СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЛЕЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ ФРИКЦИОННОГО ЭЛЕМЕНТА В ОТВЕРСТИИ ТОРМОЗНОЙ ШИНЫ ВАГОННОГО ЗАМЕДЛИТЕЛЯ, ТОРМОЗНАЯ ШИНА, ВАГОННЫЙ ЗАМЕДЛИТЕЛЬ Российский патент 2023 года по МПК B61K7/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологиям сборки изделий, и может быть использовано для получения сборочных единиц посредством соединения вклеиванием фрикционных изделий в отверстия тормозных шин.

Известен способ соединения деталей, охватывающих одна другую, с помощью клея, включающий нанесение клеящего вещества на соединяемые поверхности деталей и их склеивание, причем после сборки деталей замеряют действительный клеевой зазор между соединяемыми поверхностями, а в клеящее вещество добавляют абразивный микропорошок, зернистость которого выбирают по величине клеевого зазора [Авторское свидетельство СССР №625063, кл. F16B11/00].

Данный способ обеспечивает сокращение времени на установку соединяемых деталей в заданное относительное положение. Однако обеспечить равномерное распределение абразивных зерен в вязком клеящем веществе практически невозможно, что не гарантирует заданного относительного положения соединяемых в сборку деталей при заполнении такой композицией клеевого зазора. Наличие абразивных зерен негативно влияет на свойства клеящего вещества.

Известен способ получения клеевого соединения деталей, включающий сборку деталей с образованием клеевого зазора между их склеиваемыми поверхностями, заполнение клеевого зазора клеящим веществом с последующей выдержкой полученного соединения для отверждения клеящего вещества и формирования клеевого шва, при этом после сборки деталей, перед заполнением клеевого зазора клеящим веществом, в клеевом зазоре образуют из клеящего вещества кольцевую перемычку, обеспечивающую относительную фиксацию собранных деталей, а после ее отверждения формируют в кольцевом зазоре клеевой шов при воздействии избыточно-вакуумметрического давления [Патент РФ №2751979].

Недостаток данного технического решения заключается в необходимости обеспечения большого клеевого зазора между склеиваемыми поверхностями. Такой зазор между склеиваемыми поверхностями снижает прочность клеевого соединения. Тормозная шина в процессе эксплуатации испытывает знакопеременные нагрузки, на вклеенный элемент действуют боковые нагрузки, меняющиеся на противоположные в процессе торможения. При больших зазорах происходит быстрое разрушение компаунда в зазоре.

Известно техническое решение: тормозная шина вагонного замедлителя, имеющего изнашиваемую часть и подошву для крепления к тормозной балке вагонного замедлителя, контактная поверхность изнашиваемой части образована фрикционными элементами из порошкового композиционного сплава на основе железа, фрикционные элементы имеют форму тела вращения и закреплены в отверстиях запрессовкой, или склеиванием, или посредством шпильки, или посредством штифта [Патент на полезную модель 144886]. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостаток данного технического решения заключается в неопределенности технологических параметров склеивания фрикционных элементов и тормозной шины.

Задачей заявляемого изобретения является разработка технологии склеивания фрикционных элементов и тормозной шины.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение прочности клеевого соединения фрикционного элемента в тормозной шине.

Указанный технический результат обеспечивается способом получения клеевого соединения фрикционного элемента в отверстии тормозной шины вагонного замедлителя, включающий механическую обработку отверстия в тормозной шине, и цилиндрической поверхности фрикционного элемента, получение и нанесение клеящего компаунда, на поверхности отверстия и фрикционного элемента, при этом обработку отверстия и цилиндрической поверхности фрикционного элемента проводят до получения диаметров, обеспечивающих диаметральный зазор, равный 0,2-0,6 мм, клеящий компаунд получают путем смешивания клеящей эпоксидной композиции и 40%-70% наполнителя по массе от клеящей эпоксидной композиции.

Клеящую эпоксидную композицию получают из эпоксидной смолы ЭД-20 (диановая неотвержденная), эпоксидной смолы ДЭГ-1 (пластификатор), полиэтиленполиамина ПЭПА (отвердитель в соотношении, масс.%: 80-10-10).

В качестве наполнителя используют концентрат баритовый (класс Б - КБ3) или порошок железный ПМ 225Н.

Соединяют фрикционные элементы в отверстии тормозной шины с усилием не менее 50Н.

Проводят сверление отверстия, соединяющегося с отверстием для фрикционного элемента, для выхода излишнего компаунда при запрессовке.

Выполняют лыску на цилиндрической поверхности фрикционного элемента, для выхода излишнего компаунда при запрессовке.

