Результат интеллектуальной деятельности: ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

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).

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.

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).

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изготавливаться заявляемая колодка может известными методами, например приформовыванием формовочной смеси к металлическому каркасу, на котором предварительно зафиксированы, например сваркой, чугунные вставки.

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.