Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства

 

Полезная модель, относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозным колодкам, подвижного состава. Тормозная колодка содержит металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, отличающаяся тем, что в полимерном композиционном фрикционном элементе выполнены поперечные цилиндрические отверстия, в которых жестко установлены вставки цилиндрической формы из пиролитического графита, с анизотропией теплопроводности в продольном и поперечном направлении, и размещены на полимерном композиционном фрикционном элементе рядами вдоль тела колодки в шахматном порядке, а между полимерным композиционным фрикционным элементом и металлическим каркасом размещен слой клея с высокой тепловодностью. Вставки размещены в рядах с шагом от 9÷14 мм, выполнены диаметром 2÷4 мм, а площадь торцов цилиндрических вставок составляет 1,5÷2% от общей площади поверхности трения тормозной колодки. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных свойств тормозной колодки путем повышения теплопередачи из зоны трения «колесо-колодка» за счет использования анизотропных свойств пиролитического графита в отношении его теплопроводности в направлениях параллельно волокнам и перпендикулярно к ним. 4 п.ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к тормозам транспортных средств, в частности, к тормозным колодкам железнодорожного транспорта.

Известна тормозная колодка, включающая металлический каркас и зафиксированную на нем с помощью клея фрикционную накладку, масса клеевого слоя соотносится с массой фрикционной накладки как 1:100-1:150. Улучшение эксплуатационных характеристик в данном техническом решении достигается за счет повышения теплопередачи от фрикционной накладки к каркасу и снижение температуры клеевого слоя за счет относительного снижения массы клея по сравнению с массой фрикционной накладки. [патент РФ 2296253 МПК F16D 65/04, опуб. 27.03.2007, БИ 9, авторы Левит М.З. и др. Тормозная колодка].

Недостатком технического решения является малый отвод тепла из зоны трения «колесо-колодка».

Известна тормозная колодка железнодорожного подвижного состава, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из двух продольных слоев, имеющих различную теплопроводность, при этом слой, в котором размещен каркас колодки, имеет меньшую теплопроводность, массы полимерных композитов, из которых выполнены слои, выбраны из соотношения

где M1 - масса композита более теплопроводного слоя; M2 - масса композита менее теплопроводного слоя. Эксплуатационные свойства в данном техническом решении достигаются за счет снижения дисбаланса тепловых нагрузок колодки путем сбалансированного соотношения масс теплопроводного и менее теплопроводного слоев [патент РФ 2236969 МПК 7 B61H 7/02, F16D 69/02 опуб. 27.09.2004, БИ 27 авторы Исакова В.А. и др. Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава].

Недостатком данного устройства является низкий отвод тепла из зоны трения «колесо-колодка» в металлический каркас.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является улучшение эксплуатационных свойств тормозных колодок, за счет повышения теплопередачи из зоны трения в металлический каркас.

Технический результат достигается тем, что в тормозной колодке железнодорожного транспортного средства, содержащей металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, в последнем выполнены поперечные цилиндрические отверстия, в которых жестко установлены вставки цилиндрической формы из пиролитического графита, с анизотропией теплопроводности в продольном и поперечном направлении, и размещены на полимерном композиционном фрикционном элементе рядами вдоль тела колодки в шахматном порядке, а между полимерным композиционным фрикционным элементом и металлическим каркасом размещен слой клея с высокой тепловодностью, кроме того, вставки размещены в рядах с шагом от 9÷14 мм, выполнены диаметром 2÷4 мм, а площадь торцов цилиндрических вставок составляет 1,5÷2% от общей площади поверхности трения тормозной колодки.

Существенные признаки заявленной полезной модели состоят в том, что в колодку установлены цилиндрические вставки из пиролитического графита, которые проходят сквозь полимерный композиционный фрикционный элемент колодки, при этом торцы цилиндрических вставок выполнены в одной плоскости с рабочей поверхностью полимерного композиционного фрикционного элемента и по ним отводится в металлический каркас образовавшаяся из-за трения с колесом теплота.

На фиг.1 представлена тормозная колодка железнодорожного транспортного средства.

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства содержит 1 композиционный фрикционный элемент, 2 вставки цилиндрической формы из пиролитического графита, 3 клеевой слой, 4 металлический каркас, представляющий собой перфорированную металлическую полосу.

