Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства

Изобретение относится к области рельсового транспорта, в частности к композиционным тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств. Композиционная тормозная колодка включает металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух слоев, где один из слоев является рабочим, а второй - размещен в тыльной части колодки. Слои выполнены с различными сжимаемостями и массами. Достигается снижение деформации металлического каркаса при установке на колесо и повышение стойкости колодки к эксплуатационным нагрузкам. 1 ил.

 

Изобретение относится к композиционным тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств, например, тормозным колодкам вагонов, электропоездов и другого рельсового транспорта.

Аналогом заявляемого изобретения является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая металлический каркас и выполненный из двух имеющих разную теплопроводность слоев полимерный композиционный фрикционный элемент (см. пат. RU №2072672, МПК В61Н 7/02, 1997 г.). Существенные признаки аналога «металлический каркас и выполненный из двух слоев полимерный композиционный фрикционный элемент» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является снижение эксплуатационных характеристик колодки в случае ее установки на бывшее в эксплуатации колесо (с уменьшенным в результате износа диаметром по линии катания) из-за необходимости существенной деформации сжатия колодки для обеспечения ее прилегания к поверхности качения колеса. В результате возможны существенные деформации металлического каркаса (вплоть до отделения его части), а также возможны деформации отгибного индикатора износа колодки (в случае его применения на колодке).

Другим аналогом заявляемого изобретения является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая металлический каркас и выполненный из двух различных по массе и теплопроводности слоев полимерный композиционный фрикционный элемент, при этом массы полимерных композитов, из которых выполнены слои, выбраны из соотношения: где M₁ - масса более теплопроводного композита, M₂ - масса менее теплопроводного композита (см. пат. RU №2236969, МПК В61Н 7/02, 2004 г.). Существенные признаки другого аналога «металлический каркас и выполненный из двух различных по массе слоев полимерный композиционный фрикционный элемент, массы полимерных композитов, из которых выполнены слои, выбраны из соотношения» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком другого аналога также является снижение эксплуатационных характеристик колодки в случае ее установки на бывшее в эксплуатации колесо из-за необходимости существенной деформации сжатия, которая приводит к деформациям каркаса вплоть до разрушения тыльной части колодки.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая металлический каркас и выполненный из двух различных по теплопроводности и прочности слоев полимерный композиционный фрикционный элемент, при этом один из слоев (более теплопроводный) является рабочим слоем, а второй (менее теплопроводный) размещен в тыльной части колодки, толщина менее теплопроводного слоя меньше минимальной толщины колодки, разрешенной для эксплуатации, но больше толщины от тыльной поверхности колодки до выступающих деталей металлического каркаса (см. пат. RU №2319871, МПК В61Н 7/04, 2008 г.). Существенные признаки наиболее близкого аналога «металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух слоев, один из которых является рабочим, а второй размещен в тыльной части колодки» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком наиболее близкого аналога является снижение эксплуатационных характеристик колодки в случае ее установки на бывшее в эксплуатации колесо, что требует существенного сжатия материала композиционного фрикционного элемента, особенно вблизи рабочей поверхности колодки. Выполнение соответствующего слоя композиционного фрикционного элемента с меньшей прочностью может привести к трещинообразованию и разрушению рабочего слоя колодки, и потребует прекратить ее дальнейшую эксплуатацию.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик колодки в случае ее установки на бывшее в эксплуатации колесо путем обеспечения возможности существенного сжатия (до необходимой конфигурации) рабочего слоя композиционного фрикционного элемента колодки при уменьшенных деформациях расположенного с тыльной стороны колодки слоя полимерного композиционного фрикционного элемента. В результате снижаются деформации металлического каркаса, повышается стойкость колодки к эксплуатационным нагрузкам и надежность фиксации (в случае его применения) отгибного индикатора износа.

Для достижения указанного технического результата в композиционной тормозной колодке железнодорожного транспортного средства, включающей металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух слоев, причем один из слоев является рабочим, а второй размещен в тыльной части колодки, слои выполнены с различными сжимаемостями и массами, при этом сжимаемость рабочего слоя выбрана из соотношения: где С_р - сжимаемость полимерного композита рабочего слоя, С_т - сжимаемость полимерного композита слоя в тыльной части колодки, а массы композитов слоев выбраны из соотношения: где М_р - масса композита рабочего слоя, М_т - масса композита слоя в тыльной части колодки.

Существенные признаки заявляемого изобретения «слои выполнены с различными сжимаемостями и массами, при этом сжимаемость рабочего слоя выбрана из соотношения: где С_р - сжимаемость полимерного композита рабочего слоя, С_т - сжимаемость полимерного композита слоя в тыльной части колодки, а массы композитов слоев выбраны из соотношения: где М_р - масса композита рабочего слоя, М_т - масса композита слоя в тыльной части колодки» являются отличительными от признаков наиболее близкого аналога.

На чертеже представлена композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, вариант с сетчато-проволочным каркасом, так называемая «укороченная» колодка.

Колодка включает металлический каркас (не показан) и полимерный композиционный фрикционный элемент 1. Полимерный композиционный фрикционный элемент выполнен из двух слоев: рабочий слой 2 и слой 3, размещенный в тыльной части колодки (тыльный или нерабочий слой). Сжимаемость полимерного композита рабочего слоя в 1,1÷1,2 раза выше, чем сжимаемость полимерного композита тыльного слоя. Масса полимерного композита рабочего слоя в 1,8÷2,4 раза выше массы полимерного композита тыльного слоя (масса слоя без учета массы металлического каркаса). При необходимости колодка может быть снабжена отгибными индикаторами износа 4, размещенными на тыльном слое.

Конкретным примером заявляемой композиционной тормозной колодки железнодорожного транспортного средства является двухслойная колодка дет. 25610, один слой которой выполнен из композиционного материала типа ТИИР-300, вариант с пониженной сжимаемостью, а другой - из композиционного материала типа ТИИР-303, вариант с повышенной сжимаемостью. Разница в сжимаемости образцов композиционных материалов составляет ≈15%. Масса менее сжимаемого композиционного материала ≈1,2 кг; масса более сжимаемого композиционного материала ≈2,8 кг.

Изготавливаться заявляемое изделие может известными способами, например формованием в пресс-форме из двухслойного брикета.

Выполнение колодки из двух слоев, когда тыльный слой имеет меньшую сжимаемость, чем рабочий слой, позволяет при существенном деформировании вследствие сжатия рабочего слоя (это необходимо для обеспечения коэффициента взаимного перекрытия пары трения колесо-колодка на изношенном колесе) избежать существенного деформирования тыльного слоя. Это обеспечивает как меньшие деформации металлического каркаса и сохранность тыльной части колодки при эксплуатации, так и сохранность индикаторов износа при их установке на колодку. В результате улучшаются эксплуатационные характеристики композиционной тормозной колодки.

Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух слоев, где один из слоев является рабочим, а второй размещен в тыльной части колодки, отличающаяся тем, что слои выполнены с различными сжимаемостями и массами, при этом сжимаемость рабочего слоя выбрана из соотношения: где С_р - сжимаемость полимерного композита рабочего слоя, С_т - сжимаемость полимерного композита слоя в тыльной части колодки, а массы композитов слоев выбраны из соотношения: где М_р - масса композита рабочего слоя, М_т - масса композита слоя в тыльной части колодки.