专利名称：改善轮面的制动靴的制作方法
技术领域：
本发明涉及轨道车使用的制动靴，特别涉及一种改进的轨道车制动靴，它能够改变轨道车轮子与供轨道车运行的轨道之间的附着力。
历史上，铁路机车和轨道车是通过轮面制动进行制动的。制动靴与轮面的啮合产生摩擦，并以热量形式消耗车辆的动能。为了使这种制动有效，需要轮子转动。当轮子被制动时，轮面与轨道之间因摩擦而产生的附着力将维持这种轮子转动。
已发现在冬季时会周期性地频繁发生过度的轮子磨损和制动靴更换。对此种现象的一种解释是，至少部分是由于因为冬季的大量水分接触使制动靴在轮子上产生较明显的清扫作用。这种清扫作用趋向于增加轮子和轨道之间的接触摩擦或附着力，在轮子上产生增加的接触应力，在轮副的导向和转向操作过程中，特别是当遇到轨道弯曲部分时，这种接触应力将特别高。
通过制动靴和轮子表面之间的摩擦及轮子和轨道之间的附着力产生并组合的制动力转变成热量和轮子的接触应力，而这常常使轮子受到损害。已经知道，高的热量和接触应力会产生剥落，从而会使轮面轻微失效。
需要高度减速的轨道碰到的另一个相关问题是轮子的滑动，这将在轮面上造成平面部位。这种平面部位由于其产生的高度振动和噪音而不利于设备、货物和乘客。修理这种受损的轮子需要卸下轮子和对轮面进行机加工，以便消除平面部位。
本发明提供一种适合与轨道车的轮面啮合的制动靴，轨道车借助该轮面可被引导地支承在轨道上，以改善这种车辆轮子，从而对这种轮面和轨道之间的附着力起作用。该制动靴包括一后板及固定在该后板上的制动垫。这种制动垫具有可与轮面啮合的制动面，且进一步包括置于后板的键桥接件中点的相反两侧上的第一和第二部分。有一种适合于制动这种轨道车轮子的、由摩擦成分组成的第一材料。第一材料形成第一和第二部分，并且还有不同于第一材料的第二材料。第二材料作为至少一个不连续的插入件置于第一材料中，这种第二材料改善了轨道车的轮面，从而对上述轮面和轨道之间的附着力起作用。第二材料具有不同于第一材料的磨损速度。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种摩擦制动靴，它能够改变轨道车轮子和轨道之间的附着力而不会影响制动操作。
本发明的另一个目的是在制动靴摩擦材料里加入性能改善剂，以减少轮子和轨道之间的附着力。
本发明的再一个目的是在制动靴摩擦材料里加入性能改善剂，以增加轮子和轨道之间的附着力。
本发明的又一个目的是控制制动靴性能改善剂相对轨道车轮面的使用比例。
除了上面特别指出的本发明的许多目的和优点外，应该明白，对于熟悉相关的铁路制动技术的技术人员来说，从下面对本发明的详细描述中，特别当将这种详细描述与附图和附后的权利要求书相结合时，可更清楚地了解改进的组合制动靴的许多其它重要的目的和优点。
图1是一平面图，它显示了按照本发明一实施例的制动块的制动面；图2是沿图1中的2-2线的剖视图；图3是一平面图，它显示了按照本发明另一实施例的制动块的制动面；图4是沿图3中的4-4线的剖视图。
在详细描述本发明的各实施例之前应该说明，为了清楚地了解本发明，附图中所有视图里的具有相同功能的相同零件用相同的标号表示。
现在参看图1和2。它们显示了一制动靴10，该制动靴包括具有键桥接件14的后板12，以便利用传统的装置、诸如制动靴键(未画出)将制动靴10固定在制动头(未画出)上。固定在后板12上的是模制的制动块16，它较佳的是被分割，以便沿着制动靴桥接件的中心线互相分离。模制的制动块16是由合成摩擦材料制成的，诸如铁路型制动靴已经使用的那种。这种模制的制动块16较佳的是在模制这种摩擦制动块16时通过粘结固定在后板12上。
