CN101844568B - 用于铁路货车轴箱的耐磨垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铁路货车轴箱的耐磨垫，该耐磨垫用于轴箱的承载鞍与侧架之间，其包括有垫主体；所述的垫主体包括有垫板和垫板两侧凸起的挡边；两挡边之间的垫板长度与承载鞍的宽度相适应，垫板的宽度与侧架的宽度相适应；在垫主体的垫板上设有贯穿垫板的导电铜柱。本耐磨垫使侧架与承载鞍不直接摩擦，降低了之间的摩擦系数，车辆可以快速灵活的转弯，从而对火车提速也起到一定的作用，增进了车辆提速的安全性。其次就是侧架与承载鞍不直接接触，而是和耐磨垫产生摩擦，降低了两者磨损量，从而大大延长了两者的使用寿命，降低了车辆的维修费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨垫，尤其是一种用于铁路货车轴箱的耐磨垫。
背景技术
铁路货车转向架安装在两轮对上，主要由两侧架和一摇枕等三大件组成。两侧架分别通过两轴箱安装在两轮轴上。轴箱为套在轴颈上联结轮对和转向架构架或二轴车车体的部件，其作用是把车体重量和载荷传递给轮对，润滑轴颈，减少摩擦，降低运行阻力。轴箱装置按所采用的轴承类型，分为滑动轴承轴箱装置和滚动轴承轴箱装置两类。早期的机车车辆采用滑动轴承轴箱装置，20世纪初开始试用滚动轴承轴箱装置，现已逐渐取代滑动轴承轴箱装置。滚动轴承轴箱装置所用滚动轴承有圆柱、圆锥和球面三种。
在货车上除有一部分采用圆柱式滚动轴承轴箱装置外，新造货车主要采用密封式圆锥滚动轴承轴箱装置。圆锥滚动轴承两端带有密封装置，外圈上面为承载鞍，装在转向架侧架导框内，起载荷传递作用，轴承外面不再有轴箱体；因而这种结构称为“无轴箱轴承装置”。这种轴箱的承载鞍与侧架直接接触摩擦，且摩擦系数较大，造成车辆在转弯时不灵活，速度慢。而且侧架与承载鞍摩损量较大，减少了两者的使用寿命，从而导致车辆在运行一定时间后，需要维修或更换承载鞍或侧架，费用比较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能有效减少承载鞍与侧架磨损的用于铁路货车轴箱的耐磨垫。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：该耐磨垫用于轴箱的承载鞍与侧架之间，其包括有垫主体；所述的垫主体包括有垫板和垫板两侧凸起的挡边；两挡边之间的垫板长度与承载鞍的宽度相适应，垫板的宽度与侧架的宽度相适应；在垫主体的垫板上设有贯穿垫板的导电铜柱。
作为本发明的一种优选方案，所述的垫板为双层结构，上层为耐磨材料制成的耐磨层，下层为预浸树脂胶玻璃布制成的增强层；其中耐磨层的两侧向上凸起形成挡边。
优选的的耐磨材料采用下述重量配比的原料制成：海泡石纤维25～35份、玻璃纤维2.5～3.5份、高岭土6～10份、硅灰石纤维4～6份、石墨粒13～19份、紫铜棉1.5～2.5份、钛白粉0.5～1.5份、磷片石墨4～6份。
本发明制备方法的工艺步骤为：(1)、耐磨材料的原料在160～170℃烘干15～25小时，冷却，然后混合均匀；
(2)、将烘干后的耐磨材料的原料在65～85℃预热40～50分钟，然后在75～85℃预热40～50分钟；
(3)、在模腔依次加入预浸树脂胶玻璃布、浸胶短切纤维和预热后的耐磨材料的原料，压模；脱模即可得到垫主体；
压模过程中，模温控制：上模220～240℃，下模190～210℃；
压力控制：20～25Mpa；
保压时间：40～60分钟；
(4)、将导电铜柱穿过并固定在垫主体上，即可得到本耐磨垫。
进一步的，所述步骤(3)得到的垫主体还要进行后处理：将垫主体放于烘箱内，温度升至195～205℃，保温1小时；再升至225～235℃保温6小时；然后在烘箱中自然降温至低于60℃后取出。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：使用本发明后，保护了侧架与承载鞍，使侧架与承载鞍不直接摩擦，降低了之间的摩擦系数，车辆可以快速灵活的转弯，从而对火车提速也起到一定的作用，增进了车辆提速的安全性。其次就是侧架与承载鞍不直接接触，而是和耐磨垫产生摩擦，降低了两者磨损量，从而大大延长了两者的使用寿命，降低了车辆的维修费用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明俯视图。
具体实施方式
