Файл: Ситковский, И. П. Полимерные материалы на зарубежных железных дорогах.pdf

температуры, развивающейся в процессе торможения при таких скорос­ тях, в зоне контакта колодок и поверхности катания колеса. В связи с этим усилия специалистов многих зарубежных дорог были направ­ лены на создание тормозных колодок из полимерных материалов на основе синтетических каучуков и смол, обладающих более стабильным коэффициентом трения, менее зависящим от температуры торможе­ ния [38].

В настоящее время на железных дорогах США, ФРГ, ГДР, Англии, Японии, Франции и других стран эксплуатируется и широко прове­ ряется на локомотивах и другом подвижном составе около 20 типов композиционных тормозных колодок из различных полимерных матери­ алов. Составы материала этих колодок разнообразны и представляют

последних обычно применяют разные сочетания волокнистых и порош-

.кообразных веществ минерального и органического происхождения, металлические порошки, стружку. Тормозные колодки из полимерных материалов изготовляют прессованием однородной смеси всех компо­ нентов в соответствующих пресс-формах под высоким давлением и не­ обходимой для полимеризации связующего из синтетической смолы

.160

неметаллических колодок шириной 102 мм и колодок, имеющих посе­

В ФРГ колодки типа «Jurid» широко применяются с 1957 г. Различ­ ные модификации их (ВК-58, ВК-63, ВК-64, ВК-9 и др.), имеющие раз­ личные коэффициенты трения, эксплуатируются на тепловозах разных серий, на электровозах, пассажирских вагонах, дизель-поездах, гру­ зовом подвижном составе, на поездах метрополитенов и маневровых локомотивах. Из материала «Jurid»-874 с более высоким коэффициентом трения, равным 0,34, применяют тормозные накладки дисковых тор­ мозов подвижного состава ФРГ, Японии, Франции, Бельгии, Швей­

бандажей у тепловозов V60 примерно одинаков. Полимерные колодки устойчиво работают в сухую погоду. Наблюдения показали, что для большей части подвижного состава лучшим оказалось использование колодок с низким (0,18) коэффициентом трения. Такие колодки при­ меняются в эксплуатации без переделки рычажной передачи и имеют более стабильный коэффициент трения в различных климатических условиях. К существенным недостаткам полимерных колодок отно­ сится снижение в дождливую и снежную погоду коэффициента тре­ ния, что наряду со снижением коэффициента сцепления колеса с рель­ сом приводит к увеличению тормозного пути. Испытаниями колодок более чем 10 различных вариантов их состава установлено, что коэф­ фициент сцепления колес с рельсами при торможении полимерными колодками в большинстве случаев меньше реализуемого при исполь­ зовании чугунных колодок и что наличие в составе материала коло­

контактирующей поверхности стальных включений. В эти же периоды наблюдается повышенный износ бандажей чугунными колодками. Отме­ чается, что грубые повреждения поверхности катания колесных пар происходили при торможении в течение длительного времени с не­ большим усилием нажатия (до 0,3 кГ/см2) при наличии на поверх­ ности трения нажатия воды (дождь, снег, лед).

Во Франции разработан новый материал для колодок, который обес­ печивает высокую тормозную эффективность на сухих и мокрых рель­

кольцевых выработок. На пригородных поездах, эксплуатирующихся со скоростью до 120 км/ч с частыми торможениями, обнаруживался повышенный износ бандажей, наличие выбоин и выработок на них от колодок шириной 85 мм, наиболее заметных на краях профиля банда­ жа [40]. Предполагается, что вся тормозная нагрузка вследствие де­ формации колодки во время торможения приходится, главным образом, на ее крайние части и выделяющееся при этом тепло способствует образованию кольцевых выработок на колесе. Установлено, что поли­ мерные колодки в результате меньшей теплопроводности и большого' коэффициента теплового расширения деформируются под влиянием тепла торможения в продольном и поперечном направлениях в большей степени, чем чугунные. Незначительная теплопроводность материала колодок является причиной повышенного нагрева поверхностных слоев, колеса. Быстрое последующее охлаждение приводит к появлению в них напряжений и образованию трещин, выкрашиванию металла и наво­ лакиванию его на поверхность колодок. Наличие влаги и низких тем­ ператур способствует усиленному износу поверхности катания. Иссле­ дования показали, что металл, нанесенный на рабочую поверхность колодки с бандажа, имеет мартенситную структуру. Отмечается, что образование трещин, выкрашивание и наволакивание металла в боль­ шей степени вызываются в колодках со связующим из синтетических смол. На основании исследований воздействия полимерных колодок на колесо при торможении со скоростью 120 км/ч предполагается, что термическое воздействие на колесо может быть снижено применением колодок с низким модулем упругости [41].