各制动块16上形成有凹槽20，该凹槽较佳的是圆柱形。这种凹槽20可用来接纳一与凹槽20形状大致相同的插入件22。插入件22是用不同于制造制动块16的合成摩擦材料的材料制成的。在本发明的一个实施例里，这种插入件22是由诸如二硫化钼制成的润滑物。虽然目前二硫化钼是一种较佳的润滑物，但在本发明的范围内也可使用其它的润滑物。
由于二硫化钼通常呈粉末状，因此可以设想，该润滑物结合有适当的树脂并被硬化成与凹槽20形状对应的插入件22。较佳的是，插入件由95％的二硫化钼和5％的树脂组合而成。按照本发明的一个方面，插入件22可在上述模制过程中与制动块16的合成摩擦材料结合，这样，凹槽20可按照插入件22的形状形成，并使插入件由此固定在凹槽20里。按照本发明的另一方面，插入件22可通过压入模制的凹槽20里而被固定。也可用其它的方法将插入件22固定在凹槽20里。
此外，将润滑物组合到制动块16的合成摩擦材料中去的其它方法包括，在模制前将粉末状的润滑物与合成摩擦材料混合，这样，在模制制动块16的过程中可基本实现二硫化钼与合成摩擦材料的均匀混合。另一种方法包括将二硫化钼制成小球，并在模制成制动块16前将该小球散布在合成摩擦材料里，这样，当模制工艺完成时，实现润滑材料明显地非均匀分布。
然而，在所有情况下，润滑材料的磨损速度大于合成摩擦材料的磨损速度，这样，后者控制了相对轮面的润滑材料的使用比例。此外，这种润滑用的插入件22的全部表面积一般约在制动块16表面积的5％至15％范围内。该范围是按照它们各自的磨损速度选定的，这样，当制动靴10与轨道车轮子的轮面接触时，在轮面上形成薄膜状的润滑物。用这种方式提供所需的润滑物薄膜后，轮面与轨道之间的摩擦水平可显著地降低，从而允许存在部分滑行状况，特别是在轨道弯曲处，以此降低轮子/轨道接触应力。通过控制润滑物的使用比例，可获得降低的轮子应力，但同时仍提供支承这种制动力所需要的轮子/轨道附着力水平，而这种制动力是获得所需的减速作用所必需的。
现在参看图3和4，它们显示了一种制动靴10，该制动靴10具有一后板12，一键桥接件14和一模制的合成摩擦制动块16。
各制动块16上形成有凹槽21，该凹槽较佳的是矩形。这种凹槽21可用来接纳一与凹槽21形状大致相同的插入件23。插入件23是用不同于制造制动块16的合成摩擦材料的材料制成的。在本发明的这个实施例里，这种插入件23包括诸如铸铁的磨料。虽然铸铁是一个较佳的例子，但它只是一个例子，在本发明的范围内当然也可使用其它适当的磨料。
如图3和4所示，按照本发明的一个方面，插入件23(较佳的是铸铁)可在模制合成摩擦制动块16的过程中与制动块16结合，这样，凹槽21可按照插入件23的形状形成，并由此将插入件固定在其中。
此外，将磨料组合到合成摩擦制动块16中去的其它方法包括，在模制前使适当的磨料均匀分布和使磨料与合成摩擦材料非均匀混合。
在所有情况下，与使用哪一种磨料无关，磨料的磨损速度大于合成摩擦材料的磨损速度。矩形插入件23横向跨越制动块16宽度的大部分，这样，与制动过程中制动块16与轮面的啮合相对应，轮面被磨损。已经发现，铸铁能令人满意地使轮面磨损处于理想的微量水平。为了获得理想的轮面磨损，磨料制成的这种插入件的表面积较佳的是约占制动块表面积的5％至25％。对使用连续制动轮面的这种改善将实现和维持最佳水平的附着力，防止轮子和轨道之间的滚动接触分离。这样，不仅维持了轮子转动，从而确保通过对轮面的制动可获得车辆的减速作用，而且这种轮子转动减少了在轮面上产生滑动平面部位的机会。
按照本发明的上述两个方面，这样的轮面改善将提供显著增加的轮子寿命，降低的维修费用，对轨道车设备、货物和乘客的很小的振动环境，以及很低的噪声。
