Опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида

Опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки выполнено из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, содержащего в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или его смесь со стекловолокном, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70. Внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,1 до 100 нм, а их длина - от 1 до 70 мкм. Содержание стекловолокна в его смеси с углеродным волокном волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала выбрано от 2,58 до 11,5 мас. %. Количественное содержание компонентов, мас. %: углеродное волокно или смесь углеродного волокна со стекловолокном - 9,7-42,4, углеродные нанотрубки - 0,05-0,55, полиамид - остальное до 100%. Сокращается время приработки, повышается защита от воздействия знакопеременных нагрузок на поверхности трения опорное кольцо - корпус поглощающего аппарата, исключается заклинивание, обеспечивается защита от действия продольных сил и ускорений вагонов при скорости соударения вагонов 10-12 км/ч. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорному кольцу поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, используемому в составе поглощающего аппарата автосцепок железнодорожных средств рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Эксплуатация автосцепки железнодорожного транспорта и ее поглощающего аппарата осуществляется в жестких условиях при взаимодействии контактирующих поверхностей в процессе относительных перемещений при условиях сухого трения. Размещаемые в выемках корпуса амортизатора фрикционного поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта его центрирующие опорные кольца выполнены из латуни и в процессе динамических эксплуатационных малоцикловых нагрузок в условиях сухого трения подвержены значительному преждевременному износу, который приводит к частичному или полному выходу из строя поглощающего аппарата в целом ранее гарантированных сроков.

Практическая эксплуатация корпуса фрикционного поглощающего аппарата АПЭ-95-УВЗ (ООО Уральского конструкторского бюро вагоностроения) автосцепки железнодорожного транспорта с размещаемыми в его выемках центрирующими опорными кольцами из латуни потребовала создания и использования новых полимерных композиционных материалов.

Известно опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта (см. Технические требования ООО «Уральское конструкторское бюро вагоностроения (ООО «УКБВ») на разработку детали «Корпуса аппарата» поглощающего аппарата АПЭ-95-УВЗ из композиционного материала, г. Нижний Тагил, 2013 г., с. 1-3).

Однако известное выполненное из листовой латуни или бронзы опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта при своем использовании в изделиях в составе поглощающего аппарата автосцепок железнодорожных средств рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, имеет следующие недостатки:

- имеет длительный период приработки при одновременном снижении показателей штатных характеристик энергоемкости защиты конструкции вагонов,

- в недостаточной степени защищает конструкцию вагонов от воздействия знакопеременных нагрузок на поверхности трения,

- не обеспечивает в достаточной степени снижение вероятности заклинивания поглощающего аппарата как в поездке, так и при выполнении маневровых работ,

- не обеспечивает в процессе эксплуатации заданную работоспособность поглощающего аппарата,

- не обеспечивает надежную защиту от действия продольных сил и ускорений вагонов с грузами высокой стоимости и чувствительных к динамическим нагрузкам при скорости соударения вагонов 10-12 км/ч.

Задачей изобретения является разработка опорного кольца поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида.

Техническим результатом является значительное сокращение времени приработки, повышение степени защиты конструкции вагонов от воздействия знакопеременных нагрузок на поверхности трения опорное кольцо - корпус поглощающего аппарата, практическое исключение процесса заклинивания поглощающего аппарата как в поездке, так и при выполнении маневровых работ, обеспечение в процессе эксплуатации заданной работоспособности поглощающего аппарата, обеспечение надежной защиты от действия продольных сил и ускорений вагонов с грузами высокой стоимости и чувствительных к динамическим нагрузкам при скорости соударения вагонов 10-12 км/ч. Кроме того, техническим результатом при использовании предложенного опорного кольца является обеспечение высокой надежности эксплуатации поглощающего аппарата железнодорожного транспорта и вагонов метро.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложено опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, характеризующееся тем, что оно выполнено из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, содержащего в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или смесь углеродного волокна со стекловолокном, при этом композиционный полимерный антифрикционный материал дополнительно содержит хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70, при этом внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,1 до 100 нм, а их длина от 1 до 70 мкм, содержание стекловолокна в его смеси с углеродным волокном волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала выбрано от 2,58 до 11,5 мас. % при следующем количественном содержании компонентов, мас. %:

