ВТУЛКА КПМ ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА Российский патент 2015 года по МПК F16C33/04 B61H13/34 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок с низким коэффициентом трения, не требующих смазки, выполненных из композиционного полимерного материала, для рычажной тормозной системы рельсового транспорта, например пассажирского и грузового, в том числе вагонов метрополитена.

В настоящее время в машиностроении для изготовления таких втулок широкое применение получили фенопласты - разнообразные пластмассы на основе фенолоформальдегидных смол. Эти материалы для изготовления деталей технического назначения отличаются особой прочностью и повышенной устойчивостью к различным воздействиям. В машиностроении из них изготавливают колеса, шестерни, втулки и другие детали различных ударопрочных механизмов.

Однако при производстве таких втулок из фенопласта выделяются свободные фенол, формальдегид и пыль.

Фенол - яд, вызывающий острые и хронические отравления, способный проникать внутрь организма человека через незащищенные участки кожи. Вдыхание паров фенола вызывает раздражение верхних дыхательных путей, а при длительном воздействии - общее отравление. Предельно допустимая концентрация паров фенола в воздушном пространстве рабочей зоны производственных помещений - 0,1 мг/м³.

Так, известны втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненные из фенопласта марки У-301-07 (см. фенопласт марок У-301-07 и У-2-301-07 по ТУ 2253-001-2572341-99, Организация - поставщик: ООО «Пластик» Тульская обл., Узловая, 4), содержащего фенолоформальдегидную смолу, хлопковую целлюлозу с добавками (тальк, магнезия, известь, СЖК), при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Фенолоформальдегидная смола 46,5 Хлопковая целлюлоза 43,8 Добавки 9,7

Однако данные втулки имеют низкие прочностные характеристики. Кроме того, из-за наличия в составе материала втулок большого количества формальдегидной смолы, при изготовлении таких втулок выделяется фенол, формальдегид и пыль, что требует принятия повышенных мер безопасности.

Известна втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненная из композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель в виде смеси полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокон, антиадгезив в виде стеарата цинка и/или стеарата кальция, связующее в виде фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы.

Кроме того, в состав материала известной втулки входит адгезив - поливинилацетат и/или поливинилбутираль и порошковый наполнитель - оксид кремния (См. патент РФ №2298707 по кл. F16C 33/04, B61H 13/34, заявл. 04.10.2005 г., опубл. 10.05.2007 г. «Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта»).

Известная втулка выполнена двухслойной и состоит из внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя.

Известная втулка технологически сложна в изготовлении, при эксплуатации возможно расслоение ее частей. Кроме того, при изготовлении таких втулок, т.к. исходный композиционный материал содержит большое количество формальдегида, выделяются свободные фенол, формальдегид и пыль.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту и выбранной в качестве наиболее близкого аналога (прототипа) является втулка для рельсового транспорта, выполненная из композиционного полимерного материала (КПМ), содержащего волокнистый наполнитель в виде стекловолокна и/или углеродного волокна, антиадгезив в виде дисульфид молибдена и связующее в виде полиамида.

(См. патент РФ №2441787 по классу B61H 13/34, F16C 33/04, заявл. 09.09.2010, опубл. 10.02.2012 «Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта».)

Однако известная втулка подвержена в большей степени водопоглощению и имеет больший коэффициент трения.

Задачей изобретения является повышение срока службы втулки для рельсового транспорта.

Техническим результатом, позволяющим решить эту задачу, является увеличение срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем качественного и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов.

Поставленная задача достигается тем, что втулка КПМ для рельсового транспорта выполнена из композиционного полимерного материала, содержащего волокнистый наполнитель и связующее. Согласно изобретения втулка выполнена из композиционного полимерного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно, в качестве связующего - полиоксиметилен, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Стекловолокно и/или углеродное волокно 25-35 Полиоксиметилен Остальное

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемая втулка для рельсового транспорта неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемая втулка для рельсового транспорта может быть изготовлена с использованием оборудования и материалов как отечественной, так и зарубежной промышленности, следовательно, отвечает критерию «промышленная применимость».

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемой втулке для рельсового транспорта новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу, а именно повышение срока службы втулки для рельсового транспорта.

Выполнение втулки для рельсового транспорта из композиционного полимерного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно позволяет увеличить износостойкость втулки, что, в свою очередь, повышает срок службы втулки.

