RU172439U1 - Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы - Google Patents
Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы Download PDFInfo
- Publication number
- RU172439U1 RU172439U1 RU2016143010U RU2016143010U RU172439U1 RU 172439 U1 RU172439 U1 RU 172439U1 RU 2016143010 U RU2016143010 U RU 2016143010U RU 2016143010 U RU2016143010 U RU 2016143010U RU 172439 U1 RU172439 U1 RU 172439U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- wheel
- silicon
- ferrosilicon
- railway vehicle
- Prior art date
Links
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 claims description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract description 4
- 230000035876 healing Effects 0.000 abstract description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N iron silicon Chemical compound [Si].[Fe] XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
- B61H1/00—Applications or arrangements of brakes with a braking member or members co-operating with the periphery of the wheel rim, a drum, or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
- F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
- F16D65/04—Bands, shoes or pads; Pivots or supporting members therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств, работающим в трибосопряжении с поверхностью качения колеса. Тормозная колодка обладает «колесосберегающим» эффектом при воздействии на поверхность качения колеса. Эффект достигается за счет введения в состав композита колодки теплопроводных элементов (частицы низкокремнистого ферросилиция и частицы высококремнистого ферросилиция, взятые в определенном соотношении), способных образовывать при трибосопряжении частицы вплоть до наноразмерных. Эти частицы оказывают очищающее, полирующее и «лечебное» воздействие на поверхность качения колеса.
Description
Заявляемая полезная модель относится к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств, например тормозным колодкам пассажирских и грузовых вагонов, электропоездов, локомотивов и другого рельсового транспорта, работающим в трибосопряжении с поверхностью качения колеса.
Аналогом заявляемой полезной модели является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая металлический каркас и композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители (см. Б.А. Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М.: «Химия», 1982, с. 15). Существенные признаки аналога «металлический каркас, композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатками аналога являются низкие эксплуатационные характеристики колодки из-за ее неспособности противостоять развитию термических трещин на поверхности качения колес, возможность неравномерного износа (кольцевые «выработки») поверхности качения колес, повышенный прокат поверхности качения колес, переход металла с колеса на поверхность трения тормозной колодки, снижение тормозной эффективности при попадании воды и льда в зону трибосопряжения.
Другим аналогом заявляемой полезной модели является тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибосопряжения абразивные наночастицы, содержащая металлический каркас, композиционный фрикционный элемент и вставку из кремнистого чугуна с содержанием кремния от 5,0 до 7,5% (см. патент РФ №2563526, МПК В61Н 1/00, 2015 г.). Существенные признаки аналога «металлический каркас, композиционный фрикционный элемент» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатками другого аналога являются сложность изготовления колодки, обусловленная наличием в ее конструкции чугунной вставки, длительный период приработки колодок к поверхностям качения колес, уже бывших в эксплуатации (сменные колодки), недостаточная гибкость колодки и неравномерность тепловых потоков по телу колодки (чугун значительно более теплопроводен, чем полимерный композит), приводящие к ее деформациям вплоть до растрескивания и разрушения. Кроме того, чугун - хрупкий металл и при ударных нагрузках в процессе эксплуатации, а также при монтаже колодок, особенно в условиях низких температур (до -60°C), может трескаться и разрушаться.
Прототипом заявляемой полезной модели является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, включающая металлический каркас и теплопроводный композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, в том числе частицы скрытокристаллического и кристаллического графита (см. Б.А. Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М.: «Химия», 1982, с. 16). Существенные признаки прототипа «металлический каркас, высокотеплопроводный композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатками прототипа являются недостаточные эксплуатационные характеристики колодки из-за отсутствия возможности «заглаживания» термических трещин, ползунов и наваров на поверхности качения колес, в том числе и путем их заполнения металлом («колесосберегающий» эффект, заключающийся в очищающем, полирующем и «лечебном» воздействии колодки на колесо), а также из-за недостаточной тормозной эффективности колодок при попадании воды в зону трибосопряжения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эксплуатационных характеристик колодки за счет придания ей «колесосберегающего» эффекта путем введения в колодку теплопроводных элементов, способных образовывать при трибосопряжении частицы (вплоть до наноразмерных), которые оказывают очищающее, полирующее и «лечебное» воздействие на поверхность качения колеса.
