Залізнична гальмівна колодка з посиленою боковиною

Реферат: Формована гальмівна колодка, виконана з фрикційного матеріалу, з металевою опорою або без неї. Вздовж щонайменше частини щонайменше однієї бічної поверхні вміщується шар армованого волокном матеріалу. UA 99253 C2 (12) UA 99253 C2 UA 99253 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Залізничні вагони встановлені і котяться на стальних колесах. Ободи на зовнішній периферії коліс котяться по стальних рейках. До гальмівних пристроїв залізничних вагонів належать гальмівні колодки, які входять у фрикційну взаємодію з ободами коліс. Гальмівні колодки спираються на гальмівні головки, які, в свою чергу, спираються на гальмівну важільну передачу, що складається з системи важелів і пневматичного циліндра. Гальмівні колодки складаються з різних матеріалів, які вибирають в залежності від їх фрикційних характеристик і впливу на термін зносу ободів коліс. Багато які гальмівні колодки представлені поєднанням матеріалів, що мають різні характеристики. У типових композитних гальмівних колодках матеріали з фрикційними характеристиками, що розрізнюються, притискаються до обода колеса під час гальмування. Цього можна досягнути шляхом вміщення вставок з різних матеріалів у фрикційну поверхню колодки, що складається з основного, утворюючого гальмівну колодку, матеріалу. Стандартні залізничні гальмівні колодки в Північній Америці виробляють з металевими опорними пластинами, призначеними для підтримки фрикційного матеріалу і для приєднання і утримання гальмівних колодок з гальмовими головками. У всьому світі гальмівні колодки виробляють без металевих опорних пластин, і вони звичайно включають в себе скелетну дротяну раму. Один з видів залізничної гальмівної колодки включає також в себе металеву вставку, міцно прикріплену за допомогою зварювання до металевої опорної пластини до формування, наприклад, шляхом відливання, гальмівної колодки на опорній пластині. Див. патент США №6241058, названий "Brake Shoe with Insert Bonded to Backing Plate" [Гальмівна колодка з вставкою, скріпленою з опорною пластиною). Останнім часом були представлені металеві вставки, вставлені в гальмівні колодки без металевих опор, як описано в заявці PCT/US2007/069854, озаглавленій "Railway Brake Shoe" (Залізнична гальмівна колодка]. Фрикційний матеріал гальмівної колодки часто містить суміш абразивних матеріалів, органічних і неорганічних наповнювачів і смол. Металева вставка може бути підібрана таким чином, щоб забезпечити сприятливий вплив на поверхню котіння колеса. Армовані волокном пружні опорні шари між фрикційним матеріалом і металевими опорними пластинами запропоновані для ослаблення шуму. Див. патент США №4371631, названий "Backing Plate Composition for Brake Shoes" (Склад гальмівної пластини для гальмівних колодок). Згідно з даним винаходом, перевага полягає в застосуванні конструкційного посилення бічних шарів гальмівної колодки з метою зменшити утворення і поширення тріщин. Гальмівні колодки мають фрикційну поверхню, яка під час гальмування утримує опуклу поверхню котіння залізничного колеса. Поверхня котіння колеса є поверхнею обертання, яка може бути опукло-конічною поверхнею або комбінацією опукло-конічної і циліндричної поверхонь або інших поверхонь обертання. Поверхня гальмівної колодки представлена угнутою поверхнею обертання, яка з'єднується з частиною опуклої поверхні колеса. Ці поверхні обертання окреслюються твірною (необов'язково прямою лінією), що обертається навколо осі, обмеженої віссю колеса. Таким чином, фрикційна поверхня гальмівної колодки має загалом аксіальну і кругову протяжність, а гальмівна колодка має радіальну товщину у напрямі від фрикційної поверхні. Ознаки гальмівних колодок, згідно з різними варіантами реалізації даного винаходу, будуть описані тут з посиланням загалом на аксіальний, круговий і радіальний напрями. Коротко, згідно з одним з варіантів реалізації даного винаходу, пропонується гальмівна колодка з металевою основою або без неї. Гальмівна колодка обмежена фрикційною поверхнею для підтримки ободів коліс і радіально протилежною задньою поверхнею, що розміщується в контакті і прикріплюється до гальмівної головки і двох бічних поверхонь, що проходять між фрикційною поверхнею і задньою поверхнею. Гальмівна колодка має металеву вставку, що складається з двох розділених проміжком тіл з лицьовими поверхнями, які лежать на фрикційній поверхні гальмівної колодки. Розділені проміжком тіла відходять радіально від фрикційної поверхні і у напрямі до задньої поверхні гальмівної колодки. Гальмівна колодка складається з формованого фрикційного матеріалу, що складається з суміші абразивних матеріалів, наповнювачів і смоли. Вздовж щонайменше частини щонайменше однієї бічної поверхні, прилеглої до розділених проміжком тіл металевої вставки є шар армованого волокном матеріалу. Армованим волокном матеріалом може бути формований фрикційний матеріал, армований волокнами. Згідно з даним винаходом боковини гальмівної колодки зміцнюють з метою зменшення кількості тріщин, викликаних термічними або механічними напруженнями під час гальмування, шляхом додання волокна/композитного матеріалу до боковин гальмівних колодок в процесі формування. Під час процесу формування тепло і тиск викликає формування 1 UA 99253 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 волокна/композитного матеріалу як єдиного цілого і його приставання до фрикційного матеріалу, створюючого основну масу гальмівної колодки, з яким він сумісний. При використанні в гальмівних колодках, що мають металеві вставки і будучи розташовані поруч з металевими вставками, армовані шари по бічних поверхнях виявляються особливо ефективними для запобігання утворенню і поширенню тріщин між формованим фрикційним матеріалом і металевими вставками. Переважно волокнистий матеріал може містити тканий або прострочений матеріал або скловолокно, арамідні волокна, бавовняне волокно і т.