Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава

Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава

Реферат

Изобретение относится к тормозным колодкам железнодорожного подвижного состава, например колодкам пассажирских и грузовых вагонов, электропоездов, метрополитена и т.д.

Аналогом заявляемого изобретения является железнодорожная тормозная колодка, включающая металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент и абразивную (чугунную) вставку в полимерный композиционный фрикционный элемент (см. патент US №6241058, МПК⁷ F16D 65/04, 2001). Существенные признаки аналога «полимерный композиционный фрикционный элемент, металлический каркас» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является сложность конструкции изделия, обусловленная наличием абразивной вставки и необходимостью ее фиксации на металлическом каркасе, неоднородность теплофизических и механических свойств по телу колодки из-за наличия вставки (теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, твердость и т.д.), в результате чего возможно выгорание полимерного материала около вставки, трещинообразование и разрушение колодки.

Прототипом изобретения является железнодорожная тормозная колодка, включающая полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные абразивные частицы (микропорошок корунда) и металлический каркас (см. Б.А.Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. - М., Химия, 1982, с.16). Существенные признаки прототипа «металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные абразивные частицы» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является недостаточное удерживание полимерной матрицей композита абразивных частиц, особенно частиц абразивных микропорошков, которые при выходе на поверхность трения в процессе износа изделия при эксплуатации немедленно удаляются с продуктами износа. В результате не удается достичь стабильного повышения коэффициентов трения и сцепления колеса с рельсом, что ухудшает эксплуатационные характеристики колодки.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик железнодорожной тормозной колодки за счет усиления удерживания микроабразивных частиц в теле колодки в процессе эксплуатации путем их дополнительной фиксации.

Для достижения указанного технического результата в железнодорожной тормозной колодке, включающей металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные абразивные частицы, в состав композиционного элемента дополнительно введены пористые абразивные частицы, размеры пор в которых соизмеримы с размерами дисперсных абразивных частиц (непористых).

Существенные признаки изобретения «в состав композиционного элемента дополнительно введены пористые абразивные частицы, размеры пор в которых соизмеримы с размерами дисперсных абразивных частиц» являются отличительными от признаков прототипа.

Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава включает металлический каркас (выполненный штампованным из металла или из проволочных рамок и перфорированной металлической полосы, или другого типа) и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из полимерного композита на основе полимерного связующего с различными наполнителями, включая волокнистые и дисперсные. В качестве одного из дисперсных наполнителей композит содержит абразивный микропорошок, например корунд. Другим дисперсным наполнителем являются пористые абразивные частицы, например частицы пемзы. Дисперсность наполнителей подобрана таким образом, чтобы размеры пор в пористом наполнителе были соизмеримы с частицами другого абразивного наполнителя и позволяли фиксировать эти частицы. Размеры пористых абразивных частиц, как правило, больше размеров непористых абразивных частиц. При этом оба абразивных наполнителя совмещаются друг с другом и фиксируются полимером в процессе изготовления изделия, например, при смешении формовочной смеси в резиносмесителе и последующем формовании в пресс-форме.

Изготавливаться заявляемая колодка может известными методами, например формованием из полимерной композиции.

Конкретным примером изобретения является железнодорожная тормозная колодка, содержащая металлический сетчато-проволочный каркас и фрикционный элемент из полимерного композита ТИИР-302. Композит содержит матрицу из вулканизата каучука, порошкообразные наполнители и волокнистый наполнитель. Композит также содержит микропорошок электрокорунда и шлаковую пемзу в равнодолевом соотношении.

Наличие во фрикционном элементе пористых абразивных частиц, совмещенных с микроабразивными частицами, обеспечивает достаточное удержание полимерной матрицей пористых абразивных частиц на поверхности трения колодки за счет проникновения полимера в поры и повышения за счет этого силы сцепления. Одновременно лучше удерживаются и зафиксированные полимером в порах микроабразивные частицы, которые без такой фиксации обычно сразу удаляются с продуктами износа. В заявляемой же колодке они удерживаются на поверхности трения значительно дольше, в результате чего стабильно увеличиваются коэффициент трения и сцепление колеса с рельсом. В результате улучшаются эксплуатационные характеристики колодки.

Железнодорожная тормозная колодка, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент с дисперсными абразивными частицами, отличающаяся тем, что в состав композиционного элемента дополнительно введены абразивные пористые частицы, размеры пор в которых соизмеримы с размерами дисперсных абразивных частиц.