虽然上面详细描述了本发明的较佳的和替换的实施例，但应该明白，对于熟悉制动系统、特别是熟悉轨道车辆使用的合成摩擦制动靴技术领域的技术人员来说，在不超出本发明的构思或附后的权利要求书范围的情况下还可对本发明作出许多其它的变化和/或改进。
权利要求
1．一种制动靴，它适合与轨道车的轮面啮合，借助该轮面，轨道车可被引导地支承在轨道上，所述制动靴包括(1)一后板；以及(2)固定在所述后板上的制动垫，它具有可与所述轮面啮合的制动面，所述制动垫包括1)置于所述后板的键桥接件中点的相反两侧上的第一和第二部分；2)适合于制动所述轨道车轮子的、由摩擦成分组成的第一材料，所述第一材料形成于所述第一和第二部分，并且还有形成于所述第一材料的所述制动面上的至少一个凹槽；以及3)不同于所述第一材料的第二材料，所述第二材料作为至少一个不连续的插入件置于所述第一材料里，所述第二材料改善所述轨道车轮面，从而影响所述轮面和所述轨道之间的附着力，所述第二材料还具有不同于所述第一材料的磨损速度。
2．如权利要求1所述的制动靴，其特征在于，所述第二材料是润滑物，所述轨道车轮面被改善，从而减少所述轮面和所述轨道之间的附着力。
3．如权利要求2所述的制动靴，其特征在于，所述润滑物是二硫化钼。
4．如权利要求1所述的制动靴，其特征在于，所述第二材料是一种磨料，所述轨道车轮面被改善，从而增加所述轮面和所述轨道之间的附着力。
5．如权利要求1所述的制动靴，其特征在于，所述第二材料是由约95％的二硫化钼和约5％的树脂凝固而成的混合物。
6．如权利要求5所述的制动靴，其特征在于，所述凝固的混合物与所述至少一个凹槽的形状对应。
7．如权利要求1所述的制动靴，其特征在于，在所述第一材料里的所述至少一个不连续的插入件呈圆柱形。
8．如权利要求7所述的制动靴，其特征在于，在所述第一材料里的所述至少一个不连续的插入件的总面积在所述制动面总面积的约5％至15％之间的范围内。
9．如权利要求7所述的制动靴，其特征在于，所述圆柱形的所述至少一个不连续的插入件是二硫化钼。
10．如权利要求1所述的制动靴，其特征在于，在所述第一材料里的所述至少一个不连续的插入件呈矩形。
11．如权利要求10所述的制动靴，其特征在于，在所述第一材料里的所述至少一个不连续的插入件的总面积在所述制动面总面积的约5％至25％之间的范围内。
12．如权利要求10所述的制动靴，其特征在于，所述矩形的所述至少一个不连续的插入件是铸铁。
13．如权利要求1所述的制动靴，其特征在于，在所述第一材料里的所述至少一个不连续的插入件是预制的，且所述第一材料的所述至少一个凹槽具有与插入件一致的形状，从而在它们之间提供静配合。
14．如权利要求1所述的制动靴，其特征在于，在所述第一材料里的所述至少一个不连续的插入件有两个。
15．如权利要求14所述的制动靴，其特征在于，所述两个插入件中的第一插入件插入所述第一材料的所述第一部分里，而第二插入件插入所述第一材料的所述第二部分里。
全文摘要
一种适合与轨道车的轮面啮合的制动靴,轨道车借助该轮面可被引导地支承在轨道上。该制动靴包括一后板及固定在该后板上的制动垫。这种制动垫具有可与轮面啮合的制动面,且进一步包括置于后板的键桥接件中点的相反两侧上的第一和第二部分。第一材料形成第一和第二部分,具有不同于第一材料磨损速度的第二材料作为至少一个不连续的插入件置于第一材料中,这种第二材料改善了轨道车的轮面,从而对所述轮面和轨道之间的附着力起作用。
文档编号F16D69/00GK1286189SQ9911845
公开日2001年3月7日 申请日期1999年8月27日 优先权日1999年8月27日
发明者布鲁斯·W·舒特, 约瑟夫·F·福莫鲁 申请人:西屋气刹车公司