углеродное волокно или смесь
углеродного волокна со стекловолокном 9,7-42,4
углеродные нанотрубки 0,05-0,55
полиамид остальное до 100%

При этом в качестве полиамида основы композиционного полимерного антифрикционного материала используют литьевые полиамиды. При этом в качестве углеродного волокна волокнистого наполнителя композиционный полимерный антифрикционный материал содержит углеродное волокно, полученное из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна или из полиакрилонитрильного волокна. При этом углеродное волокно композиционного полимерного антифрикционного материала используют в виде жгута, или рубленого жгута, или рубленой ленты, а стекловолокно используют в виде рубленой нити, при этом длина рубленых жгута или ленты углеродного волокна и рубленой нити стекловолокна выбрана от 1 мм до 48 мм.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенное опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, отличительными являются:

- выполнение опорного кольца из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, содержащего в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или смесь углеродного волокна со стекловолокном,

- дополнительное содержание в композиционном полимерном антифрикционном материале хаотично расположенных углеродных нанотрубок в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70 штук, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70 штук,

- выбор внешнего диаметра углеродных нанотрубок от 0,1 до 100 нм, а их длины от 1 до 70 мкм,

- выбор содержания стекловолокна в его смеси с углеродным волокном волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала от 2,58 до 11,5 мас. %,

- выбор следующего количественного содержания компонентов, мас. %:

углеродное волокно или смесь
углеродного волокна со стекловолокном 9,7-42,4
углеродные нанотрубки 0,05-0,55
полиамид остальное до 100%

- использование в качестве полиамида основы композиционного полимерного антифрикционного материала литьевых полиамидов.

- использование в качестве углеродного волокна волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала углеродного волокна, полученного из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна или из полиакрилонитрильного волокна,

- использование углеродного волокна композиционного полимерного антифрикционного материала в виде жгута, или рубленого жгута, или рубленой ленты, а также использование стекловолокна в виде рубленой нити,

- выбор длины рубленых жгута или ленты углеродного волокна и рубленой нити стекловолокна от 1 мм до 48 мм.

Экспериментальные и практические испытания предложенных опорных колец поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро, изготовленных из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, в составе поглощающего аппарата АПЭ-95-УВЗ показали их высокую эффективность. Было установлено, что практически не ограничен срок штатной эксплуатации предложенного опорного кольца (до штатной эксплуатации подвижного состава), практически отсутствует эксплуатационная приработка пары трения, значительно повышена степень защиты конструкции вагонов от воздействия знакопеременных нагрузок на поверхности трения опорное кольцо - корпус поглощающего аппарата, достигнуто практическое исключение процесса заклинивания поглощающего аппарата вагона как в поездке, так и при выполнении маневровых работ, обеспечена надежная защита от действия продольных сил и ускорений вагонов с грузами высокой стоимости и чувствительных к динамическим нагрузкам при скорости соударения вагонов 10-12 км/ч. При этом материал предложенного опорного кольца обладает высокими эксплуатационными характеристиками: пределом прочности при изгибе 177-200 МПа, пределом прочности при сжатии на уровне 160-175 МПа, ударной вязкостью по Шарпи на образцах без надреза на уровне 45-55,8 кДж/м2, твердостью по методу вдавливания шарика более 200 Н/мм2 при плотности не менее 1,15 г/см2, коэффициенте трения по стали 45Х с твердостью 32-38 HRC без смазки в пределах 0,11-0,13 и износом 1×10-7-7×10-8 мкм/км при интервале эксплуатационных температур от минус 60°C до плюс 80°C.

В таблице 1 представлены составы предложенного опорного кольца поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, использованных для изготовления опорных колец, а в таблице 2 показаны их штатные характеристики трения.

Исследования ударной вязкости проводилось на маятниковом копре по методу Шарпи на образцах типа 2 без надреза по ГОСТ 4647-80. Исследование характеристик трения (характеристики трибологии) предложенных втулок рычажной тормозной системы рельсового транспорта проводились на машине трения УМТ 2168.

Технология изготовления изделий из предложенного композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида с рабочими поверхностями скольжения не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя литье под давлением в литьевой машине изделий заданных геометрических форм.

Предложенное опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро просто в понимании и не требует для своей иллюстрации предоставления чертежа.

1. Опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки железнодорожного транспорта и вагонов метро из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, характеризующееся тем, что оно выполнено из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, содержащего в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или смесь углеродного волокна со стекловолокном, при этом композиционный полимерный антифрикционный материал дополнительно содержит хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70, при этом внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,1 до 100 нм, а их длина от 1 до 70 мкм, содержание стекловолокна в его смеси с углеродным волокном волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала выбрано от 2,58 до 11,5 мас. % при следующем количественном содержании компонентов, мас. %:

углеродное волокно или смесь
углеродного волокна со стекловолокном 9,7-42,4
углеродные нанотрубки 0,05-0,55
полиамид остальное до 100%

2. Опорное кольцо по п. 1, характеризующееся тем, что в качестве полиамида основы композиционного полимерного антифрикционного материала используют литьевые полиамиды.

3. Опорное кольцо по п. 1, характеризующееся тем, что в качестве углеродного волокна волокнистого наполнителя композиционный полимерный антифрикционный материал содержит углеродное волокно, полученное из высокомолекулярного гидратцеллюлозного волокна или из полиакрилонитрильного волокна.

4. Опорное кольцо по п. 1, характеризующееся тем, что углеродное волокно композиционного полимерного антифрикционного материала используют в виде жгута, или рубленого жгута, или рубленой ленты, а стекловолокно используют в виде рубленой нити, при этом длина рубленых жгута или ленты углеродного волокна и рубленой нити стекловолокна выбрана от 1 мм до 48 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к термопластичной эластомерной композиции для герметизирующего слоя пневматической шины. Термопластическая эластомерная композиция содержит (А) 100 мас.ч.

Изобретение относится к полимерным композитным материалам и может быть использовано в судостроительной, машиностроительной и других областях машиностроения при креплении оборудования.

Изобретение относится к термопластичным формовочным массам, содержащим: A) 10-98 мас.% термопластичного полиамида, B) 0,01-20 мас.% сильно разветвленного меламинового полимера или сильно разветвленного меламин-карбамидного полимера или их смесей, причем степень разветвления составляет 10-99,9%, C) 0-70 мас.% добавок, выбранных из группы, включающей волокнистые или гранулированные наполнители, лубриканты, стерически затрудненные фенолы, нигрозин, порошок железа, вязкоупругие полимеризаты, стабилизаторы, ингибиторы окисления, средства против термического разложения и разрушения при ультрафиолетовом свете, смазки и смазки для отделения от формы, красящие вещества, средства для образования центров кристаллизации и пластификаторы, С3) 0,05-3 мас.% содержащего медь стабилизатора.

Изобретение относится к термопластичным формовочным массам и их применению для получения волокон, пленок и формованных изделий. Термопластичные формовочные массы содержат полиамид, железный порошок с максимальным размером частиц 10 мкм (d50-значение), получаемый при термическом распаде пентакарбонила железа и имеющий удельную площадь поверхности по методу БЭТ от 0,1 до 5 м2/г согласно DIN ISO 9277, а также другие добавки.

Изобретение относится к композиционному полимерному антифрикционному материалу на основе полиамида для изготовления изделий трибологического назначения, например подшипников скольжения, а также для изготовления изделий тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, эксплуатирующихся без использования смазки.
Изобретение относится к нанокомпозитному полиамидному материалу, используемому в упаковочной пленке, обладающей достаточно высокими прочностными и барьерными свойствами.

Изобретение относится к термопластичным эластомерным композициям. Динамически вулканизируемый сплав включает: а) по меньшей мере один эластомер, содержащий изобутилен; б) по меньшей мере одну термопластичную смолу, в) функционализированный ангидридом олигомер, причем олигомер перед функционализацией имеет молекулярную массу в интервале от 750 до 1250; и г) пластификатор, который выбирают из группы, включающей третичные амины, вторичные диамины и сульфонамиды, причем функционализированный ангидридом олигомер и пластификатор присутствуют в отношении, составляющем от 0,15 до 3,0, эластомер присутствует в диспергированной фазе в виде мелких вулканизированных или частично вулканизированных частиц в сплошной фазе термопластичной смолы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в передаточных механизмах. Ремень для фрикционных передач (10) содержит клеевую часть (12) резины и компрессионную часть (14) резины, предусмотренную ниже клеевой части (12) резины.
Изобретение относится к применению формованной детали для контакта со сверхкритической средой. Формованная деталь является рукавом или трубой и содержит внутренний термопластичный слой, выполненный из формовочной массы.

