Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2463185

(19)

RU

(11)

2463185

(13)

C2

(51) МПК B61H1/00 (2006.01)

F16D65/06 (2006.01)

F16D69/02 (2006.01)

C08J5/14 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 05.10.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010152151/11, 20.12.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

20.12.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 20.12.2010

(43) Дата публикации заявки: 27.06.2012

(45) Опубликовано: 10.10.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2353535 С1, 27.04.2009. RU 2309072 С1, 27.10.2007. RU 2008143895 А, 10.05.2010. US 4373038 А, 08.02.1983. CN 101235153 А, 06.08.2008. DE 3109037 A1, 24.12.1981.

Адрес для переписки:

344038, г.Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2, РГУПС, А.П. Сычёву

(72) Автор(ы):

Колесников Владимир Иванович (RU),

Сычев Александр Павлович (RU),

Лапицкий Александр Валентинович (RU),

Колесников Игорь Владимирович (RU),

Бочкарев Николай Алексеевич (RU),

Ворончихин Александр Иванович (RU),

Налев Игорь Андреевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Колесников Владимир Иванович (RU),

Сычев Александр Павлович (RU),

Лапицкий Александр Валентинович (RU),

Колесников Игорь Владимирович (RU),

Бочкарев Николай Алексеевич (RU),

Ворончихин Александр Иванович (RU),

Налев Игорь Андреевич (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОРМОЗНЫХ КОЛОДОК ПОДВИЖНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к способу изготовления тормозных колодок подвижного железнодорожного состава. Способ заключается в изготовлении металлического каркаса с П-образным выступом в его центральной части, использовании композиционного фрикционного элемента и одной твердой вставки, расположенной в центральной части колодки. В состав композиционного фрикционного элемента на основе бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков вводят предварительно обработанную на подогретых до 40-80°С вальцах смесь твердой высокомолекулярной диановой смолы с молекулярной массой от 860 до 3500 (А) с ароматическим полиамином (техническим продуктом), представляющим собой смесь изомеров диаминодифенилметана и высших полиаминов (Б) в соотношении А:Б от 95:5 до 70:30, вулканизирующие добавки - серу, 2-меркаптобензтиазол, тиурам, высушенный волокнистый наполнитель, предварительно пропитанный водной эпоксидной дисперсией в количестве от 5 до 40% в пересчете на сухой продукт и порошковый наполнитель, представляющий собой мелкодисперсный минерал, или металл, или их смесь. Твердую вставку, выполненную из чугуна, закрепляют фрикционным композиционным элементом в процессе прессования колодки в пресс-форме за счет высоких адгезионных и когезионных свойств фрикционного композиционного элемента. Достигается повышение эксплуатационной надежности тормозных колодок за счет повышения прочности и адгезии к металлу фрикционного состава, а также снижение трудозатрат и энергозатрат при изготовлении колодок за счет исключения операции сварки. 2 табл.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способу изготовления тормозных колодок подвижного железнодорожного состава.

Известен способ получения тормозных колодок из композиционных материалов на основе бутадиеновых каучуков с вулканизирующими добавками и наполнителями - асбестовым волокном и различными минеральными порошками в сочетании с металлическим каркасом (см. Б.А.Ширяев. Производство тормозных колодок из композиционных материалов для железнодорожных вагонов. М.: Издательство «Химия», 1982). Описанный состав - композиционный фрикционный элемент является наиболее распространенным при изготовлении колодок в течение более чем 50 лет. Однако возрастание скоростей железнодорожного транспорта и нагрузок на тормозные устройства показали недостаточную прочность и надежность в эксплуатации тормозных колодок, получаемых по известному аналогу.

Ближайшим прототипом заявленного решения является тормозная колодка и способ ее получения, которая наряду с композиционным фрикционным элементом и металлическим каркасом с П-образным выступом в его центральной части содержит твердую вставку из чугуна, при этом вставка приваривается к металлическому каркасу (см. Патент РФ 2309072 С7 от 27.10.2007 г.).

Задачей твердой вставки является обеспечение очищающего и полирующего воздействия на колесо вагона.

Однако приваривание вставки к металлическому каркасу вызывает внутренние напряжения в металле каркаса и, как следствие, снижение его прочности и надежности. В то же время приваривание вставки является достаточно трудоемкой операцией, неприемлемой при массовом производстве тормозных колодок. Кроме того, все описанные и применяемые композиционные фрикционные элементы (составы) имеют недостаточную прочность и адгезию к металлическим элементам колодки.

Целью настоящего изобретения является способ повышения эксплуатационной надежности тормозных колодок за счет повышения прочности и адгезии к металлу фрикционного состава, обеспечивающий снижение трудо- и энергозатрат при изготовлении в результате исключения операции сварки.

Поставленная цель достигается тем, что в состав композиционного фрикционного элемента на основе бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков вводят предварительно обработанную на подогретых до 40-80°С вальцах смесь твердой высокомолекулярной диановой смолы с молекулярной массой от 860 до 3500 (А) с ароматическим полиамином (техническим продуктом), представляющим собой смесь изомеров диаминодифенилметана и высших полиаминов (Б) в соотношении А:Б от 95:5 до 70:30, вулканизирующие добавки: серу, 2-меркаптобензтиазол, тиурам, высушенный волокнистый наполнитель, предварительно пропитанный водной эпоксидной дисперсией, в количестве от 5 до 40% в пересчете на сухой продукт и порошковый наполнитель, представляющий собой мелкодисперсный минерал или металл или их смесь, а твердую вставку, выполненную из чугуна, закрепляют фрикционным композиционным элементом в процессе прессования колодки в пресс-форме за счет высоких адгезионных и когезионных свойств фрикционного композиционного элемента, состоящего в мас.ч.:

Каучук

100,0

Смесь эпоксидной смолы с ароматическим полиамином

10,0-40,0

Сера

1,0-15,0

2-меркаптобензтиазол

0,5-4,0

Тиурам

0,03-1,0

Волокнистый наполнитель

20,0-140,0

Порошковый наполнитель

40,0-260,0

Пример 1.

Приготовление смеси эпоксидной смолы с ароматическим полиамином.

На разогретые до 60°С вальцы с фрикцией 1,25 загружают смесь твердой высокомолекулярной диановой смолы с молекулярной массой 1600 марки Э-44 (ТУ 6-10-1347-78), компонента А в количестве 85 мас.ч. и ароматического полиамина, представляющего собой смесь изомеров диаминодифенилметана и высших полиаминов (ТУ 2473-342-05763441-2001), компонент Б в количестве 15 мас.ч. После 3-х подрезов размягченную массу снимают с вальцов, охлаждают, дробят и упаковывают. Допустимый срок хранения не менее 6 мес.

Приготовление волокнистого наполнителя

В лопастной смеситель загружают 80 мас.ч. хризотилового асбеста марки П-5-65 и 40 мас.ч. 50% водной эпоксидной дисперсии (в пересчете на сухой продукт 20 мас.ч.) марки Этал АК-732 (ТУ 2241-824-18826195-06), представляющей собой продукт взаимодействия смеси диановой и алифатической смолы с полиэтиленгликолем. После перемешивания в течение 15 минут пропитанное волокно направляют в сушилку для удаления воды. Сухое пропитанное волокно представляет собой волокнистую массу, не имеющую запаха, непылящую, нетоксичную, легко распадающуюся при незначительном разрывном усилии.

Получение композиционного фрикционного элемента

В резиносмеситель типа РСВД-140-20 загружают 100 мас.ч. бутадиенового каучука марки СКД-2 (ГОСТ 14924), 25 мас.ч. отвальцованной при 60°С смолы марки Э-44 с полиамином, 5 мас.ч. серы, 2,2 мас.ч. 2-меркаптобензтаазола (ГОСТ 739), 0,5 мас.ч. тиурама (ГОСТ 740), 90 мас.ч. пропитанного эпоксидной дисперсией хризотилового асбеста и смеси 150 мас.ч. порошкового минерального наполнителя, состоящего из смеси - глинозем (ГОСТ 30558), графит кристаллический (ГОСТ 5279), концентрат баритовый (ГОСТ 4682) в равном соотношении. Перемешивание осуществляют при 70°С в течение 30 минут. После перемешивания открывается нижний затвор резиносмесителя и масса направляется для изготовления тормозных колодок.

Изготовление колодок

Для изготовления колодок композиционный материал предварительно формуют (брикетируют) под давлением 130 МПа в течение 10 секунд.

В процессе брикетирования смесь засыпается в пустое гнездо пресс-формы соответствующей конструкции, после чего закладывают металлический каркас и металлическую вставку, пресс-форму закрывают и подают давление. Готовые брикеты направляют на формование и вулканизацию в обогреваемых пресс-формах.

Формирование и одновременно вулканизацию осуществляют при температуре 200°С±5 в течение 25 мин +1 мин/мм толщины композиционного фрикционного элемента.

Примеры 2-6 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров в соответствии с таблицей 1.

Характеристика тормозных колодок приведена в таблице 2.

Из данных таблицы видны преимущества колодок, получаемых по заявляемому способу по сравнению с серийно производимыми в соответствии с ТУ 2571-037-00152129-2006.