由图1、图2所示，本用于铁路货车轴箱的耐磨垫，该耐磨垫用于轴箱的承载鞍与侧架之间，其包括垫主体和导电铜柱5；垫主体是在一方形的垫板4的两侧设有与垫板4一体的条形凸起的挡边3；两挡边3之间的垫板长度与承载鞍的宽度相适应，垫板的宽度与侧架的宽度相适应；导电铜柱5贯穿并固定在垫板4上；车辆在运行过程中，会因摩擦会产生静电，因此设置导电铜柱以将转向架的电流传导到地面，防止车辆电流的短路和拉装易燃易爆产品的危险性。本耐磨垫在使用时，将其垫在承载鞍和侧架之间，承载鞍落入到两挡边之间以防止货车在运动时造成耐磨垫的脱落。图1所示，本耐磨垫的垫板4为双层结构，上层为耐磨材料制成的耐磨层1，下层为预浸树脂胶玻璃布制成的增强层2；其中耐磨层1的两侧向上形成挡边3。
实施例1：本耐磨垫的制备工艺为：
(1)、耐磨材料的原料在165℃烘干120小时，冷却，然后混合均匀；耐磨材料采用下述重量的原料：海泡石纤维30kg、玻璃纤维3kg、高岭土8kg、硅灰石纤维5kg、石墨粒16kg、紫铜棉2kg、钛白粉1kg、磷片石墨5kg。
(2)、将烘干后的耐磨材料的原料在75℃预热45分钟，然后在80℃预热45分钟。
(3)、在模腔依次加入预浸树脂胶玻璃布、浸胶短切纤维和预热后的耐磨材料的原料，压模；脱模即可得到垫主体；
压模过程中，模温控制：上模230℃，下模200℃；
压力控制：25Mpa；
保压时间：50分钟。
然后，将垫主体放于烘箱内，温度升至200℃，保温1小时；再升至230℃保温6小时；然后在烘箱中自然降温至50℃后取出。
(4)、将导电铜柱穿过并固定在垫主体上，即可得到本耐磨垫。
实施例2：本耐磨垫的制备工艺为：
(1)、耐磨材料的原料在160℃烘干25小时，冷却，然后混合均匀；耐磨材料采用下述重量的原料：海泡石纤维25kg、玻璃纤维2.5kg、高岭土10kg、硅灰石纤维4kg、石墨粒19kg、紫铜棉2.5kg、钛白粉1.5kg、磷片石墨4kg。
(2)、将烘干后的耐磨材料的原料在65℃预热50分钟，然后在85℃预热40分钟。
(3)、在模腔依次加入预浸树脂胶玻璃布、浸胶短切纤维和预热后的耐磨材料的原料，压模；脱模即可得到垫主体；
压模过程中，模温控制：上模220℃，下模190℃；
压力控制：25Mpa；
保压时间：60分钟。
然后，将垫主体放于烘箱内，温度升至195℃，保温1小时；再升至235℃保温6小时；然后在烘箱中自然降温至55℃后取出。
(4)、将导电铜柱穿过并固定在垫主体上，即可得到本耐磨垫。
实施例3：本耐磨垫的制备工艺为：
(1)、耐磨材料的原料在170℃烘干15小时，冷却，然后混合均匀；耐磨材料采用下述重量的原料：海泡石纤维35kg、玻璃纤维3.5kg、高岭土6kg、硅灰石纤维6kg、石墨粒13kg、紫铜棉1.5kg、钛白粉0.5kg、磷片石墨6kg。
(2)、将烘干后的耐磨材料的原料在85℃预热40分钟，然后在75℃预热50分钟。
(3)、在模腔依次加入预浸树脂胶玻璃布、浸胶短切纤维和预热后的耐磨材料的原料，压模；脱模即可得到垫主体；
压模过程中，模温控制：上模240℃，下模210℃；
压力控制：20Mpa；
保压时间：40分钟。
然后，将垫主体放于烘箱内，温度升至205℃，保温1小时；再升至235℃保温6小时；然后在烘箱中自然降温至45℃后取出。
(4)、将导电铜柱穿过并固定在垫主体上，即可得到本耐磨垫。
采用下述尺寸的耐磨垫进行试验：两挡边之间垫板的长度163mm，垫板的宽度156mm，垫板厚度8mm，耐磨层厚度3±1mm；挡边宽度128mm，挡边高度28mm。
试验例1：本耐磨垫的产品摩擦系数试验。
试验方法：在经铁道部批准的平面摩擦试验机上进行，采用常规的平面摩擦试验机的试验方法。试验用的对磨体为45号钢板、热处理硬度为47HRC～52HRC、表面粗糙度Ra小于1.6μm。试验环境温度须保持在23℃±2℃，相对湿度须保持在50％±5％。试样状态调节时间不少于8h。本耐磨垫产品按规定预磨2000次后进行正式试验，试验过程中保持摩擦副温度在25℃±5℃。
试验结果：耐磨层0.30～0.40、增强层≥0.40。
试验例2：本耐磨垫材料摩擦系数试验。
试验方法：在销盘式摩擦试验机上进行，采用常规的销盘式摩擦试验机的试验方法。按GB/T2918进行状态调节后(温度23℃±2℃，湿度50％±5％)才能试验。
试验结果：耐磨层0.25～0.45、增强层≥0.40；
磨损量(cm3/N·m)：本体≤4×10-8、对磨体≤2×10-9。
试验例4：本耐磨垫中耐磨层与增强层层间粘合力。
试验方法：采用万能材料试验机，试验步骤和试验夹具符合GB/T1450.1(玻璃钢板层间剪切强度试验方法)。
