Гальмова колодка залізничного транспортного засобу

1. Гальмова колодка залізничного транспортного засобу, що містить у собі щонайменше одно 3 Кожнорічний випуск колодок гальмових композиційних з сітчато-дротовим каркасом складає декілька мільйонів штук і на теперішній час їх виготовлено більше ста мільйонів штук. В процесі експлуатації кожного року спрацьовуються, а інколи з повним зруйнуванням та оголенням каркасу, декілька мільйонів колодок з сітчато-дротовим каркасом і тому їх нескладна конструкція загальнодоступна та загальновідома. Конструкція прототипу представлена на кресленнях Проектно-конструкторського бюро вагонного господарства м.Москва – філії ВАТ Російські залізниці (ОАО Российские железные дороги), у тому числі: - 25130-Н СБ - складальне креслення колодки; - 25610-Н СБ - складальне креслення колодки;. - 25611-Н СБ - складальне креслення арматури дротової (дротового каркасу); - 25614-Н - креслення заготовки каркасу (перфорований тильник). Як видно з представлених креслень прототипу, у тильну частину композиційного фрикційного елементу колодки впресована перфорована зігнута сталева полоса (заготовка каркасу), під якою розташовано запресований у тіло фрикційного елементу дротовий каркас (арматура дротова), що складається з двох рамок (скоб) - зовнішньої та внутрішньої, які різняться по ширині. Внутрішня рамка вставлена у зовнішню та з'єднана з нею зварним з'єднанням у районі їх згину назовні, з утворюванням вушка для пропуску чеки. Кожна рамка зігнута з одного відрізку дроту, кінці якого накладені один на одного та з'єднані зварним накладним з'єднанням по товщині колодки. У кожній із зігнутих рамок кінці дроту, які пересікаються, накладені один на другого в площині, перпендикулярній тильній поверхні колодки та з'єднані електроконтактною крапковою зваркою. Робоча поверхня гальмової колодки у поперечному січенні виконана з ухилом 1:20 до її тильної поверхні, відповідним нахилу поверхні катання колеса, з яким вона взаємодіє при гальмуванні. Цьому товщина колодки по внутрішній боковій поверхні колодки, яка знаходиться при експлуатації поблизу гребня колеса, менше товщини колодки по зовнішній боковій стороні колодки, протилежній внутрішній стороні та при експлуатації найбільше віддаленої від гребня колеса. Внутрішня бокова поверхня колодки у прототипу виконана з уступом, переходящим в торовидну поверхню, яка на кінець експлуатації колодки повністю зношується. Робоча поверхня колодки у внутрішньої бокової сторони колодки, маючи меншу товщину, раніше (швидше) у процесі експлуатації наближається до тильної сторони колодки та до виступаючих частин дротового каркасу, на відміну від робочої поверхні колодки у районі зовнішньої бокової поверхні. Недоліком прототипу являється однакова товщина від тильної поверхні колодки до виступаючих частин дротового каркасу та насамперед у районі накладних зварних з’єднань дроту по товщині колодки у внутрішньої та зовнішньої бокових 45308 4 поверхней колодки, не зважаючи на те, що колодка у внутрішньої бокової поверхні має значно меншу товщину. Ця обставина зменшує ресурс колодки при експлуатації. Крім цього, наявність накладного зварного з'єднання кінців дроту по товщині колодки із сторони внутрішньої поверхні (мінімальної товщини) часто визивають пошкодження поверхні катання колеса із-за кільцевих вироблень на поверхні катання колеса, відбуваючихся по причині її контакту з кінцем дроту по довгій стороні рамки, розміщеною у районі бокової внутрішньої поверхні колодки-прототипу. Первісно товщина нової гальмової колодки приведена у кресленнях прототипу та у технічній літературі (Ширяев Б.А., Виробництво гальмових залізничних колодок із композиційних матеріалів для залізничних вагонів, М, Хімія, 1982, стр.72). Товщина від тильної поверхні колодки до виступаючих деталей металевого каркасу залежить від конструкції каркасу, виду композиції та її текучості, якості виготовлення дротового каркасу (відповідності необхідним геометричним розмірам), якості виготовлення брикету та готового виробу, якості прес-форм (відповідності необхідним геометричним розмірам з урахуванням усадки матеріалу при остиганні виробу після вулканізації). Товщина від тильної поверхні колодки до виступаючих деталей металевого каркасу для прототипу - композиційної гальмової колодки з сітчатодротовим каркасом складає: - в місці розташування одного дротика (з урахуванням сплющування перфорованої сталевої полоси) від 5 до 6мм, а в місці зварного накладного з'єднання кінців дроту по товщині колодки кожної із рамок від 7 до 9,0мм з урахуванням зменшення діаметру дроту в місці зварки та сплющування перфорованої сталевої полоси. Мінімальна товщина колодки, дозволена для експлуатації, перевищує товщину від тильної поверхні до виступаючих деталей металевого каркасу для виключення пошкодження поверхні колеса металевим каркасом при гальмуванні, а саме, с урахуванням пробігу та зносу до слідуючого огляду на станції. Мінімальна товщина колодки, дозволена для експлуатації, встановлена в «Інструкції по експлуатації гальмів транспортних засобів залізниць» (Видавництво «Інпрес» при НПП транспорт, м.