Выполнение втулки для рельсового транспорта из композиционного полимерного материала, содержащего в качестве связующего полиоксиметилен, позволяет повысить прочностные и антифрикционные свойства; т.к. полиоксиметилен характеризуется: повышенной ударопрочностью, особенно при отрицательных температурах, лучшими упругими свойствами, стойкостью к образованию трещин, низким влагопоглощением, при этом полиоксиметилен имеет исключительную усталостную стойкость (в 1,5 раза выше, чем у полиамида) и является оптимальным компонентом материала для изделий, подверженных повторяющимся механическим воздействиям, ударным нагрузкам и вибрации, что еще в большей степени повышает срок службы втулки.

Соотношение компонентов композиционного полимерного материала втулки, масс.%:

Стекловолокно и/или углеродное волокно 25-35 Полиоксиметилен Остальное,

установлено экспериментально и позволяет достичь требуемых показателей противоизносных и антифрикционных свойств трущихся деталей в любое время года при самых разнообразных температурных режимах.

Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь технического результата, а именно увеличение срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем качественного и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов и, следовательно, решить поставленную задачу, а именно повышение срока службы втулки для рельсового транспорта.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

На фиг.1 изображен общий вид втулки в разрезе.

Заявляемую втулку КПМ для рельсового транспорта изготавливают методом литья под давлением в литьевой машине из литьевого материала, который условно назван ПЦ-10-2.

Экспериментально установлено, что технические характеристики предлагаемой втулки КПМ для рельсового транспорта значительно превосходят те же характеристики втулки, полученной из известных материалов.

Таким образом, по сравнению с известными втулками заявляемая втулка КПМ для рельсового транспорта обладает повышенным сроком службы.

Дополнительным эффектом при изготовлении предлагаемой втулки является резкое увеличение производительности труда, так как процесс изготовления сводится к литью под давлением в литьевой машине из композиционного материала ПЦ-10-2, который готовят введением наполнителя в связующее одним из многочисленных экструзионных методов, в результате чего получают компаунд в виде гранул.

Пример 1:

Берут стекловолокно, смешивают с полиоксиметиленом при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Стекловолокно 25% Полиоксиметилен Остальное

Затем полученные гранулы засыпают в приемный бункер литьевой машины. Оттуда материал ссыпают непосредственно в шнек машины, где его расплавляют и под действием поршня подают с высоким давлением в пресс-форму. Расплав проходит через литниковые каналы, и с большой скоростью заполняет полость пресс-формы, после чего форму охлаждают и материал застывает, образуя отливку. Пресс-форму раскрывают, деталь выпадает, и цикл повторяют вновь. Пресс-форма обеспечивает получение втулок в виде, который показан на фиг.1.

Пример 2:

Берут стекловолокно, углеродное волокно, смешивают с полиоксиметиленом при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Стекловолокно 30,0 Углеродное волокно 5,0 Полиоксиметилен Остальное,

Затем полученные гранулы засыпают в приемный бункер литьевой машины. Оттуда материал ссыпают непосредственно в шнек машины, где его расплавляют и под действием поршня подают с высоким давлением в пресс-форму. Расплав проходит через литниковые каналы, и с большой скоростью заполняет полость пресс-формы, после чего форму охлаждают и материал застывает, образуя отливку. Пресс-форму раскрывают, деталь выпадает, и цикл повторяют вновь. Пресс-форма обеспечивает получение втулок в виде, который показан на фиг.1.

Пример 3:

Берут углеродное волокно, смешивают с полиоксиметиленом при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Углеродное волокно 33% Полиоксиметилен Остальное

Затем полученные гранулы засыпают в приемный бункер литьевой машины. Оттуда материал ссыпают непосредственно в шнек машины, где его расплавляют и под действием поршня подают с высоким давлением в пресс-форму. Расплав проходит через литниковые каналы и с большой скоростью заполняет полость пресс-формы, после чего форму охлаждают и материал застывает, образуя отливку. Пресс-форму раскрывают, деталь выпадает, и цикл повторяют вновь. Пресс-форма обеспечивает получение втулок в виде, который показан на фиг.1.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок с низким коэффициентом трения, не требующих смазки, для рычажной тормозной системы рельсового транспорта, например пассажирского и грузового. Втулка выполнена из композиционного полимерного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно, в качестве связующего - полиоксиметилен, при следующем соотношении компонентов, мас.%: стекловолокно и/или углеродное волокно 25-35; полиоксиметилен остальное. Технический результат: увеличение срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем качественного и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов. 1 ил.

Втулка КПМ для рельсового транспорта, выполненная из композиционного полимерного материала, содержащего волокнистый наполнитель и связующее, отличающаяся тем, что втулка выполнена из композиционного полимерного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно, в качестве связующего - полиоксиметилен, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Стекловолокно и/или углеродное волокно 25-35 Полиоксиметилен Остальное