Патент на изобретение №2298707

(54) ВТУЛКА РЫЧАЖНОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА

(57) Реферат:

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.

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.

Формула изобретения

1. Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненная с внутренней рабочей поверхностью скольжения, отличающаяся тем, что она 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 волокон, 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.:

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.:

2. Втулка по п,1, отличающаяся тем, что 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 до 16 см².

3. Втулка по п.1, отличающаяся тем, что 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 до 16 см².

4. Втулка по п.1, отличающаяся тем, что 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.

5. Втулка по п.1, отличающаяся тем, что 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., при этом при использовании новолачных форм фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента дополнительно используют гексамети-лентетрамин (уротропин) в количестве 9-20 мас.ч. от содержания смолы.

6. Втулка по п.1, отличающаяся тем, что 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.

7. Втулка по п.1, отличающаяся тем, что толщина ее наружного демпфирующего слоя выбрана равной 0,2-0,5 толщины внутреннего рабочего слоя скольжения.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.10.2008

Извещение опубликовано: 27.07.2010 БИ: 21/2010