Омск, 111395, Москва, Алея 1-ої Майовки, б.15, 1994., стор.3, 12, 13). Мінімальна товщина колодки, дозволена для експлуатації, також встановлюється окремо для кожного типу колодки та складає: для композиційних гальмових колодок з металевою спинкою - 14мм; - для композиційних гальмових колодок з сітчато-дротовим каркасом - 10мм (для прототипу), Віднак, на практиці, у зв'язку з тим, що замір товщини колодки виконується з зовнішньої бокової сторони колодки, яка має більшу товщину колодки, ніж внутрішня бокова сторона колодки, з метою виключення пошкодження поверхні катання колеса дротовим каркасом поблизу внутрішньої бокової сторони колодки, гальмові композиційні колодки з сітчато-дротовим каркасом прототипу звичайно 5 знімаються з вагонів ( вилучаються із експлуатації) при товщині 14мм та більше. Загальні з прототипом ознаки заявляємої корисної моделі: «композиційний фрикційний елемент, у тильну неробочу поверхню якого впресовані перфорована зігнута сталева полоса» та «дротовий каркас, виконаний з двох з’єднаних між собою рамок, кожна з котрих зігнута з дроту, кінці якого з'єднанні». В останні роки ведеться велика робота по підбору матеріалів та створенню нових конструкцій композиційних колодок з твердими вставками, наприклад з чавуну, які підвищують гальмову ефективність композиційних колодок при обледенінні та попаданню води у зону тертя, згладжують повзуни та навари, внаслідок своєї абразивності, а при високих температурах у процесі гальмування заповнюють розплавленим чавуном мікротріщини на поверхні катання. Відома гальмова колодка залізничного транспортного засобу по патенту РФ №69597 на корисну модель містячу у собі композиційний фрикційний елемент, сітчато-дротовий каркас та тверду вставку, верхня неробоча частина якої вставлена у дротовий каркас та защемлена у ньому. Відома гальмова колодка залізничного транспортного засобу, містяча у собі металевий каркас з П-образним виступом у центральній його частині та тверду вставку, виконану з високоміцного або ковкого чавуну та приварену до металевого каркасу (патент РФ на винахід №2309072). Ця гальмова колодка максимально ефективно заповнює розплавленим чавуном мікротріщини на поверхні катання колеса у процесі звичайного гальмування і тим самим перешкоджує їх подальшому розростанню та збільшує ресурс колеса. Відомі гальмові композиційні колодки з твердими вставками використовуються по тому ж призначенню, що й заявляєма гальмова колодка та мають загальні з нею суттєві ознаки: «колодка забезпечена твердою вставкою, з’єднаною з дротовим каркасом»; «тверда вставка виконана з високоміцного чавуну або ковкого чавуну». Недоліками усіх відомих композиційних гальмових колодок із сітчато-дротовим каркасом, у тому числі і композиційних гальмових колодок з твердими вставками, у тому числі і з високоміцного чавуну, являються слідуючі: - велика товщина дротового каркасу, чим обумовлюється недостатній ресурс гальмової колодки, а, отже високі трати на їх заміну, особливо у випадках застосування гальмових колодок із вставками, більш дорогих, ніж звичайні композиційні колодки; - пошкодження поверхні катання колес дротовим каркасом (кільцеві виробітки); - наявність металевого каркасу. Задача заявляемого винаходу - зменшення мінімальної товщини колодки, дозволеної для експлуатації, виключення пошкоджень поверхні катання колеса із-за кільцевих виробіток, підвищення ефективності гальмування з одночасовим відновленням поверхні катання колеса у процесі звичайного гальмування. 45308 6 Технічний результат - підвищення економічної ефективності використання транспортних засобів залізниць та безпечності їх експлуатації за рахунок збільшення ресурсу експлуатації гальмової колодки, зменшення пошкоджень поверхні катання колес та збільшення їх ресурсу експлуатації, а значить одержання додаткового прибутку залізницями. Вказаний технічний результат досягається тим, що у тильній частині колодки, запресованій в композиційному, щонайменше, одношаровому фрикційному елементі, дротовий каркас виконаний з двох з’єднаних між собою рамок, кожна із яких зігнута із дроту, кінці якого з'єднанні, із збільшенням товщини дротового каркасу по товщині колодки. З'єднання кінців дроту обох рамок розташовані на половині дротового каркасу у районі зовнішньої бокової поверхні колодки найбільшої товщини. Поєднання кінців дроту рамок можуть бути виконані, наприклад, у вигляді зварних з'єднань, нахльоснутих по товщині колодки, як у прототипу, кутових та інших, або