Изобретение относится к области машиностроения, а именно к втулкам с рабочей поверхностью скольжения рычажной тормозной системы рельсового транспорта, например пассажирского и грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена.
Известна опора скольжения, выполненная в форме сплошной втулки с рабочей поверхностью скольжения (см., например, патент РФ №2007634, МПК F16С 29/02, 1994 г.).
Однако известная опора скольжения при своем использовании имеет следующие недостатки:
- недостаточный срок службы из-за высокого суммарного износа в паре трения,
- повышенную интенсивность линейного изнашивания внутреннего рабочего слоя скольжения при трении по стальной паре (5×10-5 мкм/км),
- низкий предел прочности при сжатии (менее 100 МПа),
- недостаточную ударную вязкость (20-24 кДж/м)
Задача изобретения - создание втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта.
Техническим результатом является возможность повышения срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта за счет снижения суммарного износа в паре трения по стали, снижение интенсивности линейного изнашивания, повышения предела прочности при сжатии и ударной вязкости при сохранении устойчивости к расслоению.
Технический результат достигается в предложенной втулке рычажной тормозной системы рельсового транспорта сочетанием компонентов использованных для изготовления двухслойной втулки композиционных материалов, а также количественным соотношением входящих в них компонентов.
Предложенная втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта с внутренней рабочей поверхностью скольжения выполнена двухслойной из полимерных композиционных материалов и состоит из внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя, при этом внутренний рабочий слой скольжения выполнен из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна, причем содержание полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном выбрано от 20 до 70 мас.ч., в качестве порошкового наполнителя - оксид кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размерами частиц от 3 до 10000 нм, в качестве адгезива - поливинил-ацетат и/или поливинилбутираль, в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, а также в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, при следующем количественном содержании компонентов, мас.ч.:
при этом наружный демпфирующий слой выполнен из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя хлопчатобумажное волокно, в качестве порошкового наполнителя - нитрильный каучук с размером частиц от 2 до 100 мкм, в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль, в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, а также в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, при следующем количественном содержании компонентов, мас.ч.:
При этом полиоксадиазольное и хлопчатобумажное волокна внутреннего рабочего слоя скольжения используют в виде нити, рубленой нити, а также рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, при этом длина рубленой нити полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 2 до 42 мм, а площадь кусочков рубленой ткани из полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 0,6 см2 до 16 см2. При этом хлопчатобумажное волокно наружного демпфирующего слоя используют в виде нити, рубленой нити, а также рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, при этом длина рубленой нити выбрана от 2 до 42 мм, а площадь кусочков рубленой ткани из хлопчатобумажного волокна выбрана от 0,6 см2 до 16 см2. При этом в композиционном материале внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя содержание поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем выбрано от 30 до 70 мас.ч. При этом содержание в композиционном материале внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя новолачной формы фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в ее смеси с резольной формой этих же смол выбрано от 30 до 70 мас.ч., причем при использовании новолачных форм фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента дополнительно используют гексаметилентетрамин (уротропин) в количестве 9-20 мас.ч. от содержания смолы. При этом содержание в композиционном материале внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция выбрано от 30 до 70 мас.ч. При этом толщина наружного демпфирующего слоя втулки выбрана равной 0,2-0,5 от толщины внутреннего рабочего слоя скольжения.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенную втулку рычажной тормозной системы рельсового транспорта, отличительными являются:
- выполнение втулки двухслойной из полимерного композиционного материала, состоящей из внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя,
- выполнение внутреннего рабочего слоя скольжения из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна, причем содержание полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном выбрано от 20 до 70 мас.ч., в качестве порошкового наполнителя - оксид кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размерами частиц от 3 до 10000 нм, в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль, в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, а также в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, при следующем количественном содержании компонентов, мас.ч.:
- выполнение наружного демпфирующего слоя из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя хлопчатобумажное волокно, в качестве порошкового наполнителя - нитрильный каучук с размером частиц от 2 до 100 мкм, в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль, в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, а также в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, при следующем количественном содержании компонентов, мас.ч.:
- использование полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна внутреннего рабочего слоя скольжения в виде нити, рубленой нити, а также рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, при этом длина рубленой нити полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 2 до 42 мм, а площадь кусочков рубленой ткани из полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 0,6 см2 до 16 см2,
- использование хлопчатобумажного волокна наружного демпфирующего слоя в виде нити, рубленой нити, а также рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, при этом длина рубленой нити выбрана от 2 до 42 мм, а площадь кусочков рубленой ткани из хлопчатобумажного волокна выбрана от 0,6 см2 до 16 см2,
- содержание в композиционном материале внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем выбрано от 30 до 70 мас.ч.,
- содержание в композиционном материале внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя новолачной формы фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в ее смеси с резольной формой этих же смол выбрано от 30 до 70 мас.ч., причем при использовании новолачных форм фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента дополнительно используют гексаметилентетрамин (уротропин) в количестве 9-20 мас.ч. от содержания смолы,
- содержание в композиционном материале внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция выбрано от 30 до 70 мас.ч.,
- выбор толщины наружного демпфирующего слоя втулки равной 0,2-0,5 от толщины внутреннего рабочего слоя скольжения.
