втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта

Формула изобретения

Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненная из композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель, антиадгезив и связующее, отличающаяся тем, что втулка выполнена из композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно, в качестве антиадгезива - дисульфид молибдена, в качестве связующего - полиамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стекловолокно	10-30
Углеродное волокно	5-15
Дисульфид молибдена	0,5-4,0
Полиамид	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок с низким коэффициентом трения, не требующих смазки, для рычажной тормозной системы рельсового транспорта, например пассажирского и грузового, в том числе вагонов метрополитена.

В настоящее время в машиностроении для изготовления таких втулок широкое применение получили фенопласты - разнообразные пластмассы на основе фенолоформальдегидных смол. Эти материалы для изготовления деталей технического назначения отличаются особой прочностью и повышенной устойчивостью к различным воздействиям. В машиностроении из них изготавливают колеса, шестерни, втулки и другие детали различных ударопрочных механизмов.

Однако при производстве таких втулок из фенопласта выделяются свободные фенол, формальдегид и пыль.

Фенол - нервный яд, вызывающий острые и хронические отравления, способный проникать внутрь организма человека через незащищенные участки кожи. Вдыхание паров фенола вызывает раздражение верхних дыхательных путей, а при длительном воздействии - общее отравление. Предельно допустимая концентрация паров фенола в воздушном пространстве рабочей зоны производственных помещений - 0,1 мг/м³.

Так известны втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненные из фенопласта марки У-301-07 (см. фенопласт марок У-301-07 и У-2-301-07 по ТУ 2253-001-2572341-99, Организация - поставщик: ООО «Пластик» Тульская обл., Узловая, 4), содержащего фенолоформальдегидную смолу, хлопковую целлюлозу с добавками (тальк, магнезия, известь, СЖК), при следующем соотношении компонентов, масс.%.

Фенолоформальдегидная смола	46,5
Хлопковая целлюлоза	43,8
Добавки	9,7

Однако данные втулки имеют низкие прочностные характеристики. Кроме того, из-за наличия в составе материала втулок большого количества формальдегидной смолы, при изготовлении таких втулок выделяется фенол, формальдегид и пыль, что требует принятия повышенных мер безопасности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту и выбранной в качестве прототипа является втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненная из композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель в виде смеси полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокон, антиадгезив в виде стеарата цинка и/или стеарата кальция, связующее в виде фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы.

Кроме того, в состав материала известной втулки входит адгезив - поливинилацетат и/или поливинилбутираль и порошковый наполнитель - оксид кремния.

(См. патент РФ № 2298707 по кл. F16C 33/04, В61Н 13/34, заявл. 04.10.2005 г., опубл. 10.05.2007 г. «Втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта»).

Известная втулка выполнена двухслойной и состоит из внутреннего рабочего слоя скольжения и наружного демпфирующего слоя.

Известная втулка технологически сложна в изготовлении, при эксплуатации возможно расслоение ее частей. Кроме того, при изготовлении таких втулок, т.к. исходный композиционный материал содержит большое количество формальдегида, выделяются свободные фенол, формальдегид и пыль.

Задачей изобретения является повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, упрощение процесса изготовления и снижение вредных выбросов в окружающую среду при ее изготовлении.

Техническим результатом, позволяющим решить эту задачу, является увеличение срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем качественного и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов.

Поставленная задача достигается тем, что в известной втулке рычажной тормозной системы рельсового транспорта, выполненной из композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель, антиадгезив и связующее, согласно изобретению втулка выполнена из композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокно и/или углеродное волокно, в качестве антиадгезива - дисульфид молибдена, в качестве связующего - полиамид, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стекловолокно	10-30
Углеродное волокно	5-15
Дисульфид молибдена	0,5-4,0
Полиамид	остальное

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемая втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемая втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта может быть изготовлена с использованием оборудования и материалов как отечественной, так и зарубежной промышленности, следовательно, отвечает критерию «промышленная применимость».

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемой втулке рычажной тормозной системы рельсового транспорта новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу, а именно повышение срока службы втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта, упрощение процесса изготовления и снижение вредных выбросов в окружающую среду при ее изготовлении.

Выполнение втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта из композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя стекловолокна и/или углеродного волокна, позволяет увеличить износостойкость втулки, исключить коррозию, что в свою очередь повышает срок службы втулки.

