НОВАЯ ТОРМОЗНАЯ ЛОКОМОТИВНАЯ КОЛОДКА

В начале 80-х годов на дорогах страны остро проявились повышенный износ, односторонний подрез и повреждения гребней колес локомотивов, резко снижающих ресурс дорогостоящих бандажей и эффективность использования локомотивного парка. В этой связи проблема снижения износа колес локомотивов приобрела чрезвычайную остроту. Выполненные по заданию МПС различными организациями ( в их числе отраслевые НИИ, локомотивостроительные заводы, ВУЗы) и соответствующими службами дорог исследования работы экипажной части локомотивов в различных регионах страны ( 10 локомотивных депо 6-ти дорог) позволили выявить основные причины названного негативного явления. Установлено, в частности, что одна из главных причин снижения ресурса бандажа заключена в тормозной колодке.

Установлены следующие недостатки серийной колодки:
- Гребень колеса плотно охватывается ручьем колодки, при этом нередко ручей вновь устанавливаемой (неприработанной) колодки заужен
- Теплоотвод во внешнюю среду при торможении каждого колеса двумя колодками затруднен (локомотивы, оборудованные бесчелюстными тележками требуют применения двухстороннего тормоза)
- Метал гребня перегревается и теряет износостойкие свойства
- Усиливается темп износа перегретого гребня тормозной колодки
- Возрастает уровень пластической деформации перегретого гребня при его взаимодействии с рельсом
- Уменьшается толщина гребня, что требует обточки не только этого колеса, но и соседних с ним
- В регионах с суровым климатом в результате действия термоциклических напряжений высокого уровня образуются поперечные трещины в гребне, развитие которых приводит к раскрытию бандажа
- При износе колодки, близком к предельному, в 15…20% случаев отламываются и падают на путь гребневые части колодок по причине недостаточной величины напуска каркаса на гребневую часть, что угрожает безопасности движения
- Во многих случаях усложняется или делается невозможной смена тормозной колодки без значительных затрат непроизводительного ручного труда, необходимого для подъема скобы

1.Недостатки серийной колодки, необходимые в период приработки
1.1. Высокая степень нагрева гребня тормозной колодки
Гребень колеса плотно охватывается ручьями двух колодок, при этом нередко ручьи колодки заужены. Теплоотвод от гребня затруднен, гребень перегревается.
2.Повреждения гребня неприработанной тормозной колодкой
На перегретом гребне образуются круговые канавки "а" глубиной до 2,5 мм, а на колодке - соответствующие выступы "б" с наволакиванием металла гребня "в" в ручей колодки

2.Недостатки серийной колодки, наблюдаемые в ходе эксплуатации
2.1.Перегрев гребня при торможении с высоких скоростей
Перегрев гребня по той же, что и ранее причине неудовлетворительного теплоотвода, потеря гребнем износостойких свойств. В результате повышенный износ гребня тормозной колодкой и увеличенная его пластическая деформация при взаимодействии с рельсом. При торможении с высокой скорости происходит оплавление гребня и наволакивание металла в ручей колодки
2.2.Износ гребневой части колодки
При износе колодки, близком к предельному, происходит излом ее гребневой части и падение обломков на путь, что угрожает безопасности движения.
2.3.Поперечные трещины в гребне, раскрытие бандажа
В холодных климатических зонах при торможении возникающие термоциклические напряжения приводят к образованию поперечных трещин в гребне, дальнейшее развитие которых с учетом натяга обуславливают раскрытие бандажа.
2.4. Трудности при смене колодки
При смене колодки приходится поднимать скобу подручными средствами, так как нередко конец чеки упирается в скобу.

ООО ПФ "Универсал" разработало новую тормозную колодку, исключающую указанные недостатки (патент №2293676)
3.Преимущества новой тормозной колодки:
3.1.Повышение безопасности движения
Исключена возможность излома гребневой части и падения обломков колодки на путь за счет увеличения напуска каркаса на гребневую часть колодки и дополнительных захватов для удержания чугуна
3.2.Увеличение ресурса бандажей колесных пар на 20-25%
Снижена тепловая нагрузка на гребень за счет того, что:
- в гребневой части тормозной колодки выполнены сквозные окна;
- между гребнем бандажа колеса и взаимодействующими с ним участками ручья колодки в период ее приработки предусмотрен гарантированный зазор
3.3.Снижение трудовых затрат, обеспечение удобств при смене колодок
Предусмотрена направляющая для свободного захода чеки

Конструктивные решения:
4.Новая конструкция каркаса обеспечивает повышение безопасности движения.
4.1.Увеличена нависающая часть стального каркаса на гребневую часть колодки:

Повышение безопасности движения
4.2.Выполнены дополнительные захваты в нависающей части каркаса для удержания чугуна.

4.3. В гребневой части колодки выполнены сквозные окна
- Снижение теплообразования за счет исключения трения части поверхности гребня в процессе торможения;
- Гребень сохраняет износостойкие свойства, так как в процессе торможения не перегревается.
4.4. Новая конструкция скобы
Предусмотрена направляющая для захода чеки

4.5.Гарантированный зазор в период приработки колодки
- Гребень бандажа не перегревается;
- Сохраняются износостойкие свойства гребня;
- Гребень не повреждается колодкой в период ее приработки.
Взаимодействие колодок с гребнем в период приработки и в процессе торможения
Новая конструкция колодки гребень не перегревает.

5.Технико-экономический эффект от применения новой локомотивной тормозной колодки образуется за счет:
Повышения безопасности движения, что достигается:
- увеличением нависающей части стального каркаса на гребневую часть колодки с дополнительными захватами для удержания чугуна на гребневой части, благодаря чему исключается возможность излома гребневой части колодки при ее износе, близком к предельному, и падение обломков колодки на путь, особенно в стрелочные переводы - Увеличения ресурса бандажей колесных пар на 20-25%, что достигается:
- созданием благоприятных условий взаимодействия тормозной колодки с гребнем бандажа колесной пары, благодаря чему гребень бандажа не перегревается, сохраняя тем самым свои износостойкие свойства, и кроме того, не повреждается колодкой. Для реализации этого в гребневой части тормозной колодки выполнены сквозные окна, а между гребнем бандажа колеса и взаимодействующими с ним участками ручья колодки в период ее приработки предусмотрен гарантированный зазор.
- Снижение затрат труда:
- за счет ликвидации непроизводительной его части при установке тормозной колодки, что достигается применением в скобе колодки направляющих для свободного захода чеки, соединяющей колодку с тормозным башмаком
Улучшенные эксплуатационные качества новой тормозной колодки, обеспечиваемые ее конструкцией, снижают:
- количество обточек бандажей колесных пар по причине износа и повреждений гребней бандажей
Это гарантирует экономию:
- режущего инструмента
- электроэнергии
- снижение трудовых затрат на дополнительные обточки бандажей и преждевременную их перетяжку
- снижение эксплуатационных расходов за счет исключения потерь времени, связанных с выводом локомотивов из поездной работы для обточки бандажей колесных пар

Конструкторско- технологическая документация на колодку разработана силами ООО ПФ "Универсал" и Воронежского завода "Водмашоборудование", имющего опыт в этом деле.