Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта
Владельцы патента RU 2441787:
Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая Компания "Профит Центр Плюс" (RU)
Изобретение относится к области рельсового транспорта, в частности к втулкам рычажных тормозных систем с низким коэффициентом трения, не требующих смазки. Втулка выполнена из композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель, антиадгезив и связующее. Композиционный материал содержит в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно, в качестве антиадгезива - дисульфид молибдена, а в качестве связующего - полиамид. Достигается увеличение срока службы втулки за счет качественного и количественного соотношения входящих в материал втулки компонентов. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок с низким коэффициентом трения, не требующих смазки, для рычажной тормозной системы рельсового транспорта, например пассажирского и грузового, в том числе вагонов метрополитена.
В настоящее время в машиностроении для изготовления таких втулок широкое применение получили фенопласты - разнообразные пластмассы на основе фенолоформальдегидных смол. Эти материалы для изготовления деталей технического назначения отличаются особой прочностью и повышенной устойчивостью к различным воздействиям. В машиностроении из них изготавливают колеса, шестерни, втулки и другие детали различных ударопрочных механизмов.
Однако при производстве таких втулок из фенопласта выделяются свободные фенол, формальдегид и пыль.
Фенол - нервный яд, вызывающий острые и хронические отравления, способный проникать внутрь организма человека через незащищенные участки кожи. Вдыхание паров фенола вызывает раздражение верхних дыхательных путей, а при длительном воздействии - общее отравление. Предельно допустимая концентрация паров фенола в воздушном пространстве рабочей зоны производственных помещений - 0,1 мг/м3.
Так известны втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненные из фенопласта марки У-301-07 (см. фенопласт марок У-301-07 и У-2-301-07 по ТУ 2253-001-2572341-99, Организация - поставщик: ООО «Пластик» Тульская обл., Узловая, 4), содержащего фенолоформальдегидную смолу, хлопковую целлюлозу с добавками (тальк, магнезия, известь, СЖК), при следующем соотношении компонентов, масс.%.
| Фенолоформальдегидная смола | 46,5 |
| Хлопковая целлюлоза | 43,8 |
| Добавки | 9,7 |
Однако данные втулки имеют низкие прочностные характеристики. Кроме того, из-за наличия в составе материала втулок большого количества формальдегидной смолы, при изготовлении таких втулок выделяется фенол, формальдегид и пыль, что требует принятия повышенных мер безопасности.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту и выбранной в качестве прототипа является втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненная из композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель в виде смеси полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокон, антиадгезив в виде стеарата цинка и/или стеарата кальция, связующее в виде фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы.
Кроме того, в состав материала известной втулки входит адгезив - поливинилацетат и/или поливинилбутираль и порошковый наполнитель - оксид кремния.
(См. патент РФ №2298707 по кл. F16C 33/04, В61Н 13/34, заявл. 04.10.2005 г., опубл. 10.05.2007 г. «Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта»).
Известная втулка выполнена двухслойной и состоит из внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя.
Известная втулка технологически сложна в изготовлении, при эксплуатации возможно расслоение ее частей. Кроме того, при изготовлении таких втулок, т.к. исходный композиционный материал содержит большое количество формальдегида, выделяются свободные фенол, формальдегид и пыль.
Задачей изобретения является повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, упрощение процесса изготовления и снижение вредных выбросов в окружающую среду при ее изготовлении.
Техническим результатом, позволяющим решить эту задачу, является увеличение срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем качественного и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов.
Поставленная задача достигается тем, что в известной втулке рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненной из композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель, антиадгезив и связующее, согласно изобретению втулка выполнена из композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно, в качестве антиадгезива - дисульфид молибдена, в качестве связующего - полиамид, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Стекловолокно | 10-30 |
| Углеродное волокно | 5-15 |
| Дисульфид молибдена | 0,5-4,0 |
| Полиамид | остальное |
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемая втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».
Предлагаемая втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта может быть изготовлена с использованием оборудования и материалов как отечественной, так и зарубежной промышленности, следовательно, отвечает критерию «промышленная применимость».
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемой втулке рычажной тормозной системы рельсового транспорта новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу, а именно повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, упрощение процесса изготовления и снижение вредных выбросов в окружающую среду при ее изготовлении.
Выполнение втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта из композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокна и/или углеродного волокна, позволяет увеличить износостойкость втулки, исключить коррозию, что в свою очередь повышает срок службы втулки.
Выполнение втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта из композиционного материала, содержащего в качестве антиадгезива - дисульфида молибдена, являющегося антифрикционной добавкой, позволяет снизить коэффициент трения и уменьшить износ поверхностей трения, что опять-таки повышает срок службы втулки.
