СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2012 года по МПК B60T17/22 G01L5/28 F16D65/02 F16D69/02 

Изобретение относится к способам испытаний фрикционных изделий, включающих полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе (колодки дисковых и барабанных тормозов автомобилей и др. техники), на склонность изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса при эксплуатации в зимних условиях.

Известен способ испытания фрикционного изделия для определения прочности при срезе, включающий разрезание образца в прямоугольном канале при повышенной температуре (см. Н.П.Шанин и др. Производство асбестовых технических изделий. Л.: «Химия», 1983, сс.156÷157). Существенные признаки аналога «при повышенной температуре» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является невозможность определения склонности изделия к отслоению композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях эксплуатации при воздействии на изделие переменных термических и механических нагрузок в сочетании с воздействием воды и химических противогололедных реагентов.

Также известен способ испытания фрикционного изделия на раскалывание, включающий определение наибольшей силы, вызывающей раскалывание изделия в результате воздействия на изделие металлического клина (см. Н.П.Шанин и др. Производство асбестовых технических изделий. Л.: «Химия», 1983, с.157). Аналог не имеет существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога также является невозможность определения склонности изделия к отслоению полимерного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях зимней эксплуатации.

Прототипом заявляемого изобретения является способ испытания фрикционного изделия на усталостную прочность, включающий определение долговечности изделия при многократном воздействии знакопеременных или меняющихся по величине однозначных нагрузок, в том числе вибрационных, при этом число циклов нагрузки определяется по формуле: n=(δ₀/δ)^τ, где δ₀ - предел прочности при однократном нагружении, τ - параметр кривой усталости (см. Н.П.Шанин и др. Производство асбестовых технических изделий. Л.: «Химия», 1983, с.157). Существенные признаки прототипа - «определение долговечности изделия при многократном воздействии знакопеременных или меняющихся по величине однозначных нагрузок, в том числе вибрационных», совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является невозможность определения склонности изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях эксплуатации при воздействии на изделие переменных термических и механических нагрузок в сочетании с воздействием воды и химических противогололедных реагентов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является определение склонности изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях эксплуатации при воздействии на изделие переменных термических и механических нагрузок в сочетании с воздействием воды и химических противогололедных реагентов.

Для достижения указанного технического результата в способе испытания фрикционного изделия для определения долговечности изделия при многократном воздействии знакопеременных или меняющихся по величине однозначных нагрузок, в том числе вибрационных, изделие, включающее полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе, предварительно подвергают механической обработке до получения толщины фрикционного элемента 2-7 мм и осуществляют основные операции способа, для чего помещают в 2-10%-ный раствор NaCl в воде и выдерживают изделие в течение 1-8 циклов, каждый из которых включает замачивание изделия с полным погружением в раствор в течение 10-20 минут и выдержку на воздухе в течение 40-50 минут, затем изделие подвергают фрикционному контакту, соответствующему 15 торможениям со скорости 100 км/ч до 5 км/ч при замедлении 0,4g, охлаждают изделие до температуры окружающей среды и осматривают изделие для определения наличия или отсутствия отслоения полимерного фрикционного элемента от каркаса, при отсутствии отслоения основные операции способа повторяют или до образования отслоения, или 10-15 раз.

Существенные признаки заявляемого изобретения - «предварительно подвергают механической обработке до получения толщины фрикционного элемента 2-7 мм и осуществляют основные операции способа, для чего помещают в 2-10%-ный раствор NaCl в воде и выдерживают изделие в течение 1-8 циклов, каждый из которых включает замачивание изделия с полным погружением в течение 10-20 минут и выдержку на воздухе в течение 40-50 минут, затем изделие подвергают фрикционному контакту, соответствующему 15 торможениям со скорости 100 км/ч до 5 км/ч при замедлении 0,4g, охлаждают изделие до температуры окружающей среды и осматривают изделие для определения наличия или отсутствия отслоения полимерного фрикционного элемента от каркаса, при отсутствии отслоения основные операции способа повторяют или до образования отслоения, или 10-15 раз» - являются отличительными от признаков прототипа.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Изделие шлифуется до толщины фрикционного элемента от 2 до 7 мм, которая соответствует остаточной толщине фрикционного элемента в конечном периоде эксплуатации. Далее изделие выдерживается в водном растворе хлорида натрия (NaCl), концентрация поваренной соли в растворе от 2 до 10% мас. Выдерживание колодок в растворе осуществляется циклично. Каждый цикл включает в себя полное погружение изделия в раствор на период времени от 10 до 20 минут, с последующим пребыванием изделия на воздухе при нормальных условиях в течение периода времени от 40 до 50 минут. Количество циклов от 1 до 8. Далее изделие подвергают фрикционному контакту, для чего испытывают на натурном стенде в тормозном механизме автомобиля, для которого предназначено изделие, по режиму FADE методики AK-MASTER. Режим FADE включает 15 торможений со скорости 100 км/ч до скорости 5 км/ч при замедлении 0,4g (g - ускорение свободного падения). При этом температура изделия повышается от ≈100°С (при первом торможении) до ≈550°С (при пятнадцатом торможении).

