ТОРМОЗНОЙ БАШМАК ДИСКОВОГО ТОРМОЗА СКОРОСТНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Российский патент 2001 года по МПК F16D65/847 B61H5/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно к тормозным башмакам дискового тормоза скоростного подвижного состава.

Тормоза являются основным средством для обеспечения безопасности движения поездов и с их помощью производится регулирование скорости поезда на маршруте и при служебных и аварийных остановках.

Как известно, в таких случаях для гашения скорости основным видом является фрикционное (механическое) торможение, а торможение скоростного подвижного состава (свыше 160 км/час) производиться с помощью дискового тормоза.

Такой фрикционный дисковый тормоз создает тормозной момент, приложенный к колесной паре, посредством тормозного диска (дисков), жестко установленного на оси колеса, и тормозных башмаков, который направлен навстречу направлению вращения колес подвижного состава.

Сила нажатия на тормозные башмаки осуществляется за счет давления сжатого воздуха на поршень в тормозном цилиндре, который через систему промежуточных рычагов передается тормозным башмакам.

Таким образом, тормозные башмаки являются совершенно необходимыми и весьма ответственным элементом дискового тормоза.

К известным аналогам относятся тормозные башмаки (см. к примеру: учебное пособие "Дисковый тормоз", составленное авторами: Т.Е. Малий и А.М. Ножевников, изд. "Всесоюзного заочного института инженеров железнодорожного транспорта МПС", Москва, 1962 г., стр. 17, рис.8).

Известный тормозной башмак состоит из корпуса стальной литой конструкции с ребрами жесткости и проушинами (для установки спаренных рычагов тормоза), в которых выполнены соосные отверстия под вертикальный валик с резьбой, который в свою очередь имеет в верхней части П-образную проушину с отверстиями (для шарнирного соединения с вертикальной подвеской). Со стороны тормозной поверхности башмаков установлена фрикционная тормозная колодка с отверстиями для крепления, которая выполнена из композиционного материала.

Основными недостатками таких тормозных башмаков являются:
а) крепление фрикционных тормозных накладок производиться через 12^ть отверстий в них, что снижает прочность накладки и уменьшает ее тормозную поверхность;
б) неравномерный износ по ширине накладки, так как линейная скорость в отдельных частях площади накладки различна;
в) неодинаковая величина удельной силы нажатия на накладку при торможении;
г) недостаточная теплостойкость.

К известным аналогам относятся и тормозные башмаки для высокоскоростного движения фирмы ФРГ "Wolman und Co" (см. вышеприведенное учебное пособие "Дисковый тормоз", стр. 18), где для фрикционных тормозных накладок разработан и используется специальный фрикционный материал, имеющий в своем составе: 62% - меди, 7% - олова, 12% - свинца, 8% - железа, 7% - углерода (в виде графита) и 4% - окиси кремния.

Теплостойкость этого материала очень высока и достигает 600-800^oC, причем этот материал обладает высокой износоустойчивостью.

Однако к вышеперечисленным недостаткам аналога (см. выше) пункты: "а", "б", "в" еще добавляются следующие:
д) большая дороговизна приведенного материала;
е) нарушение экологии, поскольку при работе тормозные накладки из этого материала, истираясь в мелкодисперсную пыль, рассеивают в окружающее пространство такие тяжелые металлы, как медь, олово, свинец и железо.

Наиболее близким по своей технической сути к предлагаемому техническому решению являются тормозные башмаки подвижного состава с тормозными накладками, выполненными из композиционного материала 6КВ-10 или 5-6-60 (см. книгу "Автоматические тормоза", авторы: В. И. Крылов и др., изд. "Транспорт", Москва, 1973 г., стр. 173, рис. "Башмак с тормозной накладкой").

В указанном башмаке с тормозной накладкой каждая накладка (с нерабочей стороны) имеет конусообразный тыльник (выступ), в поперечном сечении в виде "ласточкина хвоста", который при установке входит в такой же паз корпуса башмака, а затем фиксируется держателем с двумя болтами и плоской стопорной шайбой от самоотвинчивания болтов.

Такое крепление тормозной накладки не нарушает ее тормозную поверхность и прочность, а также удобно в эксплуатации (при замене накладок) и весьма надежно.

К недостаткам такого тормозного башмака относится недостаточно высокая теплостойкость тормозных накладок для скоростного подвижного состава, что ограничивает эффективность торможения и ведет к быстрому тепловому разрушению тормозных накладок.

