Результат интеллектуальной деятельности: ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Заявляемое 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 проволочный каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент и абразивную (чугунную) фрикционную вставку (см. патент РФ №20143, МПК⁷ F16D 65/04, 2001). Существенные признаки аналога «металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, абразивная (чугунная) фрикционная вставка» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является низкая прочность соединения полимерного элемента с каркасом и чугунной вставкой, в результате чего вследствие неоднородности теплофизических и механических свойств по телу колодки из-за наличия вставки (теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, твердость и т.д.) возможно разрушение полимерного элемента в зоне вставки. Кроме того, из-за интенсивных нагревов колодки при эксплуатации и искрообразования в результате контактов чугунной вставки и металлического колеса при торможениях возможно выгорание полимерного элемента в зоне вставки и разрушение колодки.

Прототипом заявляемого изобретения является железнодорожная тормозная колодка, включающая металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, одну или несколько абразивных (чугунных) фрикционных вставок и опорный слой, размещенный между полимерным элементом и металлическим каркасом (см. патент US №6241056, МПК⁷ F16D 65/04, 2001). Существенные признаки прототипа «металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, одна или несколько абразивных (чугунных) фрикционных вставок, опорный слой, размещенный между полимерным элементом и металлическим каркасом» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является низкая прочность соединения полимерного элемента с абразивными фрикционными вставками, в результате чего возможны трещинообразование и выкрашивание полимерного элемента в зонах его контакта со вставкой (вставками), что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках колодки. Кроме того, из-за интенсивных нагревов колодки при эксплуатации и искрообразовании при контактах чугунной вставки и металлического колеса при торможениях, возможно выгорание полимерного элемента в зонах вставок и разрушение колодки.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик железнодорожной колодки за счет увеличения прочности соединения вставки (вставок) и полимерного фрикционного элемента путем их дополнительной фиксации, а также снижение возможности выгорания полимерного элемента в зоне вставки (вставок) путем обеспечения теплоизоляции элемента от вставки.

Для достижения указанного технического результата в железнодорожной тормозной колодке, включающей металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, одну или несколько абразивных фрикционных вставок и опорный слой, размещенный между полимерным элементом и металлическим каркасом, опорный слой размещен также между полимерным элементом и абразивной вставкой (абразивными вставками) или частью поверхности абразивной вставки (частью поверхностей абразивных вставок).

Существенные признаки заявляемого изобретения «опорный слой размещен также между полимерным элементом и абразивной вставкой (вставками) или частью поверхности абразивной вставки (частью поверхностей абразивных вставок)» являются отличительными от признаков прототипа.

На фиг.1 представлено сечение колодки с одной абразивной вставкой, размещенной в центральной части колодки. На фиг.2 представлен вариант колодки с двумя вставками, на фиг.3 - вариант с тремя вставками.

Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава включает металлический каркас 1, выполненный штамповкой из металла (или каркас другого типа), полимерный композиционный элемент 2, выполненный из полимерного композита на основе полимерного связующего с различными наполнителями, включая волокнистые и дисперсные наполнители, и абразивную вставку 3 (или несколько вставок), например из чугуна. Абразивные вставки (или одна вставка) фиксируются на металлическом каркасе и могут быть размещены в центральной части колодки и ее периферийных частей. Например, в случае трех вставок одна из них размещается в центральной части, а две - в периферийных частях. Единственная вставка размещается, как правило, в центральной части колодки. Также колодка содержат опорный слой 4 для усиления прочности соединения полимерного элемента с каркасом, а также абразивных вставок с фрикционным элементом. При этом опорный слой может охватывать как всю поверхность вставки, так и ее часть, как правило примыкающую к металлическому каркасу часть вставки. Опорный слой выполнен из полимерного композита на основе полимерного связующего с различными наполнителями. Как правило, содержание полимерной матрицы в композите опорного слоя больше, чем в композите, из которого изготовлен полимерный фрикционный элемент, что обуславливает лучшую адгезию опорного слоя к металлу и его меньшую теплопроводность, то есть лучшие теплозащитные свойства. Однако эти характеристики опорного слоя могут быть достигнуты и за счет других приемов.

Изготавливаться заявляемая колодка может известными методами, например формованием. При этом фиксация вставок на металлическом каркасе может осуществляться сваркой.

Конкретным примером заявляемого изобретения является железнодорожная тормозная колодка с одной вставкой в центральной части колодки. Вставка выполнена из фосфористого чугуна, опорный слой размещен на части вставки, составляющей 30-50% ее поверхности со стороны металлического каркаса.

Размещение опорного слоя, обладающего достаточно высокими адгезионными и теплозащитными свойствами между абразивной вставкой и полимерным фрикционным элементом, усиливает прочность соединения вставки с полимерным элементом и снижает возможность выгорания полимерного элемента в процессе эксплуатации. В результате повышаются эксплуатационные характеристики колодки.