Таблица 1

Условия осуществления заявляемого способа по примерам 2-6

п/п

Наименование параметра

Величина параметра по примерам:

2

3

4

5

6

1

Вид и марка применяемого каучука

Бутадиено-вый СКД-1

Бутадие-новый СКД-2

Бутадиен-нитрильный СКН-26

Смесь бутадиеново-го СКД-1 и бутадиен-нитриль-

ного СКН-18 1:1

Бутадиенни-трильный СКН-40

2

Количество вулканизирующих добавок:

сера

1

15

5

5

5

2-меркапгобензтиазол

0,5

4

2

2

2

тиурам

0,03

1

0,5

0,5

0,5

3

Марка и молекулярная масса твердой эпоксидной смолы

ЭД-8 (ГОСТ 10587-84)

860

Э-49 (ТУ 2225-039-0020

4211-2003)

2800

ЭД-8 (ГОСТ 10587-84)

1000

Э-05К (ТУ 2225-008-00204211-96)

3500

ЭД-8 (ГОСТ 10587-84)

900

4

Количество и соотношение смолы и ароматического полиамина (А:Б)

10

40

25

25

25

95:5

70:30

85

85

85

5

Режим вальцевания смолы с ароматическим полиамином, температура 0°С

40/10

80/3

60/5

60/5

60/5

6

Вид и количество волокнистого наполнителя, мас.ч.

Бесщелочное непрерывное рубленое стекловолокно диаметром 12 микрон

Волокно полиарамидное

Базальтовое непрерывное рубленое волокно диаметром 18 микрон

Волокно арселоновое измельченное (ТУРБ 00204056.145-97)

20

140

100

100

100

7

Содержание эпоксидной дисперсии на волокнистом наполнителе

5

40

22

22

22

8

Вид и количество порошкового наполнителя, мас.ч.

Крошка диалитовая обожженная (ТУ 5761-003-25310144-99)

260

Порошок железный 1:1

150

Электрокорунд и стальной порошок дробленый

150

Смесь углерода технического и глинозема марки Г-00 в соотношении 1:1

150

Смесь сурика железного и графита кристаллического в соотношении 2:1

150

9

Материал вставки

Ковкий чугун

Высоко-проч-

ный чугун

Серый чугун

Фосфористый чугун

Ковкий чугун

Таблица 2

Свойства тормозных колодок, изготовленных по заявляемому способу по примерам 1-6

п/п

Наименование показателя

Величина показателя по примерам 1-6

1

2

3

4

5

6

1

Твердость по Бринеллю, НВ 16/187, 5/30

3,5

3,8

3,6

3,5

3,8

3,6

2

Коэффициент трения в паре со сталью марки 1 и 2 по ГОСТ 10791

0,41

0,40

0,43

0,39

0,45

0,43

3

Износ в паре со сталью марки 1 или 2 по ГОСТ 10791, мм

0,12

0,10

0,12

0,11

0,10

0,11

4

Предел прочности при сжатии, МПа

35

32

38

32

36

35

Формула изобретения

Способ получения тормозных колодок подвижного железнодорожного состава, включающий изготовление металлического каркаса с П-образным выступом в его центральной части, использование композиционного фрикционного элемента и одной твердой вставки, расположенной в центральной части колодки, отличающийся тем, что в состав композиционного фрикционного элемента на основе бутадиеновых или бутадиеннитрильных каучуков вводят предварительно обработанную на подогретых до 40-80°С вальцах смесь твердой высокомолекулярной диановой смолы с молекулярной массой от 860 до 3500 (А) с ароматическим полиамином (техническим продуктом), представляющим собой смесь изомеров диаминодифенилметана и высших полиаминов (Б) в соотношении А:Б от 95:5 до 70:30, вулканизирующие добавки - серу, 2-меркаптобензтиазол, тиурам, высушенный волокнистый наполнитель, предварительно пропитанный водной эпоксидной дисперсией в количестве от 5 до 40% в пересчете на сухой продукт, и порошковый наполнитель, представляющий собой мелкодисперсный минерал или металл, или их смесь, а твердую вставку, выполненную из чугуна, закрепляют фрикционным композиционным элементом в процессе прессования колодки в пресс-форме за счет высоких адгезионных и когезионных свойств фрикционного композиционного элемента, состоящего, мас.ч.:

Каучук

100,0

Смесь эпоксидной смолы с ароматическим полиамином

10,0-40,0

Сера

1,0-15,0

2-меркаптобензтиазол

0,5-4,0

Тиурам

0,03-1,0

Волокнистый наполнитель

20,0-140,0

Порошковый наполнитель

40,0-260,0