После испытания по режиму FADE изделие охлаждается до температуры окружающей среды и определяется наличие (или отсутствие) отслоения (например, щупом). При отсутствии отслоения воздействие на изделие раствора NaCl и фрикционный контакт повторяют до возникновения отслоения, но не более 10-15 раз.

Конкретным примером осуществления заявляемого способа является способ испытания колодки дискового тормоза автомобиля «Ford Mondeo». Колодка предварительно шлифуется до толщины фрикционного элемента 5 мм. Затем осуществляются основные операции способа, для чего колодка выдерживается в 5%-ном растворе NaCl в течение 8 циклов. Каждый цикл включает в себя 15-минутное (с полным погружением) замачивание и 45-минутную выдержку на воздухе при нормальной температуре окружающей среды. Далее колодку испытывают на натурном стенде в тормозном механизме автомобиля «Ford Mondeo» по следующему режиму FADE методики AK-MASTER: момент инерции 83 кг м²; начальная скорость 100 км/ч; конечная скорость 5 км/ч; замедление при торможении 0,4g м/с². После испытания FADE колодка охлаждается до температуры окружающей среды и оценивается отслоение фрикционного элемента от каркаса. При отсутствии отслоения колодку замачивают в 5%-ном водном растворе NaCl в течение 1 цикла, повторяют FADE, охлаждают изделие и оценивают отслоение. При отсутствии отслоения колодку еще раз замачивают в 5%-ном водном растворе NaCl в течение 1 цикла, повторяют FADE, охлаждают изделие и оценивают отслоение. При отсутствии отслоения после 3-х испытаний FADE колодку замачивают в 5%-ном водном растворе NaCl в течение 8 циклов, повторяют FADE, охлаждают изделие и оценивают отслоение. При отсутствии отслоения вновь осуществляют основные операции способа.

Способ позволяет определить склонность изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса при воздействии антигололедных средств в условиях эксплуатации изделия. Достаточно долговечным можно считать изделие, выдерживающее заявленное воздействие без отслоений в течение 8-10 раз.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам испытания фрикционных изделий. Фрикционное изделие включает фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе. Фрикционное изделие испытывают на склонность изделия к отслоению фрикционного элемента от металлического каркаса при эксплуатации в зимних условиях. Фрикционное изделие предварительно подвергают механической обработке до получения толщины фрикционного элемента 2-7 мм и осуществляют основные операции способа. Изделие помещают в 2-10%-ный раствор NaCl в воде и выдерживают в течение 1-8 циклов, каждый из которых включает замачивание изделия с полным погружением в раствор в течение 10-20 минут и выдержку изделия на воздухе в течение 40-50 минут. Затем изделие подвергают фрикционному контакту, соответствующему 15 торможениям со скорости 100 км/ч до 5 км/ч при замедлении 0,4g, охлаждают изделие до температуры окружающей среды и осматривают изделие для определения наличия или отсутствия отслоения полимерного фрикционного элемента от каркаса. При отсутствии отслоения основные операции повторяют или до образования отслоения, или 10-15 раз. Достигается возможность определения склонности изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях эксплуатации при воздействии на изделие переменных термических и механических нагрузок в сочетании с воздействием воды и химических противогололедных реагентов.

Способ испытания фрикционного изделия, включающего полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе, отличающийся тем, что изделие предварительно подвергают механической обработке до получения толщины фрикционного элемента 2-7 мм и осуществляют основные операции способа, для чего изделие помещают в 2-10%-ный раствор NaCl в воде и выдерживают изделие в течение 1-8 циклов, каждый из которых включает замачивание изделия с полным погружением в раствор в течение 10-20 мин и выдержку изделия на воздухе в течение 40-50 мин, затем изделие подвергают фрикционному контакту, соответствующему 15 торможениям со скорости от 100 км/ч до 5 км/ч при замедлении 0,4 g, охлаждают изделие до температуры окружающей среды и осматривают изделие для определения наличия или отсутствия отслоения полимерного фрикционного элемента от каркаса, при отсутствии отслоения основные операции повторяют или до образования отслоения, или 10-15 раз.