Выполнение втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта из композиционного материала, содержащего в качестве связущего полиамид, позволяет упростить процесс изготовления втулки, ликвидировать вредные выбросы в окружающую среду при изготовлении при одновременном повышении прочностных и антифрикционных свойств, что еще в большей степени повышает срок службы втулки.
Соотношение компонентов композиционного материала втулки, мас.%:
| Стекловолокно | 10-30 |
| Углеродное волокно | 5-15 |
| Дисульфид молибдена | 0,5-4,0 |
| Полиамид | остальное |
установлено экспериментально и позволяет достичь требуемых показателей противоизносных и антифрикционных свойств трущихся деталей.
Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь технического результата, а именно увеличение срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем качественного и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.
На чертеже изображен общий вид втулки в разрезе.
Заявляемые втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта изготавливают методом литья под давлением в литьевой машине из литьевого материала, который условно назван ПЦ-10.
Сравнительный анализ технических характеристик заявляемой втулки из материала ПЦ-10 и втулок, известных заявителю из его практики из материалов ОПМ-94, VI-301-07.ТУ 2253-001257-2341-99, Фф 201 ТУ 2253-125-5578270, приведен в табл.1.
| Таблица 1 | |||||
| № п/п | Основные показатели | ОПМ-94 | VI-301-07.ТУ-2253-001257-2341-99 | Фф 201 ТУ 2253-125-5578270 | ПЦ-10 |
| 1 | Цвет | черный | От светло-коричневого до темно-коричневого | черный | черный |
| 2 | Изгибающее напряжение при максимальной нагрузке, МПа, не менее | 150 | 70 | 70 | 220 |
| 3 | Водопоглощение, % | 10 | 7 | 6 | 1,2-1,4 |
| 4 | Разрушающее напряжение при сжатии, МПа | 150 | 80-120 | 160 | 160 |
| 5 | Ударная вязкость по Шарпи на образцах без надреза, Дж/м2, не менее | 30 | 6 | 60 | 60 |
| 6 | Разрушающее напряжение при растяжении, МПа | 40 | 28-30 | 37,5-40 | 155 |
| 7 | Температура размягчения и работоспособности, ºС | 60 | 60 | 60 | 200 |
| 8 | Модуль упругости при изгибе, ГПа, не менее | 7,2-7,5 |
Из таблицы 1 видно, что
заявляемые втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта обеспечивают повышенный КПД тормозной рычажной передачи в течение длительной работы, исходя из следующих преимущественных физико-механических свойств:
| 1. Низкое влагопоглащение | - 1,2-1,4% |
| 2. Высокое разрушающее напряжение при растяжении | - 160 МПа |
| 3. Высокотемпературная работоспособность | - 200ºС |
| 4. Высокая стойкость к удару | - 7,2-7,5 ГПа |
| 5. Высокая ударная вязкость по Шарпи | - 60 Дж/м2 |
Экспериментально установлено, что технические характеристики предлагаемой втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта значительно превосходят те же характеристики втулки, полученной из известных материалов.
Таким образом, по сравнению с известными втулками заявляемая втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта обладает повышенным сроком службы при сниженном выбросе вредных примесей в окружающую среду при ее изготовлении.
Дополнительным эффектом при изготовлении предлагаемой втулки является резкое увеличение производительности труда, так как процесс изготовления сводится к литью под давлением в литьевой машине из композиционного материала ПЦ-10, который готовят простым перемешиванием компонентов, представляющих собой гранулы.
Пример 1
Берут стекловолокно, добавляют углеродное волокно и дисульфид молибдена и смешивают с полиамидом при следующем соотношении компонентов, мас.%
| Стекловолокно | 10,0 |
| Углеродное волокно | 15,0 |
| Дисульфид молибдена | 2,0 |
| Полиамид | остальное |
Затем полученную композицию загружают в литьевую машину, где под действием высокой температуры и давления получают композиционный материал в расплавленном состоянии, который затем заливают в пресс-формы требуемых размеров, обеспечивающие получение втулок в виде, который показан на чертеже.
Пример 2
Берут те же компоненты, что и в примере под номером 1, но при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Стекловолокно | 20,0 |
| Углеродное волокно | 10,0 |
| Дисульфид молибдена | 1,0 |
| Полиамид | остальное, |
которые перемешивают и вводят в литьевую машину, где они переходят в расплавленное состояние и далее полученную массу заливают в пресс-формы определенных размеров, обеспечивающих получение втулок, показанных на чертеже после охлаждения массы композиционного материала.
Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненная из композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель, антиадгезив и связующее, отличающаяся тем, что втулка выполнена из композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно, в качестве антиадгезива - дисульфид молибдена, в качестве связующего - полиамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Стекловолокно | 10-30 |
| Углеродное волокно | 5-15 |
| Дисульфид молибдена | 0,5-4,0 |
| Полиамид | Остальное |