Кроме этого, сохраняется неравномерность износа по ширине накладки и неодинаковая величина удельной силы нажатия при торможении, усугубляет износ и ведет к форсированному выходу тормозных накладок из строя, т.е. к снижению их долговечности и, как следствие, к частой замене их при эксплуатации.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение долговечности тормозных накладок и, следовательно, повышение надежности работы тормозных башмаков.

Таким образом, в результате предполагаемое изобретение должно:
ж) предохранять от теплового разрушения тормозные накладки при торможении и тем самым увеличивать их долговечность;
з) увеличивать надежность работы тормозных башмаков.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит корпус, с одной стороны которого имеются ребра жесткости и проушины со сквозными соосными отверстиями, а с другой стороны - вертикальный конический паз с входящей в него своим выступом тормозной накладкой, имеющей форму кольцевого сектора, которая фиксируется держателем и крепящими элементами, причем корпус со стороны ребер жесткости имеет бобышки со сквозными отверстиями, бобышки расположены вдоль большего радиуса тормозной накладки, в отверстиях жестко установлены своими испарительными торцами заподлицо с плоской поверхностью корпуса Г-образные тепловые трубки в виде термосифонов, а наружные конденсирующие свободные концы указанных тепловых трубок расположены вертикально, вдоль оси сквозных соосных отверстий проушин корпуса.

Новизна предлагаемого изобретения состоит в том, что благодаря наличию в корпусе тормозного башмака тепловых трубок и их расположению, производиться интенсивный отбор тепла при торможении от тормозных накладок и рассеивает его в окружающем пространстве.

Сущность отличий заключается в том, что благодаря наличию указанных тепловых трубок в корпусе тормозного башмака и их расположения, появляется новое свойство - увеличивается долговечность и надежность работы тормозных накладок при эксплуатации.

Указанные свойства позволяют производить эффективное и надежное торможение при больших скоростях подвижного состава, а также обеспечивают сокращение тормозного пути подвижного состава при остановке.

К технико-экономическим преимуществам предлагаемого технического решения относятся следующие:
- защита от теплового разрушения тормозных накладок при интенсивном и длительном торможении;
- увеличение срока службы тормозных колодок, т.е. увеличение их долговечности;
- увеличение надежности работы тормозных башмаков;
- уменьшение времени на обслуживание при эксплуатации тормозных башмаков;
- сокращение тормозного пути подвижного состава при торможении.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показан предлагаемый тормозной башмак со стороны тормозной накладки;
на фиг. 2 показан тормозной башмак на виде сбоку (слева);
на фиг. 3 показан тормозной башмак со стороны проушин и ребер жесткости;
на фиг. 4 показан тормозной башмак сверху, в поперечном сечении по А-А.

На чертежах буквами обозначены:
B - ширина тормозного башмака;
R - радиус большей окружности тормозной накладки;
r₁ - радиус меньшей окружности тормозной накладки;
r₂ - радиус изгиба тепловой трубки;
α- центральный угол тормозной накладки;
x-x - вертикальная продольная ось тормозного башмака.

Предлагаемый тормозной башмак дискового тормоза скоростного подвижного состава (см. фиг. 1; 2; 3 и 4) содержит корпус 1 с ребрами жесткости 2, бобышками 3 и проушинами 4 со сквозными соосными отверстиями.

Бобышки 3 имеют сквозные отверстия в корпусе 1, в которых жестко установлены (к примеру, с помощью пропайки твердым припоем) заподлицо с плоской поверхностью корпуса 1 испарительные концы 5, к примеру, простейших гладкостенных тепловых трубок 6 (термосифонов), которые имеют Г-образную форму, т. е. изогнуты на угол, примерно, 90^o по радиусу округления (изгиба) r₂.

Бобышки 3 с тепловыми трубками 6 расположены в корпусе 1 вдоль большего радиуса тормозной накладки 7, т. е. в месте наибольшей окружной скорости тормозного диска при торможении.

Все тепловые трубки 6 своими свободными концами 8 (т.е. конденсирующей частью) вынесены за пределы корпуса 1 тормозного башмака и ориентированы вертикально (т. е. вдоль вертикальной оси проушины 4 по оси x-x тормозного башмака). При этом свободные концы 8 (конденсирующая часть) тепловых трубок 6, при необходимости, могут иметь оребренную наружную поверхность с пластинчатым, проволочным или др. типом оребрения.

