ФРИКЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ Российский патент 2005 года по МПК F16D69/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным изделиям, армированным нитями, например, навитым из покрытых полимером нитей и содержащим отверстия под заклепки, используемым в различных фрикционных узлах, например в узлах сцеплений легковых и грузовых автомобилей, тормозных узлах и т.д., предполагающих фиксацию изделия в узле с помощью заклепок.

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, выполненное из армированного нитью (нитями) полимерного фрикционного композита, в котором для каждого из сечений изделия поверхностями, равноудаленными от поверхности трения, на нити приходится не более 85% общей площади каждого сечения (см. патент РФ №2149294, МПК⁷ F 16 D 69/02, 2000). Существенные признаки аналога “армированный нитью (нитями) полимерный фрикционный композит” совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является снижение эксплуатационных характеристик изделия в результате трещинообразования в зонах отверстий, где расположены заклепки, фиксирующие изделие, под воздействием нагрузок в процессе эксплуатации.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, выполненное из армированного нитью (или несколькими нитями) полимерного фрикционного композита (см. патент РФ №2036096, МПК⁷ В 29 В 11/00, 1995). Существенные признаки прототипа “выполненное из армированного нитью (нитями) полимерного фрикционного композита” совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является снижение эксплуатационных характеристик из-за возможности трещинообразования в зонах отверстий заклепок под воздействием переменных ударных нагрузок, вибраций и изгибов изделия в процессе эксплуатации, приводящих к растрескиванию изделия и частичному или полному его отрыву от опоры.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эксплуатационных характеристик фрикционного изделия за счет снижения возможности в процессе эксплуатации трещинообразования в зонах отверстий заклепок.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, содержащем отверстия и выполненном из армированного нитью (нитями) полимерного фрикционного композита, диаметры армирующих нитей (нити) и диаметры отверстий в изделии выбираются из соотношения где d - диаметр нитей; D - диаметр отверстий, при этом для ступенчатых (зенкованных) отверстий - это диаметр широкой части отверстия.

Фрикционное изделие представляет собой наполненный полимерный композит, включающий, как правило, полимерную матрицу на основе каучуков, латексов, смол, их смесей с различными наполнителями и армирующую нить (или несколько нитей), которая определенным образом размещена внутри композита и образует армирующий каркас. Диаметр армирующей нити d и диаметр отверстий под заклепки (для зенкованных отверстий - диаметр отверстия под головку заклепки) D соотносятся между собой как то есть отверстие может рассекать или раздвигать от 2 до 8 витков нитей (при общем количестве витков в сечении изделия в районе отверстий от 8 до 60).

Изготавливаться фрикционная накладка может известными методами, например навивкой из покрытых полимерным связующим нитей с последующим формованием и обработкой, или пропиткой (покрытием) полимерным связующим ткани с последующей обработкой. Отверстия в изделии выполняются сверлением или в процессе формования изделия в пресс-форме.

Конкретным примером заявляемого изобретения является накладка сцепления, представляющая собой кольцо с наружным диаметром ~ 190 мм и внутренним ~ 130 мм, навитая из комбинированных безасбестовых, например, стеклянных (на основе стеклоровинга), стеклянно-проволочных или др. нитей, покрытых полимерным материалом на основе каучукосмоляного связующего с порошкообразными наполнителями. Содержание армирующей нити в накладке составляет 53-59%. В накладке выполнены 16 отверстий под заклепки, из которых 8 ступенчатых (зенкованных). Диаметр отверстий ~ 7,8 мм; диаметр зенкованных отверстий ~ 8,4 мм (большей части отверстия) и 3,8 мм (меньшей части отверстия). Толщина армирующих нитей ~ 1,5 мм (с учетом покрытия полимером ~ 1,9 мм). Соотношение диаметров отверстий и нитей ~ 5,6.

Отверстия в накладке выполнены в процессе формования. Общее количество витков нитей по телу накладки (по радиальному сечению) ~ 60.

Изготовление фрикционного изделия из армированного нитью (нитями) полимерного фрикционного композита таким образом, чтобы диаметры отверстий в изделии превосходили диаметр армирующих нитей в 2÷8 раз, обеспечивает, в случае изготовления отверстий сверлением, рассечение не более чем 28% витков нитей, что еще обеспечивает необходимую прочность и монолитность изделия. Рассечение более чем 28% витков армирующих нитей может привести к трещинообразованию и разлому накладки по отверстию в условиях ударных изгибающих нагрузок и вибрации в процессе эксплуатации изделий. В случае изготовления отверстий в процессе формования, например за счет стержней, раздвигающих нити, при раздвижении нитей в районах отверстий образуются участки, расположенные преимущественно в зоне окружности размещения центров отверстий в изделии, со сниженной армировкой или вообще не имеющие армировки нитями. В этом случае при диаметре отверстия, большем 8 диаметров нитей, площадь этих участков становится достаточно значительной для зарождения трещин, преимущественно направленных по окружности расположения центров отверстий. Развитие этих трещин в условиях ударных нагрузок и вибрации может привести к разрушению изделия. Если же отверстия будут меньше двух диаметров нитей, то это будут или слишком маленькие отверстия, не обеспечивающие надежного крепления изделия заклепкой, или слишком большие нити, не обеспечивающие необходимую равномерность армирования изделия и оставляющие существенные не армированные участки, по которым происходит разрушение изделия.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в различных фрикционных и тормозных механизмах с фиксацией изделия заклепками. Фрикционное изделие выполнено из армированного нитью (нитями) полимерного фрикционного композита таким образом, чтобы диаметр отверстий под заклепки был в 2-8 раз больше диаметра армирующих нитей. Техническим результатом является повышение эксплутационных характеристик изделия за счет снижения возможности в процессе эксплуатации трещинообразования в зонах отверстий заклепок.

Фрикционное изделие, содержащее отверстия и выполненное из армированного нитью (нитями) полимерного фрикционного композита, отличающееся тем, что диаметры армирующей нити (нитей) и диаметры отверстий в изделии выбраны из соотношения где d - диаметр нити (нитей), D - диаметр отверстий (или наибольший диаметр отверстий).