RU2653222C2 - 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
- RU2653222C2 RU2653222C2 RU2016142964A RU2016142964A RU2653222C2 RU 2653222 C2 RU2653222 C2 RU 2653222C2 RU 2016142964 A RU2016142964 A RU 2016142964A RU 2016142964 A RU2016142964 A RU 2016142964A RU 2653222 C2 RU2653222 C2 RU 2653222C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- particles
- tribocoupling
- polymer matrix
- ferrosilicon
- Prior art date
Links
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 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
- 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
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 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
- 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
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 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
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000035876 healing 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
- 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
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств, работающим в трибосопряжении с поверхностью качения колеса. Колодка железнодорожного транспортного средства включает 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 частицы высококремнистого ферросилиция. Достигается повышение эксплуатационных характеристик колодки за счет придания ей «колесосберегающего» эффекта за счет введения в колодку теплопроводных элементов, способных образовывать при трибосопряжении частицы, вплоть до наноразмерных, оказывающих очищающее и полирующее воздействие на поверхность качения колеса.
Description
Заявляемое изобретение 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 заявляемого изобретения 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 заявляемого изобретения.
Недостатком 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 заявляемого изобретения 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 заявляемого изобретения.
Недостатком другого аналога является 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, может трескаться и разрушаться.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения 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 наиболее близкого аналога «металлический каркас, высокотеплопроводный композиционный фрикционный элемент с полимерной матрицей из вулканизата каучука, в которой размещены дисперсные и волокнистые наполнители» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком наиболее близкого аналога 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 направлено заявляемое изобретение, является повышение эксплуатационных характеристик колодки за счет придания ей «колесосберегающего» эффекта за счет введения в колодку теплопроводных элементов, способных образовывать при трибосопряжении частицы, вплоть до наноразмерных, оказывающих 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.
Существенные признаки заявляемого изобретения «в полимерной матрице дополнительно размещены частицы низкокремнистого ферросилиция и высококремнистого ферросилиция» являются отличительными от признаков наиболее близкого аналога.
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, 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.
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, ≈25% частиц ферросилиция ФС20, ≈25% частиц ферросилиция ФС90, а также асбестовое волокно, 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 обескислороживание (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.
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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142964A RU2653222C2 (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 |
|---|---|---|---|
| RU2016142964A RU2653222C2 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016142964A RU2016142964A (ru) | 2018-05-07 |
| RU2016142964A3 RU2016142964A3 (ru) | 2018-05-07 |
| RU2653222C2 true RU2653222C2 (ru) | 2018-05-07 |
Family
ID=62105489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016142964A RU2653222C2 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653222C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020038743A1 (en) * | 2000-08-10 | 2002-04-04 | Sumitomo (Sei) Brake Systems, Inc. | Pad for disk brake |
| US20040003973A1 (en) * | 2000-08-23 | 2004-01-08 | Wofgang Hoffrichter | Brake shoe with grooved friction lining |
| CN1990813A (zh) * | 2005-12-27 | 2007-07-04 | 上海壬丰复合材料有限公司 | 驼峰减速器用闸瓦及其制造方法 |
| RU118380U1 (ru) * | 2012-03-20 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР") | Фрикционное изделие |
| RU2498125C1 (ru) * | 2012-03-20 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР") | Фрикционное изделие |
-
2016
- 2016-10-31 RU RU2016142964A patent/RU2653222C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020038743A1 (en) * | 2000-08-10 | 2002-04-04 | Sumitomo (Sei) Brake Systems, Inc. | Pad for disk brake |
| US20040003973A1 (en) * | 2000-08-23 | 2004-01-08 | Wofgang Hoffrichter | Brake shoe with grooved friction lining |
| CN1990813A (zh) * | 2005-12-27 | 2007-07-04 | 上海壬丰复合材料有限公司 | 驼峰减速器用闸瓦及其制造方法 |
| RU118380U1 (ru) * | 2012-03-20 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР") | Фрикционное изделие |
| RU2498125C1 (ru) * | 2012-03-20 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР") | Фрикционное изделие |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016142964A (ru) | 2018-05-07 |
| RU2016142964A3 (ru) | 2018-05-07 |
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 | |
| 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 | |
| RU190197U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства с твердой вставкой из металлокерамического материала | |
| CN108331860A (zh) | 一种刹车片 | |
| RU2653222C2 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наночастицы | |
| JP2011016877A (ja) | 摩擦材及びブレーキ装置の制輪子 | |
| RU2563526C2 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибоконтакта абразивные наночастицы | |
| RU2563519C2 (ru) | Тормозная колодка тягового подвижного состава | |
| RU2498125C1 (ru) | Фрикционное изделие | |
| RU83817U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства | |
| RU2553138C1 (ru) | Композиционный сплав на основе железа для тормозной колодки железнодорожного вагона | |
| RU2681899C1 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая в процессе трибоконтакта наночастицы | |
| RU189252U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства | |
| CN107881396A (zh) | 一种汽车刹车片用低噪音粉末冶金材料的制备方法 | |
| RU2670662C1 (ru) | Композиционная тормозная колодка железнодорожного транспортного средства, образующая при трибосопряжении наноразмерные абразивные частицы | |
| RU118380U1 (ru) | Фрикционное изделие | |
| RU165476U1 (ru) | Фрикционное изделие | |
| JP5512323B2 (ja) | 車両用制輪子及び制輪子用制動ブロック | |
| RU167036U1 (ru) | Тормозная колодка композиционная | |
| RU220348U1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного подвижного состава | |
| RU219369U1 (ru) | Тормозная колодка для железнодорожного транспорта | |
| WO2019083399A1 (ru) | Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180705 Effective date: 20180705 |