Со стороны обратной ребрам жесткости 2 корпус 1, как и в известном решении, имеет вертикальный конический паз 9, выполненный в сечении в виде "ласточкина хвоста". А тормозная накладка 7 имеет такой же конический вертикальный тыльник 10 (выступ), также в виде такого же "ласточкиного хвоста" в сечении, который при сборке с корпусом 1 входит в паз 9 и фиксируется держателем 11, который затем крепиться в нижней части корпуса 1 болтами 12 с плоской отгибной стопорной шайбой 13.

Тормозная накладка 7 представляет собой в плане как бы кольцевой сектор с углом α 80 ... 90^o, с большим радиусом R и меньшим радиусом r₁ и может быть выполнена, к примеру, из известного композиционного материала 6КВ-10 или 5-6-60. (Возможно применение и др. более теплостойких материалов).

При установке тормозной башмак шарнирно соединяется спаренными рычагами (на чертеже не показаны) через проушины 4 корпуса 1 при помощи шарнирного вертикального валика (на чертеже также не показан).

Поскольку тормозной диск (колесо) тормозится одновременно с двух противоположных сторон, т.е. тормозное устройство выполнено в виде "зеркально" расположенных относительно друг друга тормозных башмаков.

При работе (т.е. в момент торможения) спаренные рычаги тормоза прижимают тормозной башмак фрикционной накладкой 7 к вращающемуся тормозному диску колесной пары, в результате чего создается сила трения между тормозным башмаком и диском, которая и производит торможение колесной пары подвижного состава.

При торможении контактная поверхность тормозной фрикционной накладки 7 сильно разогревается, распространяя тепло на всю тормозную накладку, но это тепло интенсивно отводиться посредством тепловых трубок 6, которые отсасывают его от всей поверхности тормозной накладки 7.

Наружные, свободные концы 8 (т.е. конденсирующая часть) тепловых трубок 6 омывается встречным потоком воздуха, отдавая свое тепло в окружающее пространство.

Таким образом, тормозная накладка 7 при работе охлаждается с двух сторон: частично со стороны вращающегося диска, который имеет специальные внутренние ребра для охлаждения воздухом, а с обратной стороны - тепловыми трубками 6 в корпусе 1 тормозного башмака.

Такое двухстороннее охлаждение значительно снижает температуру нагрева тормозной накладки 7, не позволяя перегреваться выше допустимого предела. Тем самым увеличивает ее долговечность и надежность в работе при торможении скоростного подвижного состава.

Сами же тепловые трубки 6 после установки не требуют никакого дополнительного обслуживания и надежно работают в любых условиях.

Наиболее рационально использовать предлагаемое техническое решение по своему прямому назначению, т.е. в качестве тормозных башмаков дискового тормоза скоростного подвижного состава.

Реализация предложенного технического решения с учетом его преимуществ не требует существенных затрат и позволяет решить проблему эффективного торможения скоростным подвижным составом, что дает определенный технический и экономический эффект.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к тормозным башмакам скоростного подвижного состава. Тормозной башмак содержит корпус, с одной стороны которого имеются ребра жесткости и проушины со сквозными соосными отверстиями, а с другой стороны - вертикальный конический паз с входящей в него своим выступом тормозной накладкой, имеющей форму кольцевого сектора, которая фиксируется держателем и крепящими элементами. Новое заключается в том, что корпус со стороны ребер жесткости имеет бобышки со сквозными отверстиями. Бобышки расположены вдоль большего радиуса тормозной накладки. В бобышках жестко установлены Г-образные тепловые трубки в виде термосифонов. Наружные конденсирующие свободные концы указанных тепловых трубок расположены вертикально вдоль оси сквозных соосных отверстий проушин корпуса. Техническим результатом является увеличение долговечности тормозных накладок и, следовательно, повышение надежности в работе тормозных башмаков. 4 ил.

Тормозной башмак дискового тормоза скоростного подвижного состава, содержащий корпус, с одной стороны которого имеются ребра жесткости и проушины со сквозными отверстиями, а с другой стороны - вертикальный конический паз с входящей в него своим выступом тормозной накладкой, имеющей форму кольцевого сектора, которая фиксируется держателем и крепящими элементами, отличающийся тем, что корпус со стороны ребер жесткости имеет бобышки со сквозными отверстиями, бобышки расположены вдоль большего радиуса тормозной накладки, в отверстиях жестко установлены своими испарительными торцами заподлицо с плоской поверхностью корпуса Г-образные тепловые трубки в виде термосифонов, а наружные конденсирующие свободные концы указанных тепловых трубок расположены вертикально вдоль оси сквозных соосных отверстий проушин корпуса.