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.

При прижатии трущейся поверхности композиционного фрикционного элемента 1 к колесу кинетическая энергия вращения колеса переходит в тепловую энергию. Поверхность обода катания соприкасается в процессе трения с цилиндрическими вставками пиролитического графита 2. Теплопроводность у композиционного фрикционного элемента 1 невысокая по сравнению с цилиндрическими вставками пиролитического графита 2, поэтому теплопередача с поверхности трения «колесо-колодка» осуществляется при помощи цилиндрических вставок пиролитического графита 2. Так как цилиндрические вставки пиролитического графита 2 обладают анизотропией в отношении теплопроводности, то значительное количество теплоты будет отводиться в поперечном направлении вставок через их противоположные колесу концы. Незначительная часть теплоты рассеется во внутренней поверхности фрикционного элемента в поперечном направлении вставок через их цилиндрическую поверхность. Дальнейший теплоотвод от концов вставок осуществляется через клеевой слой 3 высокой теплопроводности в металлический каркас 4.

Количество теплоты через предлагаемую тормозную колодку относится к количеству теплоты через тормозную колодку такой же геометрии, но без графитовых вставок, как относится эквивалентный коэффициент теплопроводности предлагаемой тормозной колодки и коэффициент теплопроводности композиционной тормозной колодки:

где графит||=340 Вт/м·K - коэффициент теплопроводности графитовой вставки в продольном направлении; графит=2,2 Вт/м·K - коэффициент теплопроводности графитовой вставки в поперечном направлении; x - доля площади контакта графитовых вставок в общей площади контакта колодки с колесом.

Коэффициент трения, осредненный по площади для предлагаемой тормозной колодки с графитовыми вставками равен:

где тр.колодки=0,38 коэффициент трения композиционной колодки по данным (В.И.Изюмова и др. Фрикционные композиционные материалы нового поколения. Вагоны и вагонное хозяйство. 2(6) 2006 г. с.24-25); тр.граф=0,05 - коэффициент трения графитовой вставки.

При

Согласно расчетам, теплопередача из зоны трения в металлический каркас в предлагаемой тормозной колодке в 3-4 раза выше по сравнению с имеющимися аналогом и прототипом при незначительном снижении (на 1,2-1,6%) коэффициента трения.

Проведенные авторами расчеты показали, что при выбранном диаметре цилиндрических вставок 2 мм шаг их расстановки по площади рабочей поверхности колодки целесообразно устанавливать до 9 мм, а при диаметре вставки 4 мм до 14 мм, при этом число цилиндрических вставок составит от 160 до 30 штук соответственно, при этом цилиндрические вставки устанавливаются в шахматном порядке, что обеспечит более равномерный отвод тепла с поверхности трения.

Таким образом, повышение теплопередачи от зоны трения в металлический каркас в предлагаемой тормозной колодке с графитовыми вставками достигается при незначительном снижении коэффициента трения, что улучшает эксплуатационные свойства тормозной колодки.

1. Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, содержащая металлический каркас, полимерный композиционный фрикционный элемент, отличающаяся тем, что в полимерном композиционном фрикционном элементе выполнены поперечные цилиндрические отверстия, в которых жестко установлены вставки цилиндрической формы из пиролитического графита, с анизотропией теплопроводности в продольном и поперечном направлении, и размещены на полимерном композиционном фрикционном элементе рядами вдоль тела колодки в шахматном порядке, а между полимерным композиционным фрикционным элементом и металлическим каркасом размещен слой клея с высокой тепловодностью.

2. Тормозная колодка по п.1, отличающаяся тем, что вставки размещены в рядах с шагом от 9÷14 мм.

3. Тормозная колодка по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены диаметром 2÷4 мм.

4. Тормозная колодка по п.1, отличающаяся тем, что площадь торцов вставок составляет 1,5÷2% от общей площади поверхности трения колодок.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к конструкции колес

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к фрикционным тормозным накладкам в комплекте с заклепками, используемым в барабанных тормозных механизмах колес транспортных средств

Изобретение относится к различным не содержащим меди фрикционным изделиям, например, тормозным колодкам и накладкам автомобилей (мазда, хонда, мерседес, ауди, шкода, мицубиси, ниссан), тракторов и др.

Полезная модель относится к области управления дорожной сигнализацией
Наверх