Наряду с расширением эксплуатации полимерных тормозных коло­ док в ряде стран продолжаются исследования по совершенствованию их состава и технологии изготовления. В США запатентована колодка, в состав которой входят 35—65% эпоксидной смолы и отвердителей, 20—40% графита и 15—25% минеральных абразивных частиц из пем­ зы или полевого шпата, известняка, доломитов, окиси алюминия со включением различных глиноземов. Отмечается, что колодка такого состава не вызывает перегрева поверхности колеса при торможении, обладает высокой износостойкостью и применяется без переделки рычажной передачи.

В Швейцарии предложена колодка, состоящая из 30—80% гра­ фита или сажи с размером частиц 0,029—0,25 мм, до 45% мелких ме­ таллических наполнителей (медь, алюминий) й 20—25% фенолофор­ мальдегидной или меламиноформальдегидной смолы. Средний коэф­ фициент трения, равный 0,18 при скорости 120 км/ч, сохраняется практически до скорости 260 км/ч и температуры 380—450° С [43].

В Японии предложен способ изготовления колодок, в состав кото-і рых входит порошкообразное железо с размером зерен 200—300 мк в количестве 20—35%, асбест — 3%, графит— 10—30%, каучук — 5%, фенолоформальдегидная смола— 10—30%, стекло 5— 10% (от объема смолы). Колодки прессуются под давлением 1000 am, при темпе­ ратуре 130—160° С с выдержкой от 0,5 до 2 ч [44].

Для запатентованного ранее материала для колодок на основе ка­ учукового и смоляного связующего с 20—25% белого чугуна рекомен-

162

жгутов или нитей, армированных металлической проволокой, 0—20% пемзы, 5—15% сернистых соединений, свинцового блеска, 5—25% окиси цинка, магния или меди, 0—10% сульфата бария, 0—10% ме­ таллы — свинец и др. [45].

Отмечается, что из-за плохой теплопроводности и выделения боль­ шого количества тепла, вредно влияющего на бандаж колеса, полимер­ ные колодки не являются перспективными для подвижного состава, эксплуатируемого со скоростями более 140—160 км/ч при тормозном пути 1000 м. В ФРГ, например, в связи с этим сокращается применение колодочных тормозов. Более перспективным для высокоскоростных составов считается применение дисковых тормозов, совместное исполь­

7.«Engineer», 1969, v. 229, № 5931, p. 35—37.

8.«Ry Gaz», 1969, v. 125, № 14, p. 529—532.

9.«Modern Railway», 1969, v. 25, № 246, p. 117—119.

10. «French Railway Techn», 1968, 11, № 3, 1—105.

11.«Glasers Ann», 1968, 92, Ws 6, c. 173—182.

12.«Ry Gaz», 1969, v. 124, Ws 14, c. 538—540.

13.«Glasers Ann.», 1968, 92, Ws 14, c. 341—345.

14.«Brown Boveri Mitt», 1970, 57, Ws 10, s. 398—409.

15.«Chemins Fer», 1968, 87, Ws 3, 125—146.

16.«Ry Gaz», 1968 v. 124, Ws 3, p. 94—96.

17.«Ry Loc. and Cars», 1971, v. 145, Ws 1, p. 25—27.

18.«Ry Loc. and Cars», 1969, v. 143, Ws 7, p. 21—22.

19.«Elektr. Bahnen», 1969, 40, Ws 6, s. 134—135.

20.«Eisenbahntechn Rundsch.», 1970, 19, Ws 10, s. 391—404.

21.«Dtsch. Eisenbahntechn», 1970, 18, Ws 3, s. 104—107.

22.«Ry Gaz», 1968, v. 124, Ws 9, p. 336—339.

23.«Rev. Cen. Chemins Fer», 1970, 89, Ws 2, c. 119—128.

24.«Mod. Railways», 1968, v. 24, Ws 233, p. 79—81.

25.«Eisenbahningenieur», 1968, 19, Ws 1, c. 11—16.

26.«Eisenbahner», 1969, Ws 4B, s. 136.

27.«Zeicht bau Verkehrfahrzeuge», 1970, 14, Ws 3, c. 104—109.

28.«Glasers Ann.», 1968, 92, Ws 11, s. 341—345.

29.«Bundesbahn,» 1968, v. 2, Ws 17—18, c. 687—694.

30.«Glasers Ann.», 1969, 93, Ws 6, s. 165—170.

31.«Ry Gaz», 1968, v. 124, Ws 23, p. 877—878.

32.«Eisenbahnpraxis», 1970, 14, Ws 6, s. 197—198.