Для достижения указанного технического результата в композиционной тормозной колодке железнодорожного транспортного средства, образующей при трибосопряжении наночастицы, включающей металлический каркас и теплопроводный композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, в полимерной матрице дополнительно размещены частицы низкокремнистого ферросилиция и высококремнистого ферросилиция при следующем соотношении между частицами: А=0,4÷0,6В; где А - количество частиц низкокремнистого ферросилиция, В - количество частиц высококремнистого ферросилиция.
Существенные признаки заявляемой полезной модели «в полимерной матрице дополнительно размещены частицы низкокремнистого ферросилиция и высококремнистого ферросилиция при следующем соотношении между частицами: А=0,4÷0,6В; где А - количество частиц низкокремнистого ферросилиция, В - количество частиц высококремнистого ферросилиция» являются отличительными от признаков прототипа.
Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы, включает металлический каркас, например стальной сетчато-проволочный или штампованный, и полимерный композиционный фрикционный элемент, выполненный из макрогетерофазного материала (композита). Матрица полимерного композита выполнена из вулканизата каучука, например СКД. В матрице размещены дисперсные волокнистые армирующие компоненты, например асбест или полиарамидные волокна, и различные дисперсные компоненты, в том числе частицы низкокремнистого ферросилиция, представляющего собой смесь моносилицида железа и чистого железа, и частицы высококремнистого ферросилиция, представляющего собой смесь моносилицида железа и чистого кремния, при этом весовое количество частиц низкокремнистого ферросилиция составляет от 0,4 до 0,6 от весового количества частиц высококремнистого ферросилиция.
Изготавливаться заявляемая колодка может известными методами.
Конкретным примером заявляемого изобретения является композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, выполненная из полимерного композита, включающего ≈27% полимерной матрицы из вулканизата каучука СКД, ≈14% частиц ферросилиция ФС20, ≈36% частиц ферросилиция ФС90, а также частицы полиоксадиазольного волокна, технический углерод и другие наполнители.
Поскольку в трибосопряжении на поверхности фрикционного элемента колодки, контактирующей с поверхностью качения колеса, образуется обладающий пониженной прочностью сильно разогретый поверхностный слой, имеющий гетерогенную структуру и характеризующийся положительным перепадом механических свойств по глубине, в нем инфильтруется кремний, который вступает в реакцию с углеродом (техуглеродом, графитом, углеродом полимерной матрицы), образуя частицы карбида кремния разного размера, в том числе и наноразмерные. Также кремний вступает в реакцию с кислородом, образуя частицы (в том числе наноразмерные) двуокиси кремния. Обладая абразивными свойствами, эти частицы карбида кремния и двуокиси кремния оказывают очищающее и полирующее воздействие на поверхность колеса. Одновременно из-за связывания кислорода осуществляется обескислораживание (раскисление) поверхностного слоя трибосопряжения, снижающее износ поверхности качения колеса. Имеющееся чистое железо заполняет микротрещины поверхности качения колеса (как бы «заваривает» их), а моносилицид железа, являющийся хрупким и твердым полуметаллом, способствует разрушению аквапленок на поверхностях трения, что повышает тормозную эффективность колодки при попадании воды. Высокая теплопроводность фрикционного элемента, обусловленная наличием в нем ферросилиция, противодействует обледенению колодки.
В результате улучшаются эксплуатационные характеристики колодки, проявляется выраженный «колесосберегающий» эффект, при этом заявляемое соотношение обеспечивает оптимальное проявление различных колесосберегающих эффектов и других эксплуатационных характеристик.
