Фрикционное изделие

Авторы патента:

F16D69/02 - структура накладок (химический состав см. в соответствующих классах)

Владельцы патента RU 2475657:

Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР") (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к фрикционным изделиям, содержащим армирующий металлический каркас, например колодкам дисковых тормозов автомобилей, фрикционным изделиям для различных машин и оборудования. Фрикционное изделие содержит металлический каркас с отверстиями и приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий. Фрикционный элемент выполнен из полимерного фрикционного композита. Твердость композита в выступах больше, чем в рабочей части фрикционного элемента. Достигается снижение возможности разрушