RU231757U1

RU231757U1 - COMPOSITE BRAKE SHOE OF RAILWAY VEHICLE

Info

Publication number: RU231757U1
Application number: RU2024131903U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Михайлович Левит; Евгений Григорьевич Пивень
Original assignee: Акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (АО "ТИИР")
Filing date: 2024-10-22
Publication date: 2025-02-10

Abstract

Полезная модель относится к обладающим высокой теплопроводностью композиционным тормозным колодкам пассажирских вагонов, электропоездов и другого рельсового транспорта, работающим в трибосопряжении с поверхностью катания колеса. Колодка железнодорожного транспортного средства включает металлический каркас и теплопроводный композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, включая частицы скрытокристаллического и кристаллического графита. С целью стабилизации эксплуатационных характеристик колодки в состав композита колодки дополнительно введены частицы глинозема, содержащего от 70% до 90% γ-Al₂O₃. The utility model relates to high-thermal-conductivity composite brake shoes for passenger cars, electric trains and other rail transport, operating in tribocoupling with the wheel rolling surface. The shoe of a railway vehicle includes a metal frame and a heat-conducting composite friction element with a polymer matrix of rubber vulcanizate, in which dispersed and fibrous fillers are placed, including particles of cryptocrystalline and crystalline graphite. In order to stabilize the performance characteristics of the shoe, particles of alumina containing from 70% to 90% γ-Al ₂ O ₃ are additionally introduced into the composite shoe composition.

Description

Полезная модель относится к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств, в частности к обладающим высокой теплопроводностью композиционным тормозным колодкам пассажирских вагонов, электропоездов и другого рельсового транспорта, работающим в трибосопряжении с поверхностью катания колеса.The utility model relates to brake shoes for railway vehicles, in particular to composite brake shoes with high thermal conductivity for passenger cars, electric trains and other rail transport, operating in tribocoupling with the rolling surface of the wheel.

Аналогом заявляемой полезной модели является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая металлический каркас и теплопроводный композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, в том числе обеспечивающие высокую теплопроводность частицы скрытокристаллического и кристаллического графита (см. Б.А. Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М., «Химия», 1982. с. 16). Существенные признаки аналога «металлический каркас, композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, в том числе частицы скрытокристаллического и кристаллического графита» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.An analogue of the claimed utility model is a composite brake shoe for a railway vehicle, including a metal frame and a heat-conducting composite friction element with a polymer matrix of rubber vulcanizate, in which dispersed and fibrous fillers are placed, including particles of cryptocrystalline and crystalline graphite that provide high thermal conductivity (see B.A. Shiryaev. Production of brake shoes from composite materials for railway cars. Moscow, "Chemistry", 1982. p. 16). The essential features of the analogue "metal frame, composite friction element with a polymer matrix of rubber vulcanizate, in which dispersed and fibrous fillers are placed, including particles of cryptocrystalline and crystalline graphite" coincide with the essential features of the claimed utility model.

Недостатком аналога является ухудшение эксплуатационных характеристик колодки из-за повышенной возможности переноса (наволакивания) материала (стали) с поверхности катания колеса на рабочую поверхность колодки вследствие электрохимических процессов, протекающих в поверхностном слое рабочей поверхности колодки при трибосопряжении, а также недостаточная эффективность торможения из-за наличия частиц графита.The disadvantage of the analogue is the deterioration of the performance characteristics of the pad due to the increased possibility of transfer (drawing) of the material (steel) from the rolling surface of the wheel to the working surface of the pad due to electrochemical processes occurring in the surface layer of the working surface of the pad during tribocoupling, as well as insufficient braking efficiency due to the presence of graphite particles.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая металлический каркас и композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, в том числе частицы скрытокристаллического и кристаллического графита, а также частицы электрокорунда (см. Б.А. Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М., «Химия», 1982. с. 16). Существенные признаки наиболее близкого аналога «металлический каркас, композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, в том числе частицы скрытокристаллического и кристаллического графита» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.The closest analogue of the claimed utility model is a composite brake shoe for a railway vehicle, including a metal frame and a composite friction element with a polymer matrix of rubber vulcanizate, in which dispersed and fibrous fillers are placed, including particles of cryptocrystalline and crystalline graphite, as well as particles of electrocorundum (see B.A. Shiryaev. Production of brake shoes from composite materials for railway cars. Moscow, "Chemistry", 1982. p. 16). The essential features of the closest analogue "a metal frame, a composite friction element with a polymer matrix of rubber vulcanizate, in which dispersed and fibrous fillers are placed, including particles of cryptocrystalline and crystalline graphite" coincide with the essential features of the claimed utility model.

