тормозная колодка, преимущественно железнодорожного транспортного средства

Формула изобретения

Тормозная колодка преимущественно железнодорожного транспортного средства, содержащая металлический каркас, фрикционную часть и твердые вставки, отличающаяся тем, что колодка в качестве металлического каркаса содержит проволочный каркас, а фрикционная часть колодки содержит закрепленные на каркасе три вставки, расположенные по длине колодки, перекрывающие всю площадь поперечного сечения изнашиваемого слоя колодки, причем одна твердая вставка расположена в центральной части колодки, снабжена отверстием под чеку и ее изнашиваемый слой выполнен из чугуна, а две вставки выполнены из композиционного фрикционного материала и расположены по обоим краям твердой вставки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тормозным устройствам, а именно к тормозным колодкам, преимущественно железнодорожного подвижного состава.

Известны чугунные тормозные железнодорожные колодки, в том числе с металлическим каркасом, выпускаемые по ГОСТ 1205-73.

Указанные колодки оказывают положительное воздействие на поверхность качения колеса, сберегают колесо, однако они не обеспечивают высокий коэффициент трения, имеют недостаточную износостойкость, имеют большой (до 16 кг) вес, требуют больших усилий нажатия рычажной передачи при торможении, не обеспечивают бесшумного и плавного торможения поезда, кроме того, имеют высокую стоимость.

Известное техническое решение используется по тому же назначению, что и заявляемое и имеет общий с ним существенный признак "тормозная колодка".

Известна чугунная тормозная колодка по патенту Российском Федерации 2040361 (МПК В 22 D 19/02, 1995 г.). Колодка состоит из металлического каркаса - спинки, расположенной на нерабочей поверхности, и тела, на рабочей поверхности которого расположены чередующиеся по длине колодки участки серого, белого и половинчатого чугунов. Концы колодки выполнены из серого чугуна, а участки белого расположены внутри половинчатого чугунов.

Известные колодки имеют достаточно высокую износостойкость, но недостаточно снижают повреждения поверхности катания колес и имеют малый срок службы.

Известное техническое решение используется по тому же назначению, что и заявляемое и имеет общие с ним существенные признаки "тормозная колодка" и "металлический каркас".

Известна колодка железнодорожного транспортного средства до авторскому свидетельству СССР 518403 (МПК В 61 Н 7/02, 1976 г.), состоящая из фрикционного материала и металлического каркаса. Металлический каркас представляет собой тыльник, выполненный в виде впрессованных во фрикционный материал по периметру колодки двух замкнутых рамок, внутренние части которых взаимно перекрыты и отогнуты наружу тыльной части колодки, образуя ушко для пропуска чеки. Тыльник снабжен металлической сеткой или перфорированной жестью, впрессованными во фрикционный материал.

Колодки по авторскому свидетельству 518403 имеют по сравнению с чугунными колодками большой срок службы и невысокую стоимость, однако они имеют следующие недостатки: термические трещины на поверхности качения колес; неравномерный износ поверхности качения колес; повреждение поверхности качения колес при скольжении без вращения ("юзе") колес; повышенный износ поверхности качения колес; наволакивание (переход) металла с колеса на поверхность трения тормозной колодки; снижение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения при плохих погодных условиях (см. Б.А. Ширяев, Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов, М., Химия, 1982 г., с.9).

Существенный признак аналога "фрикционный материал" является общими с существенными признаками заявляемой колодки.

Наиболее близким аналогом заявляемой колодки является тормозная колодка по авторскому свидетельству СССР 159186 (МПК B 61 h, 1963 г.). Тормозная колодка содержит пару твердых вставок на фрикционной части, симметрично расположенных относительно горизонтальной оси колодки и перекрывающих ее фрикционную часть по всей ширине.