Изобретение касается термопластических формовочных масс. Описаны термопластические формовочные массы, содержащие: A) от 10 до 98% масс.

Изобретение относится к композитным материалам, которые содержат в качестве полимерной матрицы цианатную сложноэфирную смолу. Указанные высокопрочные композиты являются подходящими для использования в качестве основных конструкций в авиации и в других несущих нагрузку применениях.
Изобретение относится к полимерным композиционным материалам триботехнического назначения и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения, торцевых уплотнений и других материалов узлов трения.

Изобретение относится к применению отверждаемой заливочной (литьевой) массы, включающей в себя связующий компонент, содержащий в качестве полимеризируемого мономера метилакрилат или метилметакрилат, один или несколько неорганических наполнителей в количестве примерно от 40 примерно до 85% по массе и кератиновые волокна, для изготовления кухонных или санитарно-технических изделий.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к композиционному полимерному антифрикционному материалу на основе полиамида, используемому для изготовления изделий различного трибологического назначения, например подшипников скольжения, а также для изготовления изделий для тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта.

Изобретение относится к резиновой смеси для усиливающего слоя боковины или боковины самонесущей шины. Резиновая смесь для армирующего слоя боковины или боковины включает диеновый каучук, содержащий от 10 до 80 масс.% бутадиенового каучука, и углеродное волокно на основе каменноугольной смолы.

Изобретение относится к способу производства композитного формованного изделия. Способ включает: (а) получение формованного изделия из композиции, содержащей полиэтилентерефталат, акрилонитрил-бутадиен-стирол и стекловолокно или углеродное волокно, и (b) нанесение на формованные изделия покрытия из реакционно-способной композиции полиуретана или каучука.
Изобретение относится к нефтехимической промышленности, в частности к производству бутадиен-стирольных каучуков, получаемых эмульсионной сополимеризацией, и к способам их наполнения на стадии латексов, и может быть использовано в производстве резинотехнических изделий.
Изобретение относится к области высокомолекулярной химии, а именно к получению связующих для полимерных композиционных материалов (ПКМ), применяемых для изготовления конструкций на основе волокнистых углеродных наполнителей с рабочей температурой 200-400°C, и могут быть использованы в авиационной, аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области полимерного материаловедения, а именно к получению композиционного дисперсно-армированного материала для изготовления труб на основе полиэтилена низкого давления средней плотности марки ПЭ80Б и дисперсно-армирующего наполнителя.

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к волокнистым тепло- и звукоизоляционным материалам и способам их получения. Композиционный материал может быть использован для изготовления листовых отделочных и теплоизоляционных материалов в жилищном, сельскохозяйственном, промышленном строительстве, а также для производства формованных упаковочных элементов и тары, склонных к биодеградации, то есть обладающих биодеструктивными свойствами.

Изобретение относится к электропроводящим полимерным композициям и может быть использовано в качестве электропроводного материала при изготовлении труб, прутков, пленок и т.д.

Опорное кольцо поглощающего аппарата автосцепки выполнено из композиционного полимерного антифрикционного материала на основе полиамида, содержащего в качестве волокнистого наполнителя углеродное волокно или его смесь со стекловолокном, а также хаотично расположенные углеродные нанотрубки в виде однослойных, или многослойных с количеством слоев от 2 до 70, или вложенных друг в друга свернутых в трубку графитовых плоскостей с количеством слоев от 2 до 70. Внешний диаметр углеродных нанотрубок выбран от 0,1 до 100 нм, а их длина - от 1 до 70 мкм. Содержание стекловолокна в его смеси с углеродным волокном волокнистого наполнителя композиционного полимерного антифрикционного материала выбрано от 2,58 до 11,5 мас. . Количественное содержание компонентов, мас. : углеродное волокно или смесь углеродного волокна со стекловолокном - 9,7-42,4, углеродные нанотрубки - 0,05-0,55, полиамид - остальное до 100. Сокращается время приработки, повышается защита от воздействия знакопеременных нагрузок на поверхности трения опорное кольцо - корпус поглощающего аппарата, исключается заклинивание, обеспечивается защита от действия продольных сил и ускорений вагонов при скорости соударения вагонов 10-12 кмч. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наверх