Недостатком наиболее близкого аналога является снижение эксплуатационных характеристик колодки из-за повышенного абразивного воздействия частиц электрокорунда на поверхность катания колеса в процессе эксплуатации колодки, что приводит к неравномерному износу поверхности катания колеса, особенно в зоне гребня, и необходимости преждевременной замены бандажа колеса.The disadvantage of the closest analogue is the reduction in the performance characteristics of the pad due to the increased abrasive effect of electrocorundum particles on the wheel rolling surface during the operation of the pad, which leads to uneven wear of the wheel rolling surface, especially in the ridge area, and the need for premature replacement of the wheel bandage.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является стабилизация эксплуатационных характеристик колодки.The task that the claimed utility model is aimed at solving is stabilizing the performance characteristics of the shoe.

Техническим результатом, на получение которого направлена заявляемая полезная модель, является противодействие снижению эксплуатационных характеристик колодки за счет введения в состав композита колодки вместо электрокорунда частиц, снижающих абразивное воздействие на поверхность катания колеса при сохранении необходимой эффективности торможения.The technical result, which the claimed utility model is aimed at obtaining, is counteracting the reduction in the operational characteristics of the shoe by introducing particles into the shoe composite instead of electrocorundum, which reduce the abrasive effect on the wheel rolling surface while maintaining the required braking efficiency.

Для достижения указанного технического результата в композиционной тормозной колодке железнодорожного транспортного средства, включающей металлический каркас и композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, включая частицы скрытокристаллического графита и частицы кристаллического графита, в полимерной матрице дополнительно размещены частицы глинозема, содержащего от 70% γ-Al₂O₃ (гамма-глинозема) до 90% γ-Al₂O₃ (гамма-глинозема).In order to achieve the specified technical result in a composite brake shoe of a railway vehicle, including a metal frame and a composite friction element with a polymer matrix of rubber vulcanizate, in which dispersed and fibrous fillers are placed, including particles of cryptocrystalline graphite and particles of crystalline graphite, particles of alumina containing from 70% γ-Al ₂ O ₃ (gamma-alumina) to 90% γ-Al ₂ O ₃ (gamma-alumina) are additionally placed in the polymer matrix.

Существенные признаки заявляемой полезной модели «в полимерной матрице дополнительно размещены частицы глинозема, содержащего от 70% γ-Al₂O₃ до 90% γ-Al₂O₃» являются отличительными от признаков наиболее близкого аналога.The essential features of the claimed utility model “particles of alumina containing from 70% γ-Al ₂ O ₃ to 90% γ-Al ₂ O ₃ are additionally placed in the polymer matrix” are distinctive from the features of the closest analogue.

Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства включает металлический каркас, например стальной штампованный, и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из макрогетерофазного материала (композита). Матрица полимерного композита выполнена из вулканизата каучука, например СКД. В матрице размещены дисперсные волокнистые армирующие компоненты, например волокна асбеста, и различные дисперсные компоненты, в том числе частицы скрытокристаллического графита и частицы кристаллического графита. В матрицу дополнительно введены частицы глинозема, состоящие не менее чем на 70% из частиц гамма-глинозема и не более чем на 90% из частиц гамма-глинозема.A composite brake shoe of a railway vehicle includes a metal frame, for example, stamped steel, and a polymer composite friction element made of a macroheterophase material (composite). The matrix of the polymer composite is made of rubber vulcanizate, for example, SKD. The matrix contains dispersed fibrous reinforcing components, for example, asbestos fibers, and various dispersed components, including particles of cryptocrystalline graphite and particles of crystalline graphite. Alumina particles consisting of at least 70% gamma-alumina particles and no more than 90% gamma-alumina particles are additionally introduced into the matrix.

