RU2563519C2

RU2563519C2 - Traction rolling stock brake shoe

Info

Publication number: RU2563519C2
Application number: RU2014102677/11A
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Сафонов; Михаил Петрович Седов; Иосиф Израильевич Шраер
Original assignee: Открытое акционерное общество "Волжский завод асбестовых технических изделий"
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-09-20
Also published as: RU2014102677A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to railway transport, particularly, to rolling stock brake shoes operated in tribocontact with both wheel rolling surface and wheel flange surface. Brake shoe comprises steel carcass and friction element including main part and shaped part with groove. Said main and shaped pats are made of polymer composite friction material. Main part incorporates two iron inserts made of nonmagnetic iron. Said inserts are fitted radially to main part working surface outside the shoe central and end parts for them to contact with wheel rolling surface without contact with wheel flange.

EFFECT: better operating performances of the shoe owing to higher friction characteristics, reduced shoe overheating owing to use of paramagnetic materials.

4 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тормозным колодкам тягового (локомотивы и мотовозы) подвижного состава, работающим в трибоконтакте не только с поверхностью катания колеса, но и с поверхностью гребня колеса (так называемые «гребневые» тормозные колодки).The invention relates to railway transport, in particular to brake pads of traction (locomotives and motocarriers) rolling stock working in tribocontact not only with the surface of the wheel, but also with the surface of the wheel flange (the so-called "ridge" brake pads).

Аналогом заявляемого изобретения является тормозная колодка, содержащая стальной каркас, основную дугообразную чугунную часть и профильную чугунную (гребневую) часть с выполненным в ней ручьем, колодка снабжена многочисленными цилиндрическими вставками, закрепленными сваркой на металлическом каркасе, абразивность материала, из которого выполнены вставки, превышает абразивность материала, из которого выполнена колодка, при этом вставки, размещенные в тороидальной части колодки, выполнены из фрикционного композиционного материала с металлической матрицей, а вставки, находящиеся в профильной части колодки, выполнены из антифрикционного композиционного материала с металлической матрицей (см. патент РФ №126300, МПК B61H 1/00, 2012 г.) Существенные признаки аналога «содержащая стальной каркас, основная дугообразная часть, профильная часть с выполненным в ней ручьем, снабженная вставками, закрепленными сваркой на металлическом каркасе» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.An analogue of the claimed invention is a brake shoe comprising a steel frame, a main arcuate cast-iron part and a profile cast-iron (comb) part with a stream made in it, the shoe is equipped with numerous cylindrical inserts fixed by welding on a metal frame, the abrasiveness of the material from which the inserts are made exceeds the abrasiveness the material from which the block is made, while the inserts placed in the toroidal part of the block are made of friction composite material with a metal matrix, and the inserts located in the profile part of the block are made of an antifriction composite material with a metal matrix (see RF patent No. 126300, IPC B61H 1/00, 2012) Essential features of the analogue “containing a steel frame, the main arcuate part, the profile part with a stream made in it, equipped with inserts fixed by welding on a metal frame "coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога являются низкие эксплуатационные характеристики колодки, обусловленные выполнением колодки из чугуна, обладающего низким коэффициентом трения и недостаточной износостойкостью, а также сложность изготовления колодки, обусловленная многочисленностью вставок и необходимостью металлургического подхода к изготовлению колодки (заливка чугуном).The disadvantage of the analogue is the low performance of the pads, due to the implementation of pads made of cast iron, which has a low coefficient of friction and insufficient wear resistance, as well as the complexity of manufacturing pads due to the many inserts and the need for a metallurgical approach to the manufacture of pads (cast iron).

