Трехслойный фрикционный диск на основе углерода

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (501 Г 16 D 69/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3633851/25-27 (22) 19.08.83 (46) 30.01.86. Бюл. Р 4 ,(72) В.В.Кулаков, B.П;10дин, А.И.Курятников, И.И.Хазанов, С.С.Коконин и

М.В.Малютин (53) 62-592(088.8) (56) Патент Франции N - 1137262, кл. F 16 D 69/00, 1964.

Патент Франции 11 2111313, кл. F 16 D 69/00, 1972.

Патент США Ф 3552533, кл. F 16 D13/60,,1971. (54)(57) 1. ТРЕХСЛОЙНЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ

ДИСК НЛ ОСНОВЕ УГЛЕРОДА, содержащий силовой каркас в виде витков из углеродной нити, намотанной по спирали, и фрикционных дисковых накладок из углерода, расположенных по обе стороны от силового каркаса, при

„„SU„„12О8З67 А чем фрикционные накладки и силовой каркас пропитаны и связаны друг с другом пирализованным углеродом, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы путем повьппения прочности диска, он снабжен выполненными из пучка параллельных углеродных нитей армировочными элементами, равномерно и радиально размещенными по окружности силового каркаса,. а фрикционные накладки выполнены иэ чередующихся подслоев из углеродной ткани и углеродного волокна, причем витки углеродных нитей каркаса огибают каждый армировочный элемент, а че редующиеся между собой углеродная ткань и углеродное волокно фрикцион ных накладок размещены в плоскостях, перпендикулярных оси вращениями

120836) фрикционной в пределах

2. Диск по п. 1, о т— ,лич ающийс я тем, что соотношение толщины силового

Изобретение относится к машиностроению,. в частности к фрикционным дискам на основе углеродных волокнистых наполнителей и пекового связующего, используемых в авиационной и других отраслях техники.

Цель изобретения — увеличение срока службы путем повышения прочности диска при повышенных температурах, Предлагаемый фрикционный диск выполнен трехслойным из двух наружных фрикционных накладок и внутреннего силового каркаса с соотношением толщин каждого 2 — 4, что позволяет повысить прочность иувеличить срок службы фрикционного диска. путем внедрения отрезков из углеродного волокна в структуру армировочных элементов иэ параллельных нитей, Стержни равномерно размещены по окружности и оплетены углеродными нитями. Кроме того, отрезки углеродного волокна внедряются в тканевую структуру накладок. Наличие в наружных фрикционных накладках отрезков углеродного волокна, ориентированного перпендикулярно к поверхности трения, значительно увеличивает стойкость фрикционного диска при повышенных температурах. Предлагаемый фрикционный диск выдерживает более 750 торможений по сравнению с известными фрикционными дисками, которые выдерживают не более 200 торможений.

На фиг.1показан трехслойный фрикционный диск; нафиг. 2- сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - силовой каркас диска.

Фрикционный диск состоит из двух наружных фрикционных накладок 1 и внутреннего силового каркаса 2.

Наружные фрикционные накладки 1 состоят из параллельно уложенных слоем углеродной ткани (ТГН-2М). Между двумя слоями ткани 3 расположен слой из отрезков 4 углеродного волокна каркаса и каждой накладки находится от 2 до 4. (ВПР-19С), ориентированного перпендикулярно поверхности трения (т ° е. ткани). Внутренний силовой каркас 2 состоит из армировочных элементов

5 в виде радиальных стержней 5, выполненных из параллельных нитей, размещенных равномерно; по окружности и оплетенных углеродными нитями и отрезками углеродного волокна 6, причем витки углеродных нитей (BMH-4) наматывают по оси вращения диска.

Фрикционный диск может быть изготовлен следующим образом.

15 Пропитанную среднетемпературным каменноугольным пеком (ГОСТ 10200) углеродную ткань марки ТГН-2М раскраивают на кольцевые заготовки необходимого размера, затем полученный

20 кольцевой слой, например, наружным диаметром 390 мм и внутренним диаметром 180 мм нанизывают на стержень и опускают на дно гильзы, на поверхность кольцевого слоя дозируют порцию смеси отрезков углеродного волокна марки ВПР-19С с добавками молотого пека, находящегося во

J взвешенном состоянии в воде, опускают кольцевой слой из углеродной

30 ткани, на поверхности ткани второго ,слоя дозируют вторую порцию указанной смеси таким образом, чередуя слои углеродной ткани и смеси угле— родного волокна с пеком, набирают

35 пресс-пакет для фрикционной накладки.

Внутренний силовой каркас выполняют следующим образом.

Армировочные элементы выполняют

40 в виде, например, цилиндрических стержней, полученных из пучка параллельных углеродных нитей. Стержни устанавливают радикально и равномерно размещают по окружности на оправ45 ке. Затем по оси вращения диска наматывают виток на виток иэ углеродных нитей и отрезков углеродного

1208367

Предел прочности при сдвиге,кгс/см

Срок .службы фрикционного диска, количество торможений.

Пример Соотношение

Износ, мкм/торм. толщин наружного и внутреннего каркаса в диске

0,42

840

772

1:2

830

768

0,39

1:3

845

0,40

1:4

775

0,38

1:0,5

760

340

0,41

1:5

770 волокна с пеком. При этом нить каждого витка в силовом каркасе огибает (оплетает) каждый армировочный элемент и на каждом витке направление огибания изменяется. Набранный трехслойный пресс-пакет сжимают при помощи гидроцилиндра давлением

0,45 кгс/см при комнатной температуре. Пресс-заготовку сушат при

80 С в течение 52 ч ° Пресс-заготовку после сушки прессуют при 150 С и удельном давлении 175 кгс/см .

Таким образом получают заготовки, например, наружным диаметром 390 мм, внутренним диаметром 180 мм, толщиной 20 мм, которые подвергают фикси"

Фрикционный диск работает следу,ющим образом.

При включении фрикционного устройства (не показано), в котором используется предлагаемыйфрикционный диск,на фрикционные накладки 1 последнего воздействуют сопрягаемыми с ним фрикционными элементами, например, ко" лодками (не показаны). Фрикционные накладки изнашиваются. Если фрикционный диск выполнен не трехслойным, например, беэ двух фрикционных накладок t, то один слой не выдер" живает высоких температур и повышенного износа, что приводит к умень шению срока службы диска. В слурованному обжигу до 1250 С. Затем заготовки уплотняют пеком, обжигают по четырехразовому циклу до получе- ния плотности 1,65 г/см . Дополнительно заготовки термообрабатывают до 2000 С и уплотняют пироуглеродом после механической обработки.

Толщина каждого слоя (фрикционных

1п накладок 1 и силового каркаса 2) может быть выбрана различной. Однако эксперименты показывают, что наиболее эффективно отношение толщины каждой фрикционной накладки к толщине силового каркаса: результаты эксперимента приведены в таблице

I чае использования одних фрикционных.

4б накладок 1 (беэ силового каркаса ) не обеспечивается требуемая прочность диска и происходит его разрушение при эксплуатации.

При уменьшений толщин силового

4 каркаса (пример 4) уменьшается прочность, что приводит к разрушению фрикционного диска.

При увеличении толщин силового каркаса (пример 5) соответственно уменьшается толщина фрикционного каркаса, что приводит к резкому сни" жению срока службы фрикционного диска.

i20836V

Qua.

Составитель A.Äeìüííîâè÷

Техред )K.Êàñòåëåâè÷

Корректор Л Патаи

Редактор И.Пчелинская

Тираж 880

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 230/48

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4