试验结果：耐磨层与增强层层间粘合力≥3000N。
试验例5：本耐磨垫挡边抗剪切力。
试验方法：采用万能材料试验机和常规抗剪切力试验方法。
试验结果：挡边抗剪切力≥20KN。
试验例6：本耐磨垫的耐高温试验。
试验方法：本耐磨垫产品放置在烘箱内，逐步升温至200℃，保温3小时后取出，耐磨层和增强层均不得有变形、起泡、焦化、开裂等缺陷，且两层之间不得分离。
实验结果：本耐磨垫耐高温性能均≥200℃。
试验例6：采用GB/T1033塑料密度相对密度试验方法检测耐磨层密度，经检测其密度均在1.8～2.4g/cm3的范围内。
试验例7：采用GB/T1043硬质塑料筒支梁冲击试验方法检测增强层的无缺口冲击强度。
实验结果：无缺口冲击强度(23℃)≥100kJ/m2；无缺口冲击强度(-50℃)≥100kJ/m2。
试验例8：耐磨层拉伸强度。
试验方法：GB/T1040.1塑料拉伸性能的测定第1部分：总则。
实验结果：拉伸强度≥120MPa。
试验例9：耐磨层球压痕硬度。
试验方法：GB/T3398塑料球压痕硬度试验方法，采用塑料球压痕硬度计。
实验结果：耐磨层球压痕硬度≥100N/mm2。
试验例10：本耐磨垫的热失重分解温度。
试验方法：试验室采用氮气保护，温升10℃/min，最高温度不超过900℃，取分解的初始温度。
实验结果：热失重分解温度≥300℃。
试验例11：本耐磨垫冲击疲劳试验。
试验方法：采用30吨液压疲劳试验机，最大冲击力200KN，加载波形：正弦波，加载频率2Hz～5Hz，冲击次数1×106。
试验结果：垂向冲击试验100万次后，耐磨层与增强层之间无脱层、裂纹，耐磨层及增强层无破碎、掉块。
试验例12：本耐磨垫横向剪切疲劳试验。
试验方法：采用30吨液压疲劳试验机。将试样放入工装中，对试件施加载荷100KN，并安装在试验机台面上，试验机作动器的压头与试验工装的中间钢板相连接，作动器压头向中间钢板施加推拉力。加载的振幅、波形、频率和次数见表1。
表1 加载的振幅、波形、频率和次数
| 试件夹紧载荷P | 100KN |
| 加载振幅 | ±10(mm) |
| 加载波形 | 正弦波 |
| 加载频率 | 0.2Hz |
| 加载次数 | 1.0×105 |
试验结果：横向剪切疲劳试验10万次后，两块轴箱耐磨垫不得断裂，两个挡边不应出现裂纹、掉块或断裂。
Claims (4)
1.一种用于铁路货车轴箱的耐磨垫，该耐磨垫用于轴箱的承载鞍与侧架之间，其特征在于：其包括有垫主体；所述的垫主体包括有垫板和垫板两侧凸起的挡边；两挡边之间的垫板长度与承载鞍的宽度相适应，垫板的宽度与侧架的宽度相适应；在垫主体的垫板上设有贯穿垫板的导电铜柱；所述的垫板为双层结构，上层为耐磨材料制成的耐磨层，下层为预浸树脂胶玻璃布制成的增强层；其中耐磨层的两侧向上凸起形成挡边；所述用于制成耐磨层的耐磨材料采用下述重量配比的原料制成：海泡石纤维25～35份、玻璃纤维2.5～3.5份、高岭土6～10份、硅灰石纤维4～6份、石墨粒13～19份、紫铜棉1.5～2.5份、钛白粉0.5～1.5份、磷片石墨4～6份。
2.根据权利要求1所述的用于铁路货车轴箱的耐磨垫，其特征在于，所述原料的重量配比为：海泡石纤维30份、玻璃纤维3份、高岭土8份、硅灰石纤维5份、石墨粒16份、紫铜棉2份、钛白粉1份、磷片石墨5份。
3.权利要求1或2所述的用于铁路货车轴箱的耐磨垫的制备方法，其特征在于，该方法的工艺步骤为：(1)、耐磨材料的原料在160～170℃烘干15～25小时，冷却，然后混合均匀；
(2)、将烘干后的耐磨材料的原料在65～85℃预热40～50分钟，然后在75～85℃预热40～50分钟；
(3)、在模腔依次加入预浸树脂胶玻璃布、浸胶短切纤维和预热后的耐磨材料的原料，压模；脱模即可得到垫主体；
压模过程中，模温控制：上模220～240℃，下模190～210℃；
压力控制：20～25Mpa；
保压时间：40～60分钟；
(4)、将导电铜柱穿过并固定在垫主体上，即可得到本耐磨垫。
4.根据权利要求3所述的用于铁路货车轴箱的耐磨垫的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)得到的垫主体还要进行后处理：将垫主体放于烘箱内，温度升至195～205℃，保温1小时；再升至225～235℃保温6小时；然后在烘箱中自然降温至低于60℃后取出。
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