арматуры армируют боковые части колодки. Размер тыльника с отверстиями может соответствовать размерам тыльной части, может быть меньше размеров тыльной части (например, короче тыльной части, иметь площадь, меньше площади тыльной части колодки). Размеры арматуры также могут соответствовать размерам тыльной части колодки, могут быть меньше (например, длины боковых контуров могут быть меньше длин соответствующих боковых частей колодки, площадь боковых контуров может быть меньше площадей соответствующих боковых частей колодки и др. варианты). Арматура может быть выполнена из стержней периодического профиля или из проволоки периодического профиля, или из их сочетания (некоторые контуры из стержня, а некоторые - из проволоки).
На фиг.1 представлен конкретный пример заявляемого изобретения - железнодорожная тормозная колодка с укороченным каркасом, на фиг.2 - арматура, на фиг.3 - другой конкретный пример.
Колодка включает полимерный композиционный фрикционный элемент 1 из полимерного композита с матрицей из вулканизата каучука и наполнителей, например композита ТИИР-300, арматуру 2, длина которой меньше длины тыльной части колодки 3 (фиг.2) или соответствует ей (фиг.3), и перфорированный каркас (тыльник с отверстиями) 4, длина которого меньше длины арматуры (фиг.1) или соответствует длине тыльной части колодки (фиг.3). Колодка имеет центральный выступ 5, армированный центральным контуром 6 арматуры, и боковые части 7, армированные боковыми контурами 8 арматуры.
Изготавливаться заявляемая колодка может известными методами, например формованием в пресс-форме с последующей механической обработкой. Арматура изготавливается сваркой из стержней или проволоки.
Изготовление колодки с использованием стержней или проволоки с периодическими профилями обеспечивает большую гибкость отдельных элементов арматуры (по сравнению с гладкими стержнями и проволокой того же диаметра) и снижает возможность взаимного сдвига арматуры и полимерного тела фрикционного элемента при изгибании колодки, то есть увеличивает гибкость колодки и при стационарных, и при ударных нагрузках, одновременно уменьшая как возможность вырыва элементов арматуры из полимерного композита, так и их взаимное смещение, приводящее к снижению вибрационной стойкости колодки (повышается возможность трещинообразования в зонах каркаса). Кроме того, при равном внешнем диаметре (по выступающим элементам) проволоки (стержней), гладкие проволока и стержни более металлоемки. В результате удается улучшить как эксплуатационные, так и технологические характеристики колодки.
Формула изобретения
Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, содержащая композиционный полимерный фрикционный элемент и металлический каркас, армирующий тыльную часть колодки, выполненный в виде перфорированного тыльника и арматуры, представляющей собой трехконтурную стержневую систему, центральный контур которой армирует центральный выступ колодки, два боковых контура армируют боковые части колодки, отличающаяся тем, что арматура выполнена из стержней периодического профиля или проволоки периодического профиля.
РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