Выполнение втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта из композиционного материала, содержащего в качестве антиадгезива - дисульфида молибдена, являющегося антифрикционной добавкой, позволяет снизить коэффициент трения и уменьшить износ поверхностей трения, что опять-таки повышает срок службы втулки.

Выполнение втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта из композиционного материала, содержащего в качестве связущего полиамид, позволяет упростить процесс изготовления втулки, ликвидировать вредные выбросы в окружающую среду при изготовлении при одновременном повышении прочностных и антифрикционных свойств, что еще в большей степени повышает срок службы втулки.

Соотношение компонентов композиционного материала втулки, мас.%:

Стекловолокно	10-30
Углеродное волокно	5-15
Дисульфид молибдена	0,5-4,0
Полиамид	остальное

установлено экспериментально и позволяет достичь требуемых показателей противоизносных и антифрикционных свойств трущихся деталей.

Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь технического результата, а именно увеличение срока службы втулки за счет повышения ее технических характеристик, которое достигается путем качественного и количественного соотношения, входящих в материал втулки компонентов.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

На чертеже изображен общий вид втулки в разрезе.

Заявляемые втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта изготавливают методом литья под давлением в литьевой машине из литьевого материала, который условно назван ПЦ-10.

Сравнительный анализ технических характеристик заявляемой втулки из материала ПЦ-10 и втулок, известных заявителю из его практики из материалов ОПМ-94, VI-301-07.ТУ 2253-001257-2341-99, Фф 201 ТУ 2253-125-5578270, приведен в табл.1.

Таблица 1
№ п/п	Основные показатели	ОПМ-94	VI-301-07.ТУ-2253-001257-2341-99	Фф 201 ТУ 2253-125-5578270	ПЦ-10
1	Цвет	черный	От светло-коричневого до темно-коричневого	черный	черный
2	Изгибающее напряжение при максимальной нагрузке, МПа, не менее	150	70	70	220
3	Водопоглощение, %	10	7	6	1,2-1,4
4	Разрушающее напряжение при сжатии, МПа	150	80-120	160	160
5	Ударная вязкость по Шарпи на образцах без надреза, Дж/м2, не менее	30	6	60	60
6	Разрушающее напряжение при растяжении, МПа	40	28-30	37,5-40	155
7	Температура размягчения и работоспособности, ºС	60	60	60	200
8	Модуль упругости при изгибе, ГПа, не менее			7,2-7,5

Из таблицы 1 видно, что

заявляемые втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта обеспечивают повышенный КПД тормозной рычажной передачи в течение длительной работы, исходя из следующих преимущественных физико-механических свойств:

1. Низкое влагопоглащение	- 1,2-1,4%
2. Высокое разрушающее напряжение при растяжении	- 160 МПа
3. Высокотемпературная работоспособность	- 200ºС
4. Высокая стойкость к удару	- 7,2-7,5 ГПа
5. Высокая ударная вязкость по Шарпи	- 60 Дж/м2

Экспериментально установлено, что технические характеристики предлагаемой втулки рычажной тормозной системы рельсового транспорта значительно превосходят те же характеристики втулки, полученной из известных материалов.

Таким образом, по сравнению с известными втулками заявляемая втулка рычажной тормозной системы рельсового транспорта обладает повышенным сроком службы при сниженном выбросе вредных примесей в окружающую среду при ее изготовлении.

Дополнительным эффектом при изготовлении предлагаемой втулки является резкое увеличение производительности труда, так как процесс изготовления сводится к литью под давлением в литьевой машине из композиционного материала ПЦ-10, который готовят простым перемешиванием компонентов, представляющих собой гранулы.

Пример 1

Берут стекловолокно, добавляют углеродное волокно и дисульфид молибдена и смешивают с полиамидом при следующем соотношении компонентов, мас.%

Стекловолокно	10,0
Углеродное волокно	15,0
Дисульфид молибдена	2,0
Полиамид	остальное

Затем полученную композицию загружают в литьевую машину, где под действием высокой температуры и давления получают композиционный материал в расплавленном состоянии, который затем заливают в пресс-формы требуемых размеров, обеспечивающие получение втулок в виде, который показан на чертеже.

Пример 2

Берут те же компоненты, что и в примере под номером 1, но при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стекловолокно	20,0
Углеродное волокно	10,0
Дисульфид молибдена	1,0
Полиамид	остальное,

которые перемешивают и вводят в литьевую машину, где они переходят в расплавленное состояние и далее полученную массу заливают в пресс-формы определенных размеров, обеспечивающих получение втулок, показанных на чертеже после охлаждения массы композиционного материала.