Кроме этого технический результат достигается тормозной шиной вагонного замедлителя, состоящей из средних, концевой правой, концевой левой шин, обеспечивающих требуемую длину по тормозной балке, имеющих изнашиваемую часть, образованную фрикционными элементами из порошкового композиционного сплава на основе железа, имеющими форму тела вращения и закрепленными в отверстиях, при этом обработку отверстия и цилиндрической поверхности фрикционного элемента проводят до получения диаметров, обеспечивающих диаметральный зазор, равный 0,2-0,6 мм, клеящий компаунд получают путем смешивания клеящей эпоксидной композиции и 40%-70% наполнителя по массе от клеящей эпоксидной композиции.

Клеящую эпоксидную композицию получают из эпоксидной смолы ЭД-20 (диановая неотвержденная), эпоксидной смолы ДЭГ-1 (пластификатор), полиэтиленполиамина ПЭПА (отвердитель в соотношении, масс.%: 80-10-10).

В качестве наполнителя используют концентрат баритовый (класс Б - КБ3) или порошок железный ПМ 225Н.

Соединяют фрикционные элементы в отверстии тормозной шины с усилием не менее 50Н.

Проводят сверление отверстия, соединяющегося с отверстием для фрикционного элемента, для выхода излишнего компаунда при запрессовке.

Выполняют лыску на цилиндрической поверхности фрикционного элемента, для выхода излишнего компаунда при запрессовке.

Кроме этого технический результат достигается вагонным замедлителем, включающим механизм прижатия, тормозную балку, тормозную шину, состоящую из средних, концевой правой, концевой левой шин, обеспечивающих требуемую длину по тормозной балке, имеющих изнашиваемую часть, образованную фрикционными элементами из порошкового композиционного сплава на основе железа, имеющими форму тела вращения и закрепленными в отверстиях, при этом обработку отверстия и цилиндрической поверхности фрикционного элемента проводят до получения диаметров, обеспечивающих диаметральный зазор, равный 0,2-0,6 мм, клеящий компаунд получают путем смешивания клеящей эпоксидной композиции и 40%-70% наполнителя по массе от клеящей эпоксидной композиции.

Клеящую эпоксидную композицию получают из эпоксидной смолы ЭД-20 (диановая неотвержденная), эпоксидной смолы ДЭГ-1 (пластификатор), полиэтиленполиамина ПЭПА (отвердитель в соотношении, масс.%: 80-10-10).

В качестве наполнителя используют концентрат баритовый (класс Б - КБ3) или порошок железный ПМ 225Н.

Соединяют фрикционные элементы в отверстии тормозной шины с усилием не менее 50Н.

Проводят сверление отверстия, соединяющегося с отверстием для фрикционного элемента, для выхода излишнего компаунда при запрессовке.

Выполняют лыску на цилиндрической поверхности фрикционного элемента, для выхода излишнего компаунда при запрессовке.

Повышение прочности клеевого соединения фрикционного элемента в тормозной шине достигается за счет обеспечения оптимального диаметрального зазора, равного 0,2-0,6 мм, применения клеящего компаунда, полученного путем смешивания клеящей эпоксидной композиции и 40-70% наполнителя по массе от клеящей эпоксидной композиции.

При прижатии тормозной шины к ободу движущего колеса железнодорожного вагона, каждый фрикционный элемент при торможении прижимается к одной стороне отверстия. При этом одна часть слоя клея испытывает сжатие, вторая часть испытывает растяжения. При выходе обода колеса из зоны торможения, напряжения в слое клея меняются на противоположные. Такая знакопеременная нагрузка приводит к быстрому разрушению слоев клея толщиной более 0,6 мм. Уменьшение слоя менее 0,2 мм затрудняет схватывание компаунда с поверхностями фрикционной вставки и отверстия при запрессовке. Снижается прочность крепления вставки в отверстии, это может приводить к выпадению вставки при прижатии тормозной шины с ободом колеса.

Для отработки способа были изготовлены планки из стали 50ХГ, толщиной 20 мм, в которых были выполнены 6 сквозных отверстий с диаметром отверстия 36 мм и изготовлены фрикционные элементы высотой 20 мм, имеющих различные значения диаметров, обеспечивающих диаметральный клеевой зазор между отверстием и фрикционным элементом: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,6; 0,7 мм. Данные значения зазора обеспечивали за счет изменения диаметра фрикционного элемента.

Клеящий компаунд получали путем смешивания в качестве основы эпоксидной композиции в составе:

- эпоксидная смола ЭД-20 (диановая неотвержденная) ГОСТ 10587-84 = 80%;

- эпоксидная смола ДЭГ-1 (пластификатор) ТУ 2225-374-10488057-2005 = 10%;

- полиэтиленполиамин ПЭПА (отвердитель) ТУ 2413-357-00203447-99 = 10%,

и наполнителя в количестве 40…70% от массы компаунда.

