ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозным колодкам грузовых железнодорожных транспортных средств, образующим фрикционную пару с поверхностью катания железнодорожного колеса. Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства включает металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, в центре которого со стороны рабочей поверхности колодки выполнено углубление, глубина которого составляет более половины толщины колодки. Колодка выполнена с гибкостью в зоне углубления, обеспечивающей при эксплуатационных усилиях прижатия колодки башмаком к колесу, имеющему прокат, близкий к максимально допустимому, величину коэффициента взаимного перекрытия пары трения «колодка - колесо» от 0,08 до 0,12. Достигается обеспечение необходимых эксплуатационных характеристик колодки не только при установке на колеса без проката, но и на колеса, прокат которых близок к максимально допустимому значению.

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к тормозным колодкам грузовых железнодорожных транспортных средств, образующим фрикционную пару с поверхностью катания железнодорожного колеса (вагонов грузовых поездов).
Аналогом заявляемого изобретения является колодка железнодорожного транспортного средства, включающая полимерный композиционный фрикционный элемент с выполненным в его центре со стороны рабочей поверхности колодки углублением, глубина которого составляет более половины толщины колодки, и металлический каркас (см. патент RU 67947, МПК B61H 7/02, 2017 г.). Существенные признаки аналога: «полимерный композиционный фрикционный элемент с углублением, глубина которого составляет более половины толщины колодки, выполненным в его центре со стороны рабочей поверхности колодки, металлический каркас» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является снижение эксплуатационных характеристик колодки в случае ее установки на колесо, имеющее выработку по кругу катания (прокат), особенно при величине проката, близкой к максимально допустимой.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая полимерный композиционный фрикционный элемент, в центре которого со стороны рабочей поверхности колодки выполнено углубление, глубина которого составляет более половины толщины колодки, по периметру которого дополнительно введен полимерный фрикционный элемент, и металлический каркас (см. патент RU 2329909, МПК B61H 7/02, 2008 г.). Существенные признаки наиболее близкого аналога: «полимерный композиционный фрикционный элемент, в центре которого со стороны рабочей поверхности колодки выполнено углубление, глубина которого составляет более половины толщины колодки, металлический каркас» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком наиболее близкого аналога также является снижение эксплуатационных характеристик колодки в случае ее установки на колесо, имеющее выработку по кругу катания (прокат), особенно при величине проката, близкой к максимально допустимой, из-за недостаточной гибкости колодки под действием усилия прижатия башмаком колодки к колесу, что не позволяет обеспечить необходимый коэффициент взаимного перекрытия в паре трения «рабочая поверхность колодки — поверхность катания колеса».
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение необходимых эксплуатационных характеристик колодки не только при установке на колеса без проката, но и на колеса, прокат которых близок к максимально допустимому значению, посредством изготовления колодки с гибкостью в зоне углубления, обеспечивающей при эксплуатационном прижатии башмаком колодки к колесу необходимую величину коэффициента взаимного перекрытия пары трения «колодка — колесо».
Для достижения указанного технического результата в тормозной колодке железнодорожного транспортного средства, включающей металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, в центре которого со стороны рабочей поверхности колодки выполнено углубление, глубина которого составляет более половины толщины колодки, колодка выполнена с гибкостью в зоне углубления, обеспечивающей при эксплуатационных усилиях прижатия башмаком колодки к колесу, имеющему прокат, близкий к максимально допустимому значению, величину коэффициента взаимного перекрытия пары трения «колодка — колесо» от 0,08 до 0,12 (Квз = 0,08÷0,12, где Квз — коэффициент взаимного перекрытия).
Существенные признаки заявляемого изобретения: «колодка выполнена с гибкостью в зоне углубления, обеспечивающей при эксплуатационных усилиях прижатия башмаком колодки к колесу, имеющему прокат, близкий к максимально допустимому, величину коэффициента взаимного перекрытия пары трения „колодка — колесо“ от 0,08 до 0,12» являются отличительными по сравнению с признаками наиболее близкого аналога.
Колодка железнодорожного транспортного средства включает полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из композита с полимерной матрицей, например из вулканизата каучука. Композит содержит дисперсные и волокнистые наполнители. Со стороны рабочей поверхности колодки в полимерном композиционном фрикционном элементе выполнена выемка (углубление), например П-образной формы, расположенная поперек колодки. Глубина выемки составляет более половины толщины колодки. При прижатии башмаком в процессе эксплуатации колодки к колесу, имеющему большой прокат (максимально допустимый прокат для колес железнодорожных грузовых вагонов составляет не более 9 мм), колодка изгибается в зоне выемки, поскольку башмак, воздействуя на крайние части колодки, вызывает ее изгиб, если радиус рабочей поверхности колодки оказывается больше радиуса поверхности катания колеса (из-за проката колеса). Гибкость колодки в центральной части (зоне углубления) должна обеспечивать возможность такого изгиба, в результате чего коэффициент взаимного перекрытия рабочей поверхности колодки и поверхности катания колеса (Квз) составляет от 0,08 до 0,12. Обеспечение необходимой гибкости колодки может быть достигнуто различными способами, например увеличением содержания полимерной матрицы (вулканизата) в композите или снижением степени вулканизации (сшивки) полимера. Величина износа колес определяется размером выработки по кругу катания (этот износ и называют «прокатом»), а также уменьшением толщины гребня колеса.
Конкретным примером заявляемого изобретения является композиционная тормозная колодка с сетчато-проволочным каркасом для грузовых железнодорожных вагонов, выполненная из композита, обеспечивающего за счет гибкости величину Квз около 0,1 при контакте колодки с колесом, имеющим прокат около 8 мм.
Изготавливаться заявляемая колодка может известными способами, например формованием в пресс-форме.

Предложенная гибкость колодки при эксплуатационных нагрузках обеспечивает необходимую контурную площадь контакта рабочей поверхности колодки с поверхностью катания колеса, имеющего прокат, близкий к максимально допустимому (например, 8 мм).

RU 67947, МПК B61H 7/02, 2017 г.
RU 2329909, МПК B61H 7/02, 2008 г