Изготавливаться заявляемая колодка может известными методами.The claimed block can be manufactured using known methods.

Конкретным примером заявляемого изобретения является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, выполненная из полимерного композита, включающего полимерную матрицу из вулканизата каучука СКД. В матрице размещены частицы баритового концентрата, частицы углерода технического, волокнистые частицы асбеста, частицы скрытокристаллического графита, частицы кристаллического графита и частицы металлургического глинозема Г-00, включающего ≈-80% γ-Al₂O₃ (гамма-глинозема) и 20% α-Al₂O₃ (альфа-глинозема) в количестве от 2% до 10% от массы полимерного композита.A specific example of the claimed invention is a composite brake shoe for a railway vehicle made from a polymer composite including a polymer matrix of SKD rubber vulcanizate. The matrix contains barite concentrate particles, technical carbon particles, fibrous asbestos particles, cryptocrystalline graphite particles, crystalline graphite particles and G-00 metallurgical alumina particles including ≈-80% γ-Al ₂ O ₃ (gamma-alumina) and 20% α-Al ₂ O ₃ (alpha-alumina) in an amount of 2% to 10% of the polymer composite weight.

Поскольку технический глинозем, например металлургический Г-00, содержит около 20% альфа-глинозема, т.е. корунда, то сохраняется очищающее воздействие на поверхность катания колеса и необходимая тормозная эффективность, при этом из-за высокой температуры в тонком рабочем поверхностном слое колодки (до 1200°С) гамма-глинозем переходит в альфа-глинозем, сохраняя необходимые эксплуатационные характеристики колодки без излишнего абразивного воздействия на поверхность катания колеса. При использовании глинозема с содержанием гамма-глинозема менее 70% в композите будет находиться более 30% альфа-глинозема, что обеспечит повышенное абразивное воздействие на поверхность катания колеса. При содержании в глиноземе гамма-глинозема более 90% не будет обеспечиваться необходимая эффективность торможения. Аналогично при содержании указанного глинозема в композиционном материале менее 2% также не обеспечивается нужное значение коэффициента трения (эффективность). При содержании глинозема в композите более 10% становятся чрезмерными абразивные свойства колодки.Since technical alumina, for example metallurgical G-00, contains about 20% alpha-alumina, i.e. corundum, the cleaning effect on the wheel tread surface and the required braking efficiency are preserved, while due to the high temperature in the thin working surface layer of the pad (up to 1200°C), gamma-alumina transforms into alpha-alumina, maintaining the required performance characteristics of the pad without excessive abrasive effect on the wheel tread surface. When using alumina with a gamma-alumina content of less than 70%, the composite will contain more than 30% alpha-alumina, which will provide increased abrasive effect on the wheel tread surface. If the gamma-alumina content in alumina is more than 90%, the required braking efficiency will not be ensured. Similarly, if the content of the specified alumina in the composite material is less than 2%, the required value of the friction coefficient (efficiency) is also not ensured. If the content of alumina in the composite is more than 10%, the abrasive properties of the pad become excessive.

В результате применения глинозема указанного состава улучшаются эксплуатационные характеристики колодки.As a result of using alumina of the specified composition, the performance characteristics of the pad are improved.

Claims

A shoe for a railway vehicle, comprising a metal frame and a heat-conducting composite friction element with a polymer matrix made of rubber vulcanizate, in which dispersed and fibrous fillers are placed, including particles of cryptocrystalline and crystalline graphite, characterized in that alumina particles, comprising from 70% to 90% gamma-alumina, are additionally placed in the polymer matrix.