Claims (1)
- Колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы, включающая металлический каркас и теплопроводный композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители, отличающаяся тем, что в полимерной матрице дополнительно размещены частицы низкокремнистого ферросилиция и частицы высококремнистого ферросилиция при следующем соотношении между частицами: A=0,4÷0,6B; где А - количество частиц низкокремнистого ферросилиция, В - количество частиц высококремнистого ферросилиция.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143010U RU172439U1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143010U RU172439U1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU172439U1 true RU172439U1 (ru) | 2017-07-07 |
Family
ID=59310165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016143010U RU172439U1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU172439U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2670662C1 (ru) * | 2017-11-02 | 2018-10-24 | Открытое акционерное общество "Уральский завод авто-текстильных изделий" (ОАО "УралАТИ") | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наноразмерные абразивные частицы |
RU2681899C1 (ru) * | 2018-04-03 | 2019-03-13 | Артём Юрьевич Шамков | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибоконтакта наночастицы |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2407321A1 (de) * | 1974-02-15 | 1975-08-21 | Newag Maschinen Apparate Und G | Bremsklotz fuer schienenfahrzeuge |
US5794740A (en) * | 1996-08-23 | 1998-08-18 | Westinghouse Air Brake Company | Dual type composition brake block specifically designed for use in predetermined type brake systems |
RU88753U1 (ru) * | 2009-07-20 | 2009-11-20 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства |
RU95768U1 (ru) * | 2010-03-12 | 2010-07-10 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" | Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава |
RU2427491C1 (ru) * | 2010-04-05 | 2011-08-27 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства |
RU2563526C2 (ru) * | 2014-01-27 | 2015-09-20 | Открытое акционерное общество "Волжский завод асбестовых технических изделий" | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибоконтакта абразивные наночастицы |
-
2016
- 2016-10-31 RU RU2016143010U patent/RU172439U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2407321A1 (de) * | 1974-02-15 | 1975-08-21 | Newag Maschinen Apparate Und G | Bremsklotz fuer schienenfahrzeuge |
US5794740A (en) * | 1996-08-23 | 1998-08-18 | Westinghouse Air Brake Company | Dual type composition brake block specifically designed for use in predetermined type brake systems |
RU88753U1 (ru) * | 2009-07-20 | 2009-11-20 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства |
RU95768U1 (ru) * | 2010-03-12 | 2010-07-10 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" | Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава |
RU2427491C1 (ru) * | 2010-04-05 | 2011-08-27 | Открытое акционерное общество "Завод фрикционных и термостойких материалов" | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства |
RU2563526C2 (ru) * | 2014-01-27 | 2015-09-20 | Открытое акционерное общество "Волжский завод асбестовых технических изделий" | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибоконтакта абразивные наночастицы |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2670662C1 (ru) * | 2017-11-02 | 2018-10-24 | Открытое акционерное общество "Уральский завод авто-текстильных изделий" (ОАО "УралАТИ") | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наноразмерные абразивные частицы |
WO2019088877A1 (ru) * | 2017-11-02 | 2019-05-09 | Открытое Акционерное Общество "Уральский Завод Авто-Текстильных Изделий" | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наноразмерные абразивные частицы |
RU2681899C1 (ru) * | 2018-04-03 | 2019-03-13 | Артём Юрьевич Шамков | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибоконтакта наночастицы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU172439U1 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы | |
RU172433U1 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы | |
Tu et al. | Thermal wear and electrical sliding wear behaviors of the polyimide modified polymer-matrix pantograph contact strip | |
RU88753U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства | |
JP6674750B2 (ja) | 制輪子及びその製造方法並びに鉄道車両用踏面ブレーキ装置 | |
RU2329909C2 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава | |
JP2011016877A (ja) | 摩擦材及びブレーキ装置の制輪子 | |
RU2653222C2 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы | |
RU2563519C2 (ru) | Тормозная колодка тягового подвижного состава | |
RU2563526C2 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибоконтакта абразивные наночастицы | |
CN103953668A (zh) | 一种带有铸铁嵌件的高摩合成闸瓦 | |
RU83817U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства | |
RU2553138C1 (ru) | Композиционный сплав на основе железа для тормозной колодки железнодорожного вагона | |
JP6072494B2 (ja) | 摩擦材及びそれを用いたブレーキパッド | |
RU2681899C1 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибоконтакта наночастицы | |
CN107881396A (zh) | 一种汽车刹车片用低噪音粉末冶金材料的制备方法 | |
RU165476U1 (ru) | Фрикционное изделие | |
RU189252U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства | |
JP5512323B2 (ja) | 車両用制輪子及び制輪子用制動ブロック | |
RU118380U1 (ru) | Фрикционное изделие | |
RU2670662C1 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наноразмерные абразивные частицы | |
RU219311U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства | |
RU2645857C1 (ru) | Способ изготовления фрикционного материала для тормозных колодок и тормозная колодка | |
RU220348U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава | |
RU219309U1 (ru) | Тормозная колодка для железнодорожного транспортного средства |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20180330 |
|
PC92 | Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model |
Effective date: 20190129 |