д., просочені фенольною або іншою смолою. Склад армованих шарів повинен бути вибраний таким чином, щоб армовані шари зношувалися по суті з тією ж швидкістю, що і масовий фрикційний склад. Інші ознаки і інші цілі і переваги стануть очевидними з наступного детального опису переважних варіантів реалізації, зробленого з посиланням на креслення, на яких: на фіг. 1, 2 і 3 показані задній, бічний і фрикційний передній вигляди гальмівної колодки з металевою вставкою; на фіг. 4 показаний загальний вигляд гальмівної колодки з не повним бічним армованим шаром; і на фіг. 5 показаний загальний вигляд гальмівної колодки з повним бічним армуючим шаром. Призначення композиційної залізничної гальмівної колодки полягає в створенні гальмового зусилля в формі тертя, що створює гальмуюче зусилля на поверхнях котіння коліс залізничного вагона. Як показано на фіг. 1-5, гальмівна колодка представлена структурою, що складається звичайно з дугоподібного блоку, забезпеченого однією фрикційною поверхнею 12, прилеглою до кола колеса, і радіально відділеною від неї задньою поверхнею 14, яка повинна встановлюватися на опорному елементі гальмівної системи, який прикладає зусилля до гальмівної колодки під час гальмування. Між фрикційною поверхнею 12 і задньою поверхнею 14 розташовуються бічні поверхні 16. Гальмівна колодка може включати в себе металеву опорну пластину, вміщену на задній поверхні або вбудовану в неї з метою прикріплення до опорного елемента гальмівної системи. Гальмівна колодка може включати в себе металеві вставки 10 і 11, які виступають крізь шар композиційного матеріалу для поліпшення стійкості до зношування або необхідного стану поверхні колеса, і/або для поліпшення зчеплення при котінні між колесом вагона і рейками. Завдяки декільком чинникам в різних визначених місцях структури гальмівної колодки розвиваються напруження, які можуть спричинити розтріскування або поломку структури гальмівної колодки в процесі використання. До цих чинників можуть належати наступні: а) криволінійна форма гальмівної колодки; b) неоднорідність між композитом і металевою вставкою або металевою опорною пластиною; с) великі нормальні сили притиснення і тангенціальні сили, виникаючі під час гальмування; d) циклічне вібрування і ударні навантаження під час гальмування; е) нерівномірне сполучення фрикційної поверхні гальмівної колодки і колеса; і f) неоднорідний розподіл зусиль в зв'язку з нерівномірним сполученням між задньою поверхнею гальмівної колодки і опорним елементом гальмівної системи. Тріщини в спинці гальмівної колодки, які розвиваються через різні види напружень, можуть бути сферичними або вони можуть створювати різні проблеми техніки безпеки, які можуть послужити причиною поломки і втрати функціональних можливостей. Перевагою даного винаходу є зниження імовірності поломки і втрати функціональних можливостей шляхом армування бічного поверхневого шару структури гальмівної колодки. В одному варіанті реалізації згідно з даним винаходом бічні армовані шари підготовлюються до формування гальмівної колодки. Армовані шари складаються з пружного композитного матеріалу, який містить в собі один або декілька шарів армуючого волокна і сумісний з масовим складом гальмового матеріалу гальмівної колодки. Армовані шари виконані як одне ціле з блоком гальма за рахунок розміщення армуючих шарів в прес-формі перед формуванням блоку гальма. Згідно з іншим варіантом реалізації, листи волокнистого матеріалу, що просочився смолою, можуть бути скріплені з бічною поверхнею гальмівної колодки або в процесі формування гальмівної колодки, або після нього. Після опису винаходу в подробицях і відповідно до вимог патентного законодавства в наведеній нижче формулі винаходу викладаються положення, які потребують захисту у вигляді патенту на винахід. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Формована гальмівна колодка, виконана з фрикційного матеріалу, з металевою основою або без неї, причому вказана гальмівна колодка обмежена фрикційною поверхнею для притиснення 2 UA 99253 C2 5 10 15 до обода колеса і радіально протилежною задньою поверхнею, що розміщується в контакті і прикріплюється до гальмівної головки і бічних поверхонь, що проходять між фрикційною поверхнею і задньою поверхнею, яка відрізняється тим, що вздовж щонайменше частини щонайменше однієї бічної поверхні є шар армованого волокном матеріалу. 2. Формована гальмівна колодка, виконана з фрикційного матеріалу, з металевою основою або без неї, причому вказана гальмівна колодка обмежена фрикційною поверхнею для притиснення до обода колеса і радіально протилежною задньою поверхнею, що розміщується в контакті і прикріплюється до гальмівної головки і бічних поверхонь, що проходять між фрикційною поверхнею і задньою поверхнею, причому вказана гальмівна колодка містить металеву вставку, що має поверхні, лежачі на фрикційній поверхні гальмівної колодки, і вказана вставка проходить радіально від фрикційної поверхні, яка відрізняється тим, що вздовж щонайменше частини щонайменше однієї бічної поверхні є шар армованого волокном матеріалу. 3. Формована гальмівна колодка за п. 1 або 2, в якій матеріал волокна може містити тканий або прострочений матеріал або скловолокно, арамідні волокна, бавовняне волокно і т.д., просочені фенольною або іншою смолою. 4. Формована гальмівна колодка за п. 2, в якій склад армованих шарів вибраний таким чином, щоб армовані шари зношувалися по суті з тією ж швидкістю, що і фрикційний склад. 3 UA 99253 C2 4 UA 99253 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5