Прототипом заявляемого изобретения является тормозная колодка для локомотивов и мотовозов, содержащая стальной каркас и фрикционный элемент, включающий основную (дугообразную) часть, состоящую из отдельных элементов, выполненных из фрикционного материала (металлического сплава), и профильную часть с ручьем, состоящую из отдельных элементов, выполненных из антифрикционного материала (металлического сплава) (см. патент РФ №127350, МПК B61H 1/00, 2012 г.). Существенные признаки прототипа «стальной каркас, фрикционный элемент, основная (дугообразная) часть, профильная часть с ручьем» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.The prototype of the claimed invention is a brake shoe for locomotives and motovoz, containing a steel frame and a friction element, including the main (arcuate) part, consisting of individual elements made of friction material (metal alloy), and a profile part with a stream, consisting of individual elements, made of antifriction material (metal alloy) (see RF patent No. 127350, IPC B61H 1/00, 2012). The essential features of the prototype "steel frame, friction element, the main (arcuate) part, the profile part with a stream" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком прототипа также являются низкие эксплуатационные характеристики колодки, обусловленные выполнением колодки из металлических сплавов (металлокерамики), обладающей (по сравнению с полимерными фрикционными материалами) низким коэффициентом трения, а также сложностью изготовления колодки, которая обусловлена многочисленностью «отдельных элементов» и необходимостью металлургического подхода к изготовлению колодки (заливка чугуном).The disadvantage of the prototype is also the low performance of the pads due to the implementation of pads made of metal alloys (cermets), which has (in comparison with polymer friction materials) a low coefficient of friction, as well as the complexity of manufacturing pads, which is due to the multiplicity of "individual elements" and the need for a metallurgical approach to making pads (cast iron casting).

Другим недостатком прототипа является возможность перегрева колодки из-за отсутствия парамагнитных свойств у чугуна, которым осуществляется «заливка» колодки, вследствие значительных вихревых токов в чугуне колодки, что наиболее характерно именно для локомотивов.Another disadvantage of the prototype is the possibility of overheating of the block due to the lack of paramagnetic properties in cast iron, which is used to “fill” the block, due to significant eddy currents in the cast iron of the block, which is most typical for locomotives.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик колодки за счет повышения ее фрикционных характеристик путем исключения использования металлокерамики и применения «металлургических» методов при изготовлении колодки, а также снижения перегрева колодки за счет применения парамагнитных материалов.The task to which the invention is directed is to improve the operational characteristics of the pads by increasing its frictional characteristics by eliminating the use of cermet and the use of "metallurgical" methods in the manufacture of pads, as well as reducing the overheating of the pads through the use of paramagnetic materials.

Для достижения указанного технического результата в тормозной колодке для локомотивов и мотовозов, содержащей стальной каркас и фрикционный элемент, включающий основную часть и профильную часть с ручьем, основная и профильная части выполнены из полимерного композиционного фрикционного материала, при этом основная часть выполнена с двумя чугунными вставками из немагнитного чугуна, размещенными радиально к рабочей поверхности основной части вне центральной и концевых частей колодки так, что при эксплуатации колодки вставки контактируют с поверхностью катания колеса и не контактируют с гребнем колеса.To achieve the specified technical result, in the brake shoe for locomotives and motor vehicles, containing a steel frame and a friction element, including the main part and the profile part with a stream, the main and profile parts are made of polymer composite friction material, while the main part is made with two cast iron inserts of non-magnetic cast iron placed radially to the working surface of the main part outside the central and end parts of the shoe so that during operation of the shoe the contact removed from the wheel tread and not in contact with the crest of the wheel.

Существенные признаки заявляемого изобретения «основная и профильная части выполнены из полимерного композиционного фрикционного материала, основная часть выполнена с двумя чугунными вставками из немагнитного чугуна, размещенными радиально к рабочей поверхности основной части вне центральной и концевых частей колодки, при эксплуатации колодки вставки контактируют с поверхностью катания колеса и не контактируют с гребнем колеса» являются отличительными от признаков прототипа.Salient features of the claimed invention “the main and profile parts are made of polymer composite friction material, the main part is made with two cast iron inserts of non-magnetic cast iron, placed radially to the working surface of the main part outside the central and end parts of the block, during operation of the block of the insert is in contact with the wheel rolling surface and do not contact the wheel flange "are distinctive from the features of the prototype.

На фиг.1 представлена колодка, вид со стороны стального каркаса. На фиг.2 представлена колодка, вид сбоку со стороны профильной части. На фиг.3 представлено продольное сечение А-А колодки по основной части. На фиг.4 представлено поперечное сечение Б-Б колодки по вставке.Figure 1 presents the block, the view from the side of the steel frame. Figure 2 presents the block, a side view from the side of the profile part. Figure 3 presents a longitudinal section aa blocks on the main part. Figure 4 presents the cross section of the BB pads on the insert.

