ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ Российский патент 2003 года по МПК F16D69/02 F16D13/64 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным изделиям, например фрикционным накладкам, колодкам и др., используемым в различных фрикционных узлах, например, в узлах сцепления, в тормозных узлах барабанного и дискового типа легковых и грузовых автомобилей, оборудования, дисковых тормозах тракторов и т.д. и имеющих на поверхности трения углубления (канавки).

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее композиционный фрикционный элемент, па поверхности трения которого выполнены канавки (см. Фрикционные и уплотнительные изделия и материалы. Каталог-справочник. М. , ЦНИИТЭНефтехим, 1980, с. 73). Существенные признаки аналога "композиционный фрикционный элемент, на поверхности трения которого выполнены канавки" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является недостаточная стабильность эксплуатационных характеристик изделия из-за скачкообразного изменения фрикционных характеристик (в особенности коэффициента трения) в момент износа изделия до дна канавок в результате резкого возрастания коэффициента взаимного перекрытия фрикционной пары.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие (накладка сцепления), содержащее композиционный фрикционный элемент, на поверхности трения которого выполнены канавки по типу квадрат (см. В.М. Шарипов и др. Повышение работоспособности фрикционных муфт за счет принудительного жидкостного охлаждения пар трения. В сб. "Труды 4 Международного симпозиума по трибологин фрикционных материалов Ярофри-2000", Ярославль, ОАО "НИИАТИ, фирма ТИИР"; 2000, с. 74-79). Существенные признаки аналога "композиционный фрикционный элемент, на поверхности трения которого выполнены канавки" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога также является недостаточная стабильность фрикционных характеристик изделия из-за скачкообразного изменения фрикционных характеристик (в особенности коэффициента трения) в момент износа изделия до дна канавок в результате резкого возрастания коэффициента взаимного перекрытия фрикционной пары.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее композиционный фрикционный элемент, на поверхности трения которого выполнены радиальные канавки (см. патент США 4726455, МПК⁷ F 16 D 69/00, 1988). Существенные признаки прототипа "композиционный фрикционный элемент, на поверхности трения которого выполнены канавки" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является недостаточная стабильность фрикционных характеристик изделия из-за скачкообразного изменения фрикционных характеристик (в особенности коэффициента трения) в момент износа изделия до дна канавок в результате резкого возрастания коэффициента взаимного перекрытия фрикционной пары.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение стабильности фрикционных характеристик изделия путем снижения возможности скачкообразного изменения фрикционных характеристик по мере износа изделия за счет снижения возможности резкого возрастания коэффициента взаимного перекрытия.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, содержащем композиционный фрикционный элемент, на поверхности трения которого выполнены канавки, канавки не имеют плоскостей, параллельных плоской поверхности трения, или поверхностей, эквидистантных неплоской поверхности трения, при этом не менее одной линии дна по длине канавок эквидистантно поверхности трения. Существенные признаки заявляемого изобретения "канавки не имеют плоскостей, параллельных плоскости поверхности трения, или поверхностей, эквидистантных неплоской поверхности трения, при этом не менее одной линии дна по длине канавок эквидистантно поверхности трения" являются отличительными от признаков прототипа.

Фрикционное изделие включает элемент, выполненный из композита, например, полимерного композита, металлокерамического и др. На поверхности трения фрикционного элемента выполнены канавки, размещенные обычно в пределах рабочей толщины фрикционного элемента (т.е. толщины, изнашиваемой при эксплуатации до штатной замены фрикционного изделия) и имеющие ширину, уменьшающуюся по глубине канавки. Обычно используются канавки, позволяющие равномерно изменять коэффициент взаимного перекрытия, однако в отдельных случаях целесообразно использовать канавки с неравномерно изменяющейся шириной (например, при необходимости компенсации действия внешних факторов за счет более быстрого изменения коэффициента в отдельные периоды эксплуатации изделия).

Изготавливаться фрикционное изделие может известными методами, например, формованием из полимерной композиции, термообработкой, механической обработкой и т.д. При этом канавки могут изготавливаться или в процессе формования или выполняться впоследствии (например, при механической обработке).

На фиг.1 представлен конкретный пример заявляемого изобретения. На фиг.2 - диаметральное сечение изделия. На фиг.3 - варианты поперечного сечения канавки. Конкретным примером является тормозной диск трактора МТЗ, включающий металлический каркас 1 и фрикционный элемент 2, изготовленный из полимерного фрикционного композита, содержащего 22 мас.% матрицы из вулканизата каучука СКВ и резита фенолформальдегидной смолы СФП-011, 30 мас.% порошкообразных наполнителей (глинозем, графит, баритовый концентрат, вермикулит), 28 мас.% волокнистых наполнителей (полиарамидные волокна, стеклянные волокна, базальтовые волокна). На рабочей поверхности фрикционного элемента выполнены канавки 3, имеющие форму радиальных секторов (секторных канавок).

Канавки размещены равномерно по дуге окружности фрикционного элемента. Суммарная площадь канавок - 33% от площади рабочей поверхности фрикционного элемента, глубина канавок одинаковая, составляющая ~26% от рабочей толщины (т.е. изнашиваемой при эксплуатации до штатной замены фрикционного изделия), ширина по глубине канавки уменьшается в различных пределах от исходной ширины канавки в зависимости от конкретной формы. Возможно изготовление чередующихся канавок с разными профилями по глубине.

Изготовление фрикционного изделия с канавками на поверхности трения, имеющими переменную ширину, уменьшающуюся по глубине канавки, и отсутствие при этом плоского дна канавок исключает возможность внезапного резкого изменения фрикционных характеристик изделия по мере его износа в процессе эксплуатации и позволяет предусмотреть более плавное изменение характеристик, если это необходимо. В случае переменной ширины канавок и отсутствие у них плоского дна устраняет возможность внезапного резкого увеличения коэффициента взаимного перекрытия при износе изделия до дна канавок.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к фрикционным дискам. Фрикционное изделие содержит композиционный фрикционный элемент, на поверхности трения которого выполнены канавки. Канавки не имеют плоскостей, параллельных плоской поверхности трения, или поверхностей, эквидистантных неплоской поверхности трения. Не менее одной линии дна по длине канавок эквидистантно поверхности трения. Суммарная площадь канавок составляет около 33% от площади рабочей поверхности фрикционного элемента, а глубина канавок - около 26% от рабочей толщины элемента. Изобретение позволяет повысить стабильность фрикционных характеристик путем снижения скачкообразного изменения фрикционных характеристик по мере износа изделия за счет снижения возможности резкого возрастания коэффициента взаимного перекрытия. 3 ил.

Фрикционное изделие, содержащее композиционный фрикционный элемент, на поверхности трения которого выполнены канавки, при этом канавки не имеют плоскостей, параллельных плоской поверхности трения, или поверхностей, эквидистантных неплоской поверхности трения, и не менее одной линии дна по длине канавок эквидистантно поверхности трения, отличающееся тем, что суммарная площадь канавок составляет около 33% от площади рабочей поверхности фрикционного элемента, а глубина канавок около 26% от рабочей толщины элемента.