В качестве наполнителя использован порошок железный ПМ 225Н в количестве 40…70% от массы клеящего компаунда, в соотношении приведенной в таблице №1.

Поверхность склейки (на шине и фрикционном элементе) обезжиривалась, компаунд на поверхности отверстий и фрикционных элементов наносили кистью. Фрикционные элементы в отверстия впрессовывали с усилием 500Н. Затвердевание компаунда проводилось при температуре +20°С не менее 24 часов.

Собранные склеенные образцы проходили испытание на прочность после полного отверждения при температуре 20°С через 72 часа. Усилия выдавливания фрикционного элемента из отверстия пластины определяли на прессе с записью диаграммы нарастания усилия до разрушения клеевого соединения. Результаты испытаний (выборка) представлены в таблицах №1 и № 2.

Таблица №1 Масс.% наполнителя, от массы клеящего компаунда, диаметральный зазор равен 0,3 мм 37 40 50 60 70 75 Сила выдавливания, кН 18.1 22,1 22,2 23 22,5 15,8 Таблица 2 Диаметральный зазор, мм. Масс.% наполнителя, от массы клеящего компаунда равен 60 0,1 0,2 0,3 0,5 0,6 0,7 Сила выдавливания, кН 19 22,8 23 22,9 22,5 17,6

Анализ полученных данных в таблицах 1 и 2 позволил определить оптимальный диапазон диаметрального зазора, который составляет 0,2-0,6 мм и массовое соотношение наполнителя и клеящей эпоксидной композиции, которая составляет 40-70% наполнителя от массы клеящей эпоксидной композиции.

Разработана техническая документация, изготовлена опытная партия тормозных шин для испытания в условия сортировочных горок. Тормозные шины установлены на Южно-Уральской железной дороге.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологиям сборки изделий, и может быть использовано для получения сборочных единиц посредством соединения вклеиванием фрикционных изделий в отверстия тормозных шин. Сущность: осуществляют механическую обработку отверстия в тормозной шине, и цилиндрической поверхности фрикционного элемента. Осуществляют получение и нанесение клеящего компаунда на поверхности отверстия и фрикционного элемента. Обработку отверстия и цилиндрической поверхности фрикционного элемента проводят до получения диаметров, обеспечивающих диаметральный зазор, равный 0,2-0,6 мм. Клеящий компаунд получают путем смешивания клеящей эпоксидной композиции и 40-70% наполнителя по массе от клеящей эпоксидной композиции. Тормозная шина вагонного замедлителя состоит из средней, концевой правой, концевой левой шин, обеспечивающих требуемую длину по тормозной балке, с вклеенными фрикционными элементами. Вагонный замедлитель содержит механизм прижатия, тормозную балку, тормозную шину, состоящую из средней, концевой правой, концевой левой шин, обеспечивающих требуемую длину по тормозной балке, с вклеенными фрикционными элементами. Технический результат: повышение прочности клеевого соединения фрикционного элемента в тормозной шине. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения клеевого соединения фрикционного элемента в отверстии тормозной шины вагонного замедлителя, включающий механическую обработку отверстия в тормозной шине, и цилиндрической поверхности фрикционного элемента, получение и нанесение клеящего компаунда, на поверхности отверстия и фрикционного элемента, отличающийся тем, что обработку отверстия и цилиндрической поверхности фрикционного элемента проводят до получения диаметров, обеспечивающих диаметральный зазор, равный 0,2-0,6 мм, клеящий компаунд получают путем смешивания клеящей эпоксидной композиции и 40-70% наполнителя по массе от клеящей эпоксидной композиции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что клеящую эпоксидную композицию получают из эпоксидной смолы ЭД-20 (диановая неотвержденная), эпоксидной смолы ДЭГ-1 (пластификатор), полиэтиленполиамина ПЭПА (отвердитель) в соотношении, масс. %: 80-10-10.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют концентрат баритовый (класс Б - КБ3) или порошок железный ПМ 225Н.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение фрикционных элементов в отверстии тормозной шины проводят с усилием не менее 50Н.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят сверление отверстия, соединяющегося с отверстием для фрикционного элемента, для выхода излишнего компаунда при запрессовке.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что выполняют лыску на цилиндрической поверхности фрикционного элемента, для выхода излишнего компаунда при запрессовке.

7. Тормозная шина вагонного замедлителя, состоящая из средней, концевой правой, концевой левой шин, обеспечивающих требуемую длину по тормозной балке, с вклеенными фрикционными элементами по п.1.

8. Вагонный замедлитель, включающий механизм прижатия, тормозную балку, тормозную шину, состоящую из средней, концевой правой, концевой левой шин, обеспечивающих требуемую длину по тормозной балке, с вклеенными фрикционными элементами по п.1.