ЧУГУННАЯ ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА Российский патент 1995 года по МПК B22D19/02 F16D65/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на железнодорожном транспорте для торможения подвижного состава железнодорожного транспорта.

Известны тормозные колодки из композиционных материалов, серых, высокопрочных, частично графитизированных и высокофосфористых чугунов с установленными спинками из листовой стали, армированные в объеме чугуна стальным каркасом, из чугуна с отбеленными концами и др. (Авт.св. СССР N 1275051, кл. C 21 D 5/04, авт.св. СССР N 1196126, кл. B 22 D 19/02 и др.).

Использование в конструкции колодки спинки из листовой стали и арматуры, повышающих прочность колодки, позволило использовать для изготовления колодок чугуны невысокой прочности и хрупкие, но с хорошими фрикционными характеристиками.

Сложности в изготовлении колодок из высокофосфористого чугуна обусловлены необходимостью объемного армирования, из частично графитизированного чугуна необходимостью термической обработки. Хотя колодки из частично графитизированного чугуна (НВ 260-320) характеризуются высокой износостойкостью из-за сложности в реализации их технологии изготовления (термической обработки), эти колодки не находят должного применения. Колодки из серого чугуна с отбелом чугуна концов колодок повышают износ бондажей (колес).

Наиболее близкой к предлагаемой является гребневая колодка с твердыми вставками из белого чугуна (ТУ 32-ЦТВР-453-78).

Конструкция этой колодки состоит из спинки из листовой стали, тела колодки из серого чугуна и твердых вставок из белого чугуна, занимающих около 20% трущейся поверхности колодки.

Недостатками этой колодки являются повышенный износ бондажей колес вставками из белого чугуна и необходимость изготовления этих вставок (12 шт. на одну профильную локомотивную колодку). Повышенный износ бандажа при трении с колодкой этой конструкции объясняется тем, что при более интенсивном износе серого чугуна тела колодки (НВ<240), чем вставки из белого чугуна (НВ ≈ 400), последние выступают над трущейся поверхностью тела колодки и способствуют микросрезу металла бандажа. Этому способствует в ряде случаев и формирование более мягкого серого чугуна (с точечным графитом междендритного расположения) возле вставки. Если чугун возле вставки отбеливается, то в нем образуются трещины. По этой причине ограничены объем и величина вставок, но увеличено их количество на одну колодку (12 шт.).

Сущность изобретения заключается в том, что рабочая поверхность тормозной колодки выполнена из участков серого, половинчатого и белого чугунов, повторяющихся по длине колодки, причем участки половинчатого чугуна расположены внутри серого, а белого внутри половинчатого так, что концы колодки выполнены из серого чугуна.

По длине колодки таких повторений может быть несколько. Допускается отсутствие участков одного из чугунов (серого или белого) при условии, что крайние участки у торцов колодки должны быть выполнены из чугуна более мягкого, чем глубина лежащего слоя чугуна.

На фиг.1 изображена чугунная тормозная колодка; на фиг.2 вид А на фиг.1.

На фиг.1 и 2 показаны участок 1 серого чугуна, участок 2 половинчатого, участок 3 белого чугуна и каркас-спинка 4 из листовой стали.

Участки серого и половинчатого чугунов с твердостью меньше 300 НВ обеспечивают колодке стабильный и необходимой величины коэффициент трения, а участки половинчатого и белого чугунов (НВ>300) обеспечивают колодке повышенную износостойкость.

В этой конструкции колодки участки серого, половинчатого и белого чугунов характеризуются плавным переходом одного в другой (серого в белый) по структуре и твердости (от ≈ 200 НВ до ≈ 400 НВ).

Соотношения площадей трущейся части колодки участков белого половинчатого и серого чугунов могут составлять (0-30):(10-70):(10-90)% В процессе работы колодки и ее износа доля участков серого чугуна увеличивается, доля участков половинчатого и белого чугунов уменьшается. Глубина залегания участков белого чугуна составляет от 20 до 70% толщины колодки.

При трении износ тела колодки с таким характером распределения участков чугунов с плавным переходом по твердости чугуна вдоль длины трущейся поверхности колодки обеспечивает меньший износ контртела (бандажа, колес), так как в этой колодке нет острых выступов белого чугуна, способствующих микросрезам материала контртела.

Формирование тормозной колодки из участков из серого, половинчатого и белого чугунов осуществляют, например, в литейной форме при его кристаллизации путем охлаждения чугуна с различной скоростью установкой холодильников на отдельных участках трущейся поверхности тормозной колодки.

На фиг.1 приведена конструкция чугунной тормозной колодки, по соотношению толщины тела колодки и ее длины близкая к секционной тормозной колодке локомотивов типа ЧС. Трущаяся поверхность тормозной колодки состоит из двух участков 3 белого чугуна, четырех участков 2 из частичного графитизированного чугуна и трех участков 1 из серого. Ускоренный теплоотвод при кристаллизации чугуна в песчаноглинистой форме установкой холодильника проводился на двух участках формы. При изготовлении чугунных тормозных колодок большей длины таких участков ускоренного охлаждения может быть три или более.

При работе и износе колодки ее толщина уменьшается, соотношение твердого и хрупкого белого чугуна и мягкого и более пластичного серого чугуна изменяется. При допустимой толщине износа колодки (≈ 75% от исходной толщины) ее остаток состоит в основном из серого чугуна и спинки 4 из стального листа, что обеспечивает ее стойкость против хрупкого разрушения и поломки.

Технико-экономическая эффективность использования предлагаемой чугунной тормозной колодки обусловлена повышением износостойкости и долговечности бандажа и колеса, работающего в паре с этой колодкой.

Использование: на железнодорожном транспорте для торможения подвижного состава. Сущность изобретения: чугунная тормозная колодка состоит из каркаса-спинки, расположенной на нерабочей поверхности, и тела, на рабочей поверхности которого расположены чередующиеся по длине колодки участки серого, белого и половинчатого чугунов, причем концы колодки выполнены из серого чугуна, а участки белого расположены внутри половинчатого. 2 ил.

ЧУГУННАЯ ТОРМОЗНАЯ КОЛОДКА, содержащая каркас-спинку, расположенную на нерабочей поверхности, и тело на рабочей поверхности, состоящее из чередующихся по длине колодки участков серого и белого чугуна, отличающаяся тем, что на рабочей поверхности дополнительно расположены участки из половинчатого чугуна, причем концы колодки выполнены из серого чугуна, а участки белого чугуна расположены внутри половинчатого.