Экспериментальные испытания в рычажной тормозной системе рельсового транспорта пар трения с использованием предложенной втулки и контртела из стали с твердостью 32-38 HRC, а затем и натурные ходовые испытания штатного комплекта втулок рычажной тормозной системы, показали их высокую эффективность. Было установлено, что суммарный износ пары трения сталь - предложенная втулка составил 1×10-7-7×10-8 мкм/км. Одновременно установлено, что опоры скольжения имеют предел прочности при сжатии на уровне 120-180 МПа и ударную вязкость 26-34 кДж/м2 при одновременном повышении устойчивости к расслоению. Предложенные втулки рычажной тормозной системы в паре трения работоспособны с начала натурных ходовых испытаний и не требует своей замены до настоящего времени.
В таблице 1 показано содержание компонентов антифрикционного композиционного материала, использованного для изготовления внутреннего рабочего слоя предложенной втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, в таблице 2 показано содержание компонентов композиционного материала, использованного для изготовления наружного демпфирующего слоя втулки, а в таблице 3 приведены штатные характеристики предложенной втулки.
Технология изготовления предложенной втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта не требует использования специфического технологического оборудования и включает в себя пропитку волокон фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолой, содержащей компоненты материала, и последующее прессование при нагреве изделий заданных геометрических форм.
Предложенная втулка представляет собой тело вращения, проста в понимании и не требуют для своей иллюстрации предоставления чертежей.
Предложенные втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта имеют по сравнению с серийной втулкой увеличенный ресурс, низкий динамический коэффициент трения, обладают уменьшенным износом пары трения, а также повышенной ударной вязкостью, повышенным пределом прочности при сжатии, а также повышенной устойчивостью к расслоению во время эксплуатации.
3 нм.
3 нм
- ПОДВ - полиоксадиазольное волокно,
- ХБВ - хлопчатобумажное волокно,
- СЦ - стеарат цинка,
- СК - стеарат кальция,
- ПВА - поливинилацетат,
- ПВБ - поливинилбутираль.
КДж/м2
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ | 2005 |
|
RU2278878C1 |
ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ | 2005 |
|
RU2286487C1 |
ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ | 2006 |
|
RU2302564C1 |
РАБОЧАЯ ЛОПАТКА ПЛАСТИНЧАТО-РОТОРНОГО КОМПРЕССОРА ИЗ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА | 2010 |
|
RU2430271C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ДВУХСЛОЙНЫХ САМОЦЕНТРИРУЮЩИХСЯ ВТУЛОК ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2008 |
|
RU2376507C1 |
ЛИСТОВОЙ СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) | 2007 |
|
RU2343075C1 |
ВОЛОКНИСТЫЙ ПРЕПРЕГ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ) | 2007 |
|
RU2347791C1 |
ЛИСТОВОЙ СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2576302C1 |
ЛИСТОВОЙ СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2597372C2 |
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ | 2006 |
|
RU2309170C1 |
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к втулкам с рабочей поверхностью скольжения рычажной тормозной системы рельсового транспорта, например пассажирского и грузового, в том числе вагонов метрополитена. Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта выполнена двухслойной из полимерного композиционного материала и состоит из внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя. При этом внутренний рабочий слой скольжения выполнен из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна. В качестве порошкового наполнителя - оксид кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема. В качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль. В качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, а в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы. При этом наружный демпфирующий слой выполнен из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя хлопчатобумажное волокно. В качестве порошкового наполнителя - нитрильный каучук. В качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль, в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, а также в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы. Технический результат: повышение срока службы втулки за счет снижения суммарного износа в паре трения по стали, снижение интенсивности линейного изнашивания, повышение предела прочности при сжатии и ударной вязкости при сохранении устойчивости к расслоению. 6 з.п. ф-лы, 3 табл.
при этом наружный демпфирующий слой выполнен из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя хлопчатобумажное волокно, в качестве порошкового наполнителя - нитрильный каучук с размером частиц от 2 до 100 мкм, в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль, в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, а также в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, при следующем количественном содержании компонентов, мас.ч.:
ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ | 1991 |
|
RU2007634C1 |
ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ ПРОКАТНОГО СТАНА | 1998 |
|
RU2130136C1 |
ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ ПРОКАТНОГО СТАНА | 2000 |
|
RU2184286C1 |
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР | 1984 |
|
SU1306407A1 |
Авторы
Даты
2007-05-10—Публикация
2005-10-04—Подача