Согласно цели, решаемой данным авторским свидетельством, материал вставок увеличивает эффективность взаимодействия колодок с ободом колеса при попадании воды в зону трения (дождь, снег). Однако вставки удерживаются в композиционном фрикционном материале за счет сил трения и сцепления между контактирующими между собой поверхностями вставок и фрикционного материала. Крепление композиционного фрикционного материала с твердыми вставками обеспечивается в процессе изготовления тормозной колодки за счет приформовывания композиционного фрикционного материала при повышенной температуре и давлении к твердым вставкам в специальных пресс-формах и адгезии между поверхностями за счет наличия во фрикционном композиционном материале органических связующих - каучуков и/или смол. Конструкция указанных колодок не обеспечивает требуемой надежности при эксплуатации, так как при длительных и экстренных торможениях, особенно в жаркую погоду, происходит интенсивная передача тепла из зоны трения на поверхность твердых вставок, тем более, что вставки имеют более высокую теплопроводность, вследствие чего температура композиционного материала на поверхностях, контактирующих с твердыми вставками резко возрастает и происходит выгорание и расплавление органических материалов, включая связующее, в связи с чем крепление вставок ослабевает и они перестают выполнять свое назначение. Указанные колодки не уменьшают и присущие композиционным колодкам неравномерный износ вследствие повреждения поверхности катания колес за счет образования термических трещин, ползунов и наваров, повышенный износ (прокат) поверхности колеса. Данные колодки имеют цельнометаллический каркас, вследствие чего при вибрациях, возникающих в тормозном узле в процессе эксплуатации возможны случаи не только выпадания твердых вставок из колодки вследствие ослабления их крепления с фрикционным композиционным материалом, но и отрыв фрикционной композиционной части колодки от цельнометаллического каркаса.

Существенные признаки наиболее близкого аналога "твердые вставки, перекрывающие колодку по всей ее ширине" и "фрикционная часть" являются общими с существенными признаками заявляемой колодки.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая тормозная колодка, является повышение ресурса эксплуатации колес путем сохранения поверхности катания колес за счет уменьшения появления в ней и исправления термических трещин, ползунов и наваров, вызванных применением композиционных материалов, повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения, повышение надежности конструкции колодок.

Поставленную задачу решает тормозная колодка, преимущественно железнодорожного транспортного средства. Колодка содержит в качестве металлического каркаса проволочный каркас. Фрикционная часть колодки содержит закрепленные на каркасе три вставки, расположенные по длине колодки и перекрывающие всю площадь поперечного сечения изнашиваемого слоя колодки. Одна твердая вставка расположена в центральной части колодки, снабжена отверстием под чеку и ее изнашиваемый слой выполнен из чугуна. Две вставки выполнены из композиционного фрикционного материала и расположены по обоим краям твердой вставки.

Существенные признаки заявляемой колодки "проволочный каркас", "фрикционная часть колодки состоит из трех вставок, расположенных по длине колодки", "три вставки перекрывают всю площадь поперечного сечения изнашиваемого слоя колодки", "вставки закреплены на каркасе", "одна вставка представляет собой твердую вставку с отверстием под чеку и изнашиваемым слоем из чугуна", "две вставки из композиционного фрикционного материала, расположенные по обоим краям твердой вставки" являются отличительными от существенных признаков наиболее близкого аналога.

В качестве чугуна для изготовления твердой вставки могут использоваться любые марки чугуна, при этом наибольший эффект достигается при использовании фосфористого чугуна.

Состав композиционного фрикционного материала, а также величина изнашиваемого слоя, определяются назначением и условиями эксплуатации колодок.

На чертеже представлена заявляемая тормозная колодка, где 1 - твердая вставка из чугуна с отверстием под чеку, 2 - вставки из композиционного материала и 3 - проволочный каркас.

Предлагаемая конструкция тормозной колодки позволяет обеспечить надежность эксплуатации колодок за счет обеспечения крепления каждой из вставок фрикционной части колодок на проволочном каркасе, а также обеспечить рациональное соотношение рабочей поверхности трения твердых и композиционных вставок фрикционной части колодки, позволяющее повысить ресурс работы колес за счет снижения повышенного и неравномерного износа колес, имеющего место при эксплуатации композиционных колодок, вследствие уменьшения термических трещин на поверхности качения колес, уменьшения повреждения колес при скольжении без вращения ("юзе") колес (ползуны, навары), уменьшения наволакивания (перехода) металла с колеса на поверхность трения тормозной колодки, а также повысить тормозную эффективность колодок при попадании воды в зону трения (дождь, снег). Уменьшение термических трещин на поверхности качения колес, ползунов и наваров обеспечивается не только за счет уменьшения поверхности композиционной части рабочей фрикционной поверхности тормозной колодки, но и за счет заглаживания этих трещин, ползунов и наваров твердыми вставками и заполнения при расплавлении материалом твердых вставок в случае их выполнения из фосфористого чугуна. Повышение тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трения (дождь, снег) обеспечивается за счет применения твердых вставок с рациональной рабочей поверхностью и достижением необходимого усилия нажатия при торможении за счет надежного и гарантированного крепления твердых вставок на проволочном каркасе. Композиционные фрикционные вставки колодки закреплены на проволочном каркасе, что снижает возможность их отрыва при вибрациях, возникающих в тормозном узле при эксплуатации.