Колодка для локомотивов и мотовозов включает стальной каркас 1, на котором зафиксирован фрикционный элемент 2. Фрикционный элемент выполнен из композита, включающего полимерную матрицу и различные дисперсные, в том числе волокнистые, наполнители. Фрикционный элемент состоит из основной части 3, имеющей сложную форму и профильной части 4, в которой выполнен ручей 5. Основная часть снабжена двумя чугунными вставками 6, размещенными радиально к рабочей поверхности 7 основной части. Вставки выполнены из немагнитного чугуна с удельным электросопротивлением 1,0÷1,5 Ом при проницаемости 1,5÷2,0 Гс/э (0,19·10^-5÷0,25·10^-5 Гн/м). Вставки размещены в основной части за пределами центральной части 8 колодки и за пределами торцевых частей 9 колодки (разнесены по дуге колодки от ее центра). При этом вставки своей рабочей поверхностью 10 контактируют при эксплуатации колодки с поверхностью катания колеса (после истирания промежуточного слоя 11), но не контактируют с гребнем колеса в течение всего периода эксплуатации. То есть вставки не выходят в профильную часть фрикционного элемента, поверхность ручья которого контактирует с гребнем колеса при эксплуатации. Таким образом, чугунные вставки не перекрывают всю поверхность трибоконтакта колодки (рабочую поверхность фрикционного элемента колодки). В результате чугунные вставки воздействуют только на часть поверхности колеса, находящейся в трибоконтакте с колодкой, и не воздействуют на другую часть этой поверхности.The block for locomotives and locomotives includes a steel frame 1, on which the friction element 2 is fixed. The friction element is made of a composite comprising a polymer matrix and various dispersed, including fibrous, fillers. The friction element consists of a main part 3 having a complex shape and a profile part 4, in which a stream 5 is made. The main part is equipped with two cast-iron inserts 6 arranged radially to the working surface 7 of the main part. The inserts are made of non-magnetic cast iron with a specific electrical resistance of 1.0 ÷ 1.5 Ohms with a permeability of 1.5 ÷ 2.0 G / e (0.19 · 10 ^-5 ÷ 0.25 · 10 ^-5 G / m). The inserts are placed in the main part outside the central part 8 of the block and outside the end parts of the 9 block (spaced apart along the arc of the block from its center). In this case, the inserts with their working surface 10 are in contact during operation of the pads with the wheel surface (after abrasion of the intermediate layer 11), but do not come in contact with the wheel flange during the entire period of operation. That is, the inserts do not extend into the profile part of the friction element, the surface of the stream of which is in contact with the wheel flange during operation. Thus, the cast-iron inserts do not overlap the entire surface of the tribocontact pads (the working surface of the friction element of the pads). As a result, cast-iron inserts affect only part of the surface of the wheel located in tribocontact with the block, and do not affect another part of this surface.

Конкретным примером заявленной колодки тягового подвижного состава является колодка тормозная композиционная с глубоким захватом из полимерного фрикционного композита Фритекс 970. Колодка снабжена двумя вставками из немагнитного чугуна, например марганцевомедистого.A specific example of the claimed traction rolling stock pads is a composite brake pad with deep grip made of Frétex 970 polymer friction composite. The pad is equipped with two inserts of non-magnetic cast iron, such as manganese copper.

Изготавливаться заявляемая колодка может известными методами, например приформовыванием формовочной смеси к металлическому каркасу, на котором предварительно зафиксированы, например сваркой, чугунные вставки.The inventive block can be made by known methods, for example, molding the molding mixture to a metal frame on which cast-iron inserts are preliminarily fixed, for example by welding.

Выполнение колодки заявляемой конструкции позволяет обеспечить высокие эксплуатационные и фрикционные характеристики изделия за счет существенного повышения коэффициента трения, обеспечения эффективного теплоотвода от поверхности катания колеса и исключения воздействия твердых (чугун с шаровидным графитом) вставок на гребень колеса, а также исключить связанный с вихревыми токами нагрев чугунных вставок.The implementation of the pads of the claimed design allows to ensure high operational and frictional characteristics of the product due to a significant increase in the coefficient of friction, ensuring effective heat removal from the surface of the wheel and eliminating the impact of solid (spheroidal graphite iron) inserts on the wheel flange, and also eliminating the heating of cast iron associated with eddy currents inserts.

Claims

A brake pad of a traction rolling stock comprising a steel frame and a friction element, comprising a main part and a profile part with a stream, characterized in that the main and profile parts are made of polymer composite friction material, while the main part is made with two cast iron inserts of non-magnetic cast iron, placed radially to the working surface of the main part outside the central and end parts of the shoe in such a way that during operation of the shoe, the inserts are in contact with the surface wheel melts and does not contact the wheel flange.