ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ Российский патент 2004 года по МПК F16D69/02 

Заявляемое изобретение относится к фрикционным изделиям, содержащим полимерный композиционный фрикционный элемент и эксплуатирующимся во фрикционных узлах, которые могут работать в условиях возможного запыления абразивной пылью, например песчаной пылью (преимущественно колодки барабанных тормозов грузовых автомобилей, большегрузных автомобилей, а также фрикционные изделия для машин и оборудования, работающих в условиях абразивных запылений).

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее фрикционный элемент, выполненный из полимерного фрикционного композита с равномерно наполненной матрицей (см. Шанин Н.П. и др. Производство асбестовых технических изделий. Л.: Химия, 1983, с.13-15). Существенные признаки аналога “фрикционный элемент, выполненный из полимерного фрикционного композита с равномерно наполненной матрицей”, совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является высокий износ фрикционного элемента и контртела при эксплуатации изделия в условиях абразивной пыли, например песчаной пыли, в результате эффекта вмятины за счет шаржирования фрикционного элемента.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее фрикционный элемент, выполненный из полимерного фрикционного композита с равномерно наполненной матрицей, внутри которого равномерно размещены полимерные композиционные частицы (см. патент РФ №2005929, МПК 5 F 16 D 69/02, 1994). Существенные признаки аналога “фрикционный элемент с равномерно наполненной матрицей” совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является высокий износ фрикционной пары (фрикционного элемента и контртела) при эксплуатации изделий в условиях абразивной пыли, например мелкой песчаной пыли, в результате эффекта вмятины за счет шаржирования фрикционного элемента.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее фрикционный элемент, выполненный из полимерного фрикционного композита с ячеистой структурой матрицы с различной степенью наполнения ячеек и межячейкового пространства, при этом размер ячеек адекватен размеру шаржирующих частиц, а размер частиц наполнителей меньше размера шаржирующих частиц (см. патент РФ №2111390, МПК F 16 D 69/02, 1998).

Существенные признаки заявляемого изобретения “композит содержит частицы дисперсных наполнителей” совпадают с существенными признаками прототипа.

Недостатком прототипа является сложность технологии изготовления изделия с требуемой структурой, необходимость специального оборудования, повышенная стоимость изделия, а также более низкие эксплуатационные характеристики, особенно в обычных условиях эксплуатации, по сравнению с равномерно наполненными изделиями за счет неравномерной структуры композита, обуславливающей неравномерность напряжений и деформаций изделия в процессе эксплуатации и соответственно снижение его механических и прочностных характеристик.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение технологии изготовления изделия за счет повышения равномерности структуры композита, а также повышения эксплуатационных характеристик изделия как в условиях абразивной запыленности, так и в обычных условиях за счет снижения износа фрикционной пары в условиях абразивной запыленности (с сохранением при этом равномерно наполненной структуры полимерного фрикционного композита) путем снижения эффекта вмятины за счет снижения шаржирования фрикционного элемента.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, включающем фрикционный элемент, выполненный из полимерного фрикционного композита, композит выполнен с равномерно наполненной структурой матрицы, при этом размер частиц дисперсных наполнителей соответствует размеру шаржирующих частиц.

Существенные признаки заявляемого изобретения “композит выполнен с равномерно наполненной структурой матрицы, а размер частиц дисперсных наполнителей соответствует размеру шаржирующих частиц” являются отличительными от признаков прототипа.

Фрикционное изделие содержит фрикционный элемент, изготовленный из полимерного фрикционного композита, содержащего полимерную матрицу из резита смолы и/или вулканизата каучука, различные волокнистые наполнители (минеральные, органические др. волокна) и дисперсные наполнители (окислы металлов, органические, минеральные порошки и др.). Матрица композита равномерно наполнена дисперсными наполнителями, размер частиц которых соответствует размеру шаржирующих частиц, то есть составляет 0,8-1,2 от размера шаржирующих частиц (или, по крайней мере, такие размеры имеют большинство частиц дисперсных наполнителей).

Конкретным примером заявляемого изделия является фрикционная накладка для грузового автомобиля из полимерного фрикционного композита, имеющего ~20% матрицы из вулканизата каучука (или матрицу из 15% вулканизата каучука и 5% резита смолы), 40-50% волокнистого наполнителя (например, асбеста) и 30-40% дисперсных наполнителей (барита или сурика, глинозема, графита и др.). Конкретные размеры дисперсных частиц определяются для условий эксплуатации изделия и обеспечиваются путем предварительного отсеивания из исходных компонентов фракций, размеры которых существенно отличаются от требуемых.

Изготавливаться заявляемое изделие может известными методами, например формованием из формовочной смеси (композиции) в пресс-форме с последующей термообработкой и механической обработкой.

Выполнение фрикционного изделия из полимерного фрикционного композита с равномерно наполненной матрицей, где размер частиц дисперсных наполнителей незначительно отличается от размера шаржирующих частиц, позволяет получить изделие, которое в процессе фрикционного контакта поглощает абразивные частицы, а при прекращении контакта освобождается от них. В результате достигается минимальное воздействие абразива на металлическое контртело, что значительно улучшает износостойкость и фрикционные характеристики. Если размер частиц наполнителей будет существенно больше размера шаржирующих частиц, то это снижает возможность поглощения композитом частиц абразива, и абразивные частицы больше воздействуют на контртело. Если же размер частиц наполнителей будет существенно меньше размера шаржирующих частиц, то снижается возможность освобождения композита от внедрившихся частиц. Соответствие же размеров дает возможность сбалансировать процессы поглощения и освобождения композита от шаржирующих частиц, что позволяет улучшить работоспособность изделия в условиях абразивной пыли без существенного усложнения технологии его изготовления, которое необходимо для получения периодичной ячеистой структуры вместо традиционной равномерно наполненной.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к фрикционным изделиям, содержащим полимерный композиционный фрикционный элемент и эксплуатирующимся во фрикционных узлах. Фрикционное изделие включает фрикционный элемент, выполненный из полимерного фрикционного композита, содержащего частицы дисперсных наполнителей. Композит выполнен с равномерно наполненной структурой матрицы, а размер частиц дисперсных наполнителей соответствует размеру шаржирующих частиц. Техническим результатом является упрощение технологии изготовления изделия и повышение эксплутационных характеристик изделия как в условиях абразивной запыленности, так и в обычных условиях за счет снижения износа фрикционной пары в условиях абразивной запыленности путем снижения эффекта вмятины за счет снижения шаржирования фрикционного элемента.

Фрикционное изделие, включающее фрикционный элемент, выполненный из полимерного фрикционного композита, содержащего частицы дисперсных наполнителей, отличающееся тем, что композит выполнен с равномерно наполненной структурой матрицы, а размер частиц дисперсных наполнителей соответствует размеру шаржирующих частиц.