Колодка тормозная

Колодка тормозная (иногда башмак) — часть тормозной системы и её основной рабочий компонент. Именно тормозная колодка создаёт тормозное ускорение, за счёт взаимодействия с поверхностью катания колеса или тормозного диска и преобразования силы нажатия в тормозной момент. Активно применяются на автомобилях, поездах, мотоциклах и велосипедах.               

Нарастание объемов грузоперевозок на железных дорогах заставляет конструкторов разрабатывать усовершенствованные и принципиально новые составные узлы, как самой дороги, так и техники, по ней перемещаемой. Целью всех разработок является улучшение качества обслуживания потребителей, в том числе сокращение сроков доставки пассажиров (грузов), которое неразрывно связано с увеличением скоростей передвижения железнодорожных составов. Указанная тенденция выявляет множество недостатков в области безопасности движения, связанной, в частности, с тормозными системами. При этом, одной из важнейших и актуальных задач является сокращение тормозных путей подвижного состава. Это свойство напрямую зависит от тормозной эффективности фрикционного элемента – колодки тормозной- и сопряженного с ним бандажа колеса или тормозного диска в зависимости от типа и назначения машины. Основное внимание исследователей по этому вопросу привлекает конструкция и материал колодка тормозная, являющаяся быстроизнашивающейся сменной деталью. Для справки заметим, что ежегодно только на территории стран СНГ безвозвратно теряется в виде пыли колодочного чугуна на сумму свыше 100 млн. долларов США.

Требования, предъявляемые к железнодорожным тормозным колодкам, весьма обширны. Традиционным материалом для этих деталей на протяжении многих десятилетий является серый фосфористый чугун, зарекомендовавший себя как относительно надежный трибоэлемент в условиях трения без смазки по стали. В последнее время колодка тормозная изготавливается из более износостойких материалов - металлокерамики и полимеров, а также из различных их комбинаций между собой и с чугуном. Тем не менее чугун остается по-прежнему весьма перспективным материалом, обладающим рядом серьезных преимуществ: относительно низкий износ контртела, дешевизна материала, простота в изготовлении, независимость тормозной эффективности от погодных условий и т.д. В связи с этим исследования, направленные на изыскание путей увеличения эксплуатационной стойкости чугунных тормозных колодок, являются актуальными.

В нашей стране в связи с возросшим интересом к тормозным колодкам в различных исследовательских институтах, в том числе и институтах МПС, ведутся исследования, направленные на улучшение их фрикционных показателей. Результатом этого на текущий момент являются сделанные дополнения и поправки к действующим государственным стандартам и выход в свет нового межгосударственного стандарта с техническими условиями на качество локомотивных тормозных колодок.

Колодка тормозная со стальным штампованным каркасом работает с максимально-допустимой температурой на поверхности трения колодки при кратковременном воздействии до 500˚ С, максимально-допустимой температурой при длительном воздействии до 300˚ С, максимально-допустимой скорости скольжения до 45 м/с, максимально-допустимом давлении 1,3 МПа. Колодки работоспособны при температуре окружающего воздуха от -60˚ С до +50˚ С, а также при кратковременном нахождении вагонов в тепляках при разогреве грузов до +80˚С.

 Колодка тормозная с сетчато-проволочным каркасом работает с максимально-допустимой температурой на поверхности трения колодки при кратковременном воздействии до 400˚ С, максимально-допустимой температурой при длительном воздействии до 300˚ С, максимально-допустимой скорости движения грузового вагона до 39 м/с при осевой нагрузке 200 кН, до 28 м/с при осевой нагрузке 250 кН, максимально-допустимом удельном давлении на колодку 20 МПа. Колодка тормозная работоспособна при температуре окружающего воздуха от -60˚ С до +50˚ С, а также при кратковременном нахождении вагонов в тепляках при разогреве грузов до +80˚ С.

 Первая колодка тормозная имела ручной привод и ее применяли уже на каретах, где деревянная колодка тормозная прижималась к ободу. Впоследствии нередко ручной привод заменяли на червячную передачу.

 Колодка тормозная на поездах

 Механизм торможения карет вскоре перекочевал на только появившийся железнодорожный транспорт. На нём также  колодка тормозная были поначалу деревянная, а тормозное нажатие обеспечивалось исключительно за счёт физической силы специальных работников поезда — тормозильщиков. Однако довольно скоро на смену физической силе человека пришёл сжатый воздух. Повышение нажатия на колодки привело к их повышенному износу и в этом случае дерево как материал уже не подходило. В результате стали применяться колодка тормозная из чугуна, а впоследствии и из композитов.

 Наиболее распространены тормоза, где колодки прижимаются к ободу колёсной пары, однако при этом, помимо износа самих колодок, происходит износ поверхности качения колёс, что ведёт к необходимости проведения дорогостоящей обточки колёс. Поэтому часто стараются применить электрическое торможение, то есть торможение тяговыми электродвигателями, при котором тормозные колодки не участвуют, что также позволяет уменьшать расход энергии за счёт рекуперации. Однако отказываться от них полностью нельзя, так как при малых скоростях электрическое торможение уже не может дать необходимого тормозного эффекта, к тому же не исключена вероятность его выхода из строя, и в этом случае ему на смену должен прийти механический тормоз с колодками. В результате иногда на железнодорожном транспорте применяют дисковые тормоза, где колодки трутся не о колёса, а о специальный тормозной диск, размещённый на оси колёсной пары. Такой тормоз применяют на высокоскоростных поездах, а также на вагонах трамвая.

 Можно также отметить магниторельсовый тормоз, где тормозная колодка прижимается к рельсу, а сила нажатия образуется за счёт электромагнитного поля, создаваемого расположенными на колодке индуктивными катушками. Такой тормоз тоже распространён на высокоскоростных поездах, трамваях, а также на промышленном железнодорожном транспорте.