Фрикционная накладка

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к фрикционным накладкам кольцевой формы. Накладка включает полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты и наполнители. Накладка выполнена с пористой структурой. Образующие пористую структуру поры преимущественно ориентированы в направлении, близком к направлению вращения накладки в процессе эксплуатации. Большинство пор имеют выход на поверхность накладки. Достигается улучшение работы тормозных и фрикционных механизмов путем стабилизации эксплуатационных характеристик изделия в процессе эксплуатации за счет увеличения поглощающей способности изделия.

 

Заявляемое изобретение относится к фрикционным накладкам кольцевой формы, вращающимся в процессе эксплуатации и предназначенным для использования в различных фрикционных механизмах (тормозных узлах машин и оборудования, муфтах сцеплений и др.).

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционная накладка, включающая полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты и наполнители, выполненные с микропористой структурой со взаимосвязанными микропустотами (см. В.П.Лапшин и др. Влияние сорбированной воды на прочностные и фрикционные свойства тормозных накладок. Труды 3-го Международного симпозиума по трибологии фрикционных материалов Ярофри-97, Ярославль, 1997, с.257-260). Существенные признаки аналога «полимерная матрица, волокнистые армирующие компоненты, наполнители, выполнение изделия с пористой структурой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является снижение стабильности эксплуатационных характеристик изделия в процессе эксплуатации из-за недостаточной поглощающей способности изделия вследствие хаотического расположения пор в изделии.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционная накладка, включающая полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты и наполнители, выполненная с пористой структурой (канальцами) (см. заявку FR №2581149, МПК⁷ F16D 69/02, 1986). Существенные признаки прототипа «полимерная матрица, волокнистые армирующие компоненты, наполнители, выполненные с пористой структурой» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является снижение стабильности эксплуатационных характеристик изделия в процессе эксплуатации из-за сниженной его способности к поглощению продуктов деструкции полимерной матрицы при одновременной ускоренной десорбции этих продуктов при нагревании в процессе фрикционного контакта. В результате усиливается негативное воздействие продуктов распада на эксплуатационные характеристики изделия при фрикционном контакте.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение работы тормозных и фрикционных механизмов путем стабилизации эксплуатационных характеристик изделия в процессе эксплуатации за счет увеличения поглощающей способности изделия.

Для достижения указанного технического результата фрикционная накладка, включающая полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты и наполнители, выполнена с пористой структурой, где поры ориентированы преимущественно в направлении, близком к направлению вращения накладки, при этом большинство пор имеют выход на поверхность накладки.

Существенные признаки заявляемого изобретения «поры ориентированы преимущественно в направлении, близком к направлению вращения накладки, и имеют выход на ее поверхность» являются отличительными от признаков прототипа.

Фрикционная накладка представляет собой плоское кольцо из наполненного полимерного композита, включающего полимерную матрицу из отвержденного каучука (каучуков) и/или смолы (смол), дисперсные наполнители (минеральные, органические, металлические или их смеси) и волокнистые армирующие компоненты (различные нити и волокна или их смеси). Фрикционное изделие имеет пористую структуру (как правило, микропористую), при этом большинство пор связаны друг с другом и имеют выход на одну из поверхностей или на обе поверхности плоского кольца. Большинство пор ориентированы или в направлении вращения изделия, или в близких к нему направлениях. Такую структуру изделия может обеспечить, например, следующая технология изготовления изделия. Приготавливаются (на основе растворителя) составы для пропитки и покрытия нитей, нити покрывают и пропитывают. Затем навивают из нитей заготовку изделия таким образом, чтобы большинство нитей были ориентированы в направлении вращения изделия или в близких к нему направлениях, и проводят формование изделия из заготовки и его отверждение. Затем при механической обработке с обеих плоских поверхностей снимают тонкий слой материала. При этом в процессе термического отверждения изделия в результате выхода паров растворителя обеспечивается взаимосвязь пор, имеющихся в заготовке (преимущественно в нитях), а в результате снятия наружных слоев изделия при механической обработке обеспечивается выход этих пор на поверхность. В результате количество пор, не имеющих выхода на поверхность, минимально.

Конкретным примером заявляемого изделия является накладка сцепления автомобиля, навитая из безасбестовых, например стеклянных (на основе стеклоровинга), стеклянно-проволочных или других нитей. Нити связаны полимером матрицы на основе бутадиенового каучука и фенолформальдегидной смолы и размещены в полимерном композите, полимер матрицы которого наполнен различными наполнителями.

Изготовление фрикционной накладки с пористой структурой, ориентированной по направлению вращения накладки, обеспечивает не только наибольшую протяженность пор, что повышает их сорбционную способность к жидким продуктам термической деструкции изделия, но и способствует более длительному сохранению высокого сорбционного эффекта в результате меньшей забиваемости пор за счет преимущественного ортогонального центробежной силе расположения пор в накладке. Кроме того, снижается скорость десорбции этих продуктов при нагревании в процессе фрикционного контакта, так как при заявляемой ориентации пор центробежные силы не способствуют ускоренному их опорожнению. Одновременно выход пор на поверхности накладки обеспечивает постепенную почти полную десорбцию продуктов распада и воды из изделия за время промежутков между фрикционными контактами. В результате обеспечивается восстанавливаемость фрикционных свойств накладки, то есть повышается стабильность ее фрикционных характеристик.

Фрикционная накладка, включающая полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты и наполнители, выполненная с пористой структурой, отличающаяся тем, что образующие пористую структуру поры преимущественно ориентированы в направлении, близком к направлению вращения накладки в процессе эксплуатации, при этом большинство пор имеют выход на поверхность накладки.