ПОВЕРХНОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК A63C5/56 C09G3/00 

Изобретение относится к скользящим покрытиям поверхностей спортивных снарядов (лыжи, коньки, сани, бобслей и другие).

Известные скользящие поверхности по снегу и льду выполнены из дерева, пластических материалов и металла. Принцип действия поверхностей скольжения состоит в том, что при трении скользящей поверхности о снег или лед выделяется энергия трения, что ведет к нагреву поверхности и образованию водяной пленки на контактной границе.

Однако разогрев всей поверхности требует больших энергозатрат и ведет к образованию сплошной пленки под поверхностью, что обусловливает ее "подлипание" из-за перепада давления между поверхностью контакта с жидкостью и атмосферным давлением на ее внешней поверхности, что увеличивает силу трения.

Наиболее близким является покрытие для лыж, выполненное из полиэтилена низкого давления, наполненного сажей.

Недостатком этого покрытия являются узкий температурный диапазон и недостаточно высокие характеристики скольжения.

Задача изобретения снижение трения за счет рационального размещения активных центров очагов разогрева на скользящей поверхности.

Для этого на поверхности скольжения создают изолированные очаги разогрева, проплавление которыми снегового или ледяного покрова не приводит к образованию сплошного жидкого слоя. Активные центры очаги разогрева создают в скользящем покрытии введением твердых добавок, температуропроводность которых превосходит температуропроводность материала носителя не менее, чем в 1,5 раза в количестве не более 70 об. Скользящие покрытия могут быть как на основе полимеров (полиэтилен высокого давления, эпоксидная смола) 85-99,3 об. с дисперсной алмазно-графитовой смесью (алмаз 0,2-5 об. графит 0,5-10 об.), так и на основе стали. В последнем случае в качестве активных центров в стальном носителе используют дисперсный алмаз, медь или другие добавки, причем содержание дисперсной добавки на поверхности стального образца составляет не более 70% от общей площади поверхности.

Использование в качестве активных центров добавок, температуропроводность которых выше температуропроводности носителя менее, чем в 1,5 раза нецелесообразно из-за незначительности эффекта.

Для скользящих покрытий на основе полимера при содержании дисперсной добавки более 15 об. ухудшается скольжение за счет того, что рабочая поверхность покрывается пленкой воды и "подлипает" к снегу. Кроме того, скользящее покрытие плохо удерживается на поверхности.

Уменьшение дисперсной добавки менее 0,7 об. и увеличение содержания полимера более 99,3 об. нецелесообразно из-за незначительности эффекта.

Для скользящих покрытий на основе стали при содержании дисперсной добавки на поверхности более 70% на рабочей поверхности более 70% на рабочей поверхности образуется жидкая пленка, возникает дополнительное сопротивление, что увеличивает силу трения.

П р и м е р 1. Эпоксидную смолу (ЭЛ-6), (ЭД-20) смешивают с отвердителем и ацетоном в пропорции, об. 85:9:6 подогревают до 45^оС. В приготовленную смесь добавляют следующую алмазо-графитовую смесь, об. эпоксидная смола 98; алмаз 0,7; графит 1,3. Полученную массу перемешивают и наносят на рабочую поверхность. Коэффициент трения скольжения при различных температурах приведен в таблице.

П р и м е р 2. Скользящее покрытие с соотношением компонентов, об. эпоксидная смола: алмаз: графит 85:5:10 готовят по примеру 1. Коэффициенты трения приведены в таблице.

П р и м е р 3. Скользящее покрытие с соотношением компонентов, об. эпоксидная смола: алмаз: графит 99,3:0,2:0,5 готовят по примеру 1. Значения коэффициента трения приведены в таблице.

П р и м е р 4. Покрытие с соотношением компонентов, об. эпоксидная смола: графит готовят по примеру 1. Коэффициенты трения приведены в таблице.

П р и м е р 5. Покрытие с соотношением компонентов, об. полиэтилен высокого давления: алмаз: графит 89:0,7:1,3 готовят следующим образом. Расплавляют полиэтилен, добавляют алмазо-графитовую смесь в указанной пропорции и тщательно перемешивают. Приготовленную массу формуют на рабочую поверхность. Коэффициенты трения приведены в таблице.

П р и м е р 6. Скользящее покрытие, содержащее сталь и дисперсный алмаз в качестве активных центров, готовят следующим образом. Алмаз внедряют в стальную поверхность газодетонационным напылением. Содержание алмаза на поверхности стального образца составляет 70% от площади поверхности образца. Коэффициенты трения приведены в таблице.

П р и м е р 7. Скользящее покрытие, содержащее сталь с добавками дисперсной меди, готовят осаждением меди на поверхность образца из стали методом газодетонационного или газодинамического напыления, причем поверхность образца покрыта медью на 70% Коэффициенты трения приведены в таблице.

Как видно из таблицы, для скользящих покрытий на основе полимеров по сравнению с известными коэффициент трения существенно ниже (примеры 1, 2, 3, 5), особенно в интервале -10-5^оС. Каждое скользящее покрытие имеет низкий коэффициент трения во всем диапазоне температур в отличии от известных. Пример 4 иллюстрирует недостаточность введения в качестве активного центра только дисперсного графита, хотя показатели этого покрытия лучше, чем в прототипе.

Примеры 6 и 7 результаты испытаний на льду стальных покрытий с дисперсными добавками. По сравнению со справочными данными эти покрытия характеризуются меньшими значениями коэффициента трения при (-20)-5^оС.

Таким образом, предлагаемое скользящее покрытие характеризуется низкими значениями коэффициента трения в широком диапазоне температуры воздуха от -20 до 5^оС.

Использование: изготовление скользящих покрытий поверхности спортивных снарядов. Сущность изобретения: поверхность скольжения выполняют из твердого материала, содержащего в качестве наполнителя активные вещества, температуропроводность которых более чем в 1,5 раза превышает температуропроводность материала в количестве не более 70 об.%. Поверхность может быть выполнена из полимера, содержащего дисперсный алмаз и графит, или из стали, содержащей дисперсный алмаз или медь. 3 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. ПОВЕРХНОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ, выполненная из твердого материала, содержащего наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит активные вещества, температуропроводность которых более чем в 1,5 раза превышает температуропроводность материала, в количестве не более 70 об.%. 2. Поверхность по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена из полимера, содержащего в качестве наполнителя дисперсный алмаз и графит при следующем соотношении компонентов, об.%:
Полимер - 85,0 - 99,3
Графит - 0,2 - 5,0
Алмаз - 0,5 - 10,0
3. Поверхность по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена из стали, содержащей в качестве наполнителя дисперсный алмаз в количестве не более 70 об.%. 4. Поверхность по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена из стали, содержащей в качестве наполнителя медь в количестве не более 70 об.%.