фрикционное изделие

Формула изобретения

Фрикционное изделие, включающее полимерное связующее, дисперсные наполнители и высокопрочные волокнистые армирующие наполнители (или единственный наполнитель), подвергнутые предварительному местному деструктивному воздействию с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия, отличающееся тем, что изделие дополнительно содержит твердые хрупкие волокнистые наполнители (или единственный наполнитель), длина волокон которых более 0,05 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в тормозных узлах автомототехники, железнодорожного транспорта, машин и оборудования, муфтах сцеплений, армированных металлическим каркасом тормозных дисках сельскохозяйственной техники и др.

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее полимерное связующее, волокнистые армирующие и дисперсные наполнители (см. Е.В. Смирнова и др. Сырье для производства асбестовых технических изделий, М., ЦНИИТЭНефтехим, 1978, с.6-9, 48-60). Существенные признаки аналога "полимерное связующее, волокнистые армирующие и дисперсные наполнители" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является, особенно в случае использования высокопрочных армирующих наполнителей (волокон), ухудшение фрикционно-износных свойств изделия из-за повышенного "схватывания" пары трения, глубинного вырывания армирующих наполнителей в результате снижения возможности создания при фрикционном контакте в процессе эксплуатации у поверхности трения изделия положительного перепада механических свойств по глубине и образования поверхностного пластичного слоя, противостоящего передеформированию.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее полимерное связующее, дисперсные наполнители и волокнистые армирующие наполнители (или единственный наполнитель), длина волокон которых выбрана в пределах, не превышающих сорока толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте (см. патент РФ N 2112162, МПК⁶ F 16 D 69/02, 1998). Существенные признаки аналога "полимерное связующее, дисперсные наполнители и волокнистые армирующие наполнители" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является ухудшение эксплуатационных характеристик изделия вследствие снижения прочности изделия из-за недостаточного армирующего эффекта коротких волокон, особенно в случае использования, наряду с высокопрочными армирующими волокнами (полиарамидными), хрупких армирующих волокон (стеклянных, базальтовых и т.п.).

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее полимерное связующее, дисперсные наполнители и высокопрочные волокнистые армирующие наполнители (или единственный наполнитель), подвергнутые предварительно местному деструктивному воздействию с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия (см. патент РФ N 2114338, МПК⁶ F 16 D 69/02, 1998). Существенные признаки прототипа "полимерное связующее, дисперсные наполнители и высокопрочные волокнистые армирующие наполнители (или единственный наполнитель), подвергнутые предварительно местному деструктивному воздействию с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является ухудшение эксплуатационных характеристик изделия из-за так называемого "горячего" дребезжания, возникающего после воздействия тепла на поверхность контртела при фрикционном контакте, возникновение дребезжаний и вибраций происходит из-за налипания фрикционного материала на поверхность металлического контртела (так называемые "горячие пятна"). Из-за этих налипаний изменяется коэффициент трения, вызывая колебания тормозного момента, а при толщине налипаний более 10 микрон возникают и колебания давления при торможении.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик изделия путем снижения возможности образования налипаний за счет ускоренного их удаления из зоны фрикционного контакта.

Для достижения указанного технического результата во фрикционное изделие, включающее полимерное связующее, дисперсные наполнители и высокопрочные волокнистые армирующие наполнители (или единственный наполнитель), подвергнутые предварительно местному деструктивному воздействию с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия, дополнительно содержит твердые хрупкие волокнистые наполнители (или единственный наполнитель), длина волокон которых выбрана в пределах, превышающих сорок толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте.

Существенные признаки заявляемого изобретения, которое "дополнительно содержит твердые хрупкие волокнистые наполнители (или единственный наполнитель), длина волокон которых выбрана в пределах, превышающих сорок толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте", являются отличительными от признаков, прототипа.

Фрикционное изделие представляет собой наполненный полимерный композит, включающий, как правило, полимерное связующее на основе каучуков, смол, их смесей и т.д., дисперсные (порошкообразные) наполнители или их смеси, например барит, вермикулит, графит, глинозем и др., высокопрочные волокнистые армирующие наполнители (или единственный наполнитель), подвергнутые предварительно местному деструктивному воздействию с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия, например деструктурированные высокомодульные волокна, волокна из ароматических полиамидов и др., или их смеси, и твердые хрупкие волокнистые наполнители (или единственный наполнитель), длина волокон которых выбрана в пределах, превышающих сорок толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте, например стеклянные волокна, базальтовые волокна, минеральные волокна и др. с длиной волокна более 0,05 км или их смеси.

Изготавливаться заявляемое изделие может известными методами, например формованием из полимерной пресскомпозиции, приформовыванием к металлическому каркасу и т.д.

Конкретным примером заявляемого изделия является полимерное композиционное фрикционное изделие, содержащее 22 мас.% связующего на основе каучука СКБ и смолы СФП-011, 50 мас% порошкообразных наполнителей (глинозем, графит, баритовый концентрат, вермикулит), 4% деструктурированного полиарамидного волокна (типа "кевлар"), и 24% хрупких волокон (смесь стеклянного и базальтового волокон, длина волокон 0,5-4,0 мм).

Наличие во фрикционном изделии твердых волокон, выходящих на поверхность трения по мере износа изделия при фрикционном контакте способствует срезанию налипшей на контртело массы, при этом волокна с длиной в пределах до 40 толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте, не удерживаются глубинными слоями полимерного фрикционного композита с усилием, достаточным для срезания налипаний, и легко удаляются при износе. Твердые волокна, имеющие большую длину, удерживаются достаточно сильно и обеспечивают удаление налипаний, однако могут способствовать, по мере выхода на поверхность трения, образованию твердого поверхностного слоя, создающего отрицательный градиент механических свойств по глубине изделия, что не обеспечивает удовлетворительных фрикционных свойств. Однако при использовании твердых хрупких волокон происходит обламывание волокон, особенно при контакте с металлическим контртелом после срезания налипаний, что сохраняет имеющий гетерогенную структуру пластичный поверхностный слой на поверхности трения и увеличивает возможность создания у поверхности трения изделия положительного перепада механических свойств по глубине. Таким образом, обеспечивается удаление налипаний с одновременным сохранением фрикционно-износных свойств фрикционного изделия, и, в результате, улучшаются эксплуатационные характеристики изделия,