шляхом зв’язування більш тонким дротом та іншими способами. Гальмова колодка додатково може бути забезпечена, щонайменше, одною твердою вставкою, з'єднаною з дротовим каркасом, наприклад, шляхом защемлення у ньому. Тверда вставка може бути виконана, наприклад, із високоміцного або ковкого чавуну. Таке виконання гальмової колодки дозволяє зменшити товщину дротового каркасу по його половині у районі внутрішньої бокової поверхні колодки найменшої товщини, та за рахунок цього порівняно із відомими колодками знизити мінімальну товщину колодки, дозволену для експлуатації, виключити пошкодження колес дротовим каркасом по зрівнянню з прототипом, а також підвищити стабільність ефективності гальмування з одночасовим відновлюванням поверхні катання колеса у процесі звичайного гальмування. Як наслідок, підвищується безпека експлуатації транспортних засобів залізниць та забезпечується одержання додаткового прибутку за рахунок збільшення ресурсу гальмових колодок та колес. Товщина дротового каркасу у районі найменшої товщини колодки порівняно з прототипом зменшилась (при діаметрі дроту 4мм) з 7мм до 4мм за рахунок виключення з'єднання кінців дроту із збільшенням товщини дротового каркасу у цьому районі. Як слідство, мінімальна товщина колодки, дозволена для експлуатації по зрівнянню з прототипом, також зменшилась на 3мм. Відповідно відомим у техніці рішенням запропоновані гальмові композиційні колодки можуть виготовлятись з сітчато-дротовим каркасом, або просто з дротовим каркасом без впресованої у тильну частину композиційного фрикційного елементу колодки перфорованої вигнутої сталевої полоси, та також одно та двохшаровими в залежності від завдань, які необхідно вирішувати для конкретного випадку застосування. Ресурс серійно виготовляємих в теперішній час гальмових композиційних колодок з сітчатодротовим каркасом із композиції ТИИР-300 відпо 7 відно вказаним технічним умовам складає 90200тис.км. Середній пробіг на 1мм товщини колодки складає 3,5тис.км Збільшення мінімальної товщини колодки, дозволеної для експлуатації, дозволить збільшити ресурс серійної гальмової колодки у середньому на 10тис.км або приблизно на 7%. Для сучасних, нових зносостійких композиційних гальмових колодок дане збільшення мінімальної товщини колодки, дозволеної для експлуатації на 3мм дозволить збільшити ресурс гальмових колодок до15тис.км та більше. При цьому досягаємий ресурс колодки із застосуванням зносостійких матеріалів забезпечує планову заміну колодок в умовах депо при проведенні планових робіт по технічному обслуговуванню та ремонту вагонів (тобто рівний міжремонтному пробігу вагонів). На Фіг.1, 2 та 3 зображен вигляд спереду, вигляд у плані та поперечний розріз А-А, пропонуємої гальмової колодки залізничного транспортного засобу. Гальмова колодка містить: 1 - дротовий каркас, який складається з двох з’єднаних між собою рамок - зовнішньої та внутрішньої; 2 - композиційний фрикційний елемент (на схемі зображен двохшаровий, але може бути одношаровим); 3 - центральна бобишка; 4 - допоміжні бобишки; 5 - паз із сторони робочої поверхні колодки (колодка може виготовлюватися і без пазу); 6 - отвір під чеку; 45308 8 На Фіг.4 та 5 представлен вид спереду та вид у плані пропонуємої гальмової колодки залізничного транспортного засобу з твердою вставкою. Гальмова колодка містить: 7 - тверду вставку, закріплену у дротовому каркасі, наприклад, способом защемлення; На Фіг.6 представлен загальний вид дротового каркасу. Виготовлення пропонуємих колодок може бути легко вироблено (проситься слово налагоджено) на діючому устаткуванні підприємстввиготовлювачів гальмових композиційних колодок та каркасів для них без принципового змінення існуючих технологій, але з рахунком додаткових даних по технології та устаткуванню, приведених у вищевказаних та інших патентах, відносящихся до колодок гальмових композиційних з твердими вставками. Виготовлення гальмових композиційних колодок для залізничного транспорту пропонуємої конструкції дозволить без збільшення коштовності колодок знизити мінімальну товщину колодки, дозволену для експлуатації, виключить пошкодження колес дротовим каркасом по зрівнянню з прототипом, а також підвищити стабільність ефективності гальмування з одночасовим відновленням поверхні катання колеса у процесі звичайного гальмування. Як наслідок, підвищується безпека експлуатації пересувного складу та забезпечується одержання прибутку залізницями за рахунок збільшення ресурсу гальмових колодок та колес. Збільшений ресурс пропонуємих конструкцій колодок при використанні сучасних зносостійких композицій забезпечить міжремонтний пробіг вагонів, що дозволить виконувати заміну колодок в умовах депо. 9 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 45308 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601