ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ Российский патент 1998 года по МПК F16D69/02 

Изобретение относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в различных фрикционных механизмах (тормозных узлах машин и оборудования, муфтах сцеплений и др.), преимущественно содержащим высокопрочные армирующие волокна, заменяющие асбест.

Наиболее близким к изобретению является фрикционное изделие, включающее полимерное связующее, волокнистые армирующие и дисперсные наполнители (Смирнова Е.В. и др. Сырье для производства асбестовых технических изделий - М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1978, с. 6 - 9; 43 - 50). Существенные признаки прототипа (полимерное связующее, волокнистые армирующие и дисперсные наполнители) совпадают с существенными признаками предлагаемого изобретения.

Недостатком прототипа является, особенно в случае использования обладающих высоким армирующим эффектом достаточно длинных армирующих наполнителей (волокон), снижение 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, что способствует повышенному "схватыванию" пары трения, глубинному вырыванию армирующих волокон и других наполнителей и, как следствие, ухудшению фрикционно-износных свойств фрикционного изделия.

Задача изобретения - повышение пластичности поверхностного слоя фрикционного изделия у поверхности трения при фрикционном контакте в процессе эксплуатации, что способствует снижению местных удельных давлений, уменьшению поверхностных температур и хорошей прирабатываемости, т.е. улучшению фрикционно-износных характеристик фрикционного изделия, особенно в случае использования высокопрочных армирующих волокон.

Для этого во фрикционном изделии, включающем полимерное связующее, волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) и дисперсные наполнители, волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) наполнители, подвергнутые предварительно деструктивному воздействию с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия.

Существенные признаки предлагаемого изобретения - волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) наполнители предварительно подвергнуты деструктивному воздействию - 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 сурик железный, барит, каолин, углеродные наполнители, пластификаторы и др.) и волокнистые армирующие наполнители (или единственный волокнистый армирующий наполнитель), представляющие собой высокопрочные волокна, например высокомодульные волокна, волокна из ароматических полиамидов (фенилон, кевлар, оксалон) и др., или их смеси между собой или с другими, в том числе и не высокопрочными волокнами, или единственный вид волокон. Волокна предварительно подвергаются деструктивному воздействию, например химическому, термическому, механическому и др., вызывающему образование местных деформаций и дефектов структуры волокна, например уменьшение толщины отдельных участков волокна, образование эрозий на волокнах, раздавливание отдельных участков волокна, образование надрывов и т.д. В результате волокна имеют меньшую механическую прочность в местах, подвергнутых деструктивному воздействию, и разрываются в местах дефектов и деформаций при меньших усилиях по отношению к остальным участкам волокна.

Предлагаемое изделие может изготавливаться известными методами, например формованием из полимерной пресс-композиции. При изготовлении композици армирующие волокнистые наполнители (или единственный наполнитель) предварительно подвергают деструктурирующему воздействию, например посредством обработки волокна химическими веществами, вызывающими эрозии на поверхности волокон; также может использоваться раздавливание или вальцевание волокон, растягивающее воздействие, жесткое воздействие металлических элементов и др. Возможно использование волокнистых наполнителей, содержащих волокна с дефектами, приобретенными при производстве волокон (брачные волокна) или в других производственных процессах (отходы производства).

Конкретным примером предлагаемого изделия является полимерное композиционное фрикционное изделие, использующее в качестве армирующего волокнистого компонента распушенные (подвергнутые воздействию режущих элементов в механическом измельчителе) отходы тканей из полиарамидных волокон в количестве 2 - 20 мас.%.

Изготовление фрикционного изделия с использованием армирующих наполнителей, имеющих дефекты по длине волокна, способствует, особенно в случае высокопрочных волокон-заменителей асбеста, сохранению имеющего гетерогенную структуру пластичного поверхностного слоя на поверхности трения за счет увеличения возможности удаления вместе с продуктами износа отдельных участков армирующих волокон при разрушении (разрыве) волокон в местах дефектов. Использование достаточно длинных армирующих волокон без механических дефектов может привести к увеличенному выходу на поверхность трения армирующих волокон по мере износа полимерного связующего и удаления полимера и порошкообразных наполнителей как продуктов износа. В результате удержания волокон в массе фрикционного изделия на поверхности трения могут оставаться достаточно длинные участки волокон. Это способствует образованию твердого поверхностного слоя, создающего отрицательный градиент механических свойств по глубине, что не обеспечивает удовлетворительных фрикционных свойств. Одновременно при значительных фрикционных нагрузках возможен, особенно в случае высокопрочных волокон, и полный вырыв волокна с образованием эрозий глубинных слоев фрикционного изделия. Наличие дефектов на волокнах сохраняет прочность остальных участков волокна (между дефектами), что обеспечивает армирующие свойства наполнителя с одновременной возможностью удаления отдельных частей волокон с продуктами износа. Это сохраняет пластичный слой и снижет возможность глубинных вырывов волокна.

В результате удается улучшить фрикционно-износные характеристики фрикционного изделия.

Фрикционное изделие предназначено для эксплуатации в различных фрикционных механизмах, таких как тормозные узлы машин и оборудования, муфты сцепления и др. Фрикционное изделие, преимущественно безасбестовое, содержит полимерное связующее, дисперсные наполнители и волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) подвергнутые предварительно местному деструктивному воздействию с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия. Техническим результатом от использования изобретения является повышение пластичности поверхностного слоя фрикционного изделия и улучшение фрикционно-износных характеристик изделия.

Фрикционное изделие, преимущественно безасбестовое, включающее полимерное связующее, волокнистые армирующие или единственный волокнистый армирующий и дисперсные наполнители, отличающееся тем, что используют волокнистые армирующие или единственный волокнистый армирующий наполнители, подвергнутые предварительно местному деструктивному воздействию, с образованием деформаций и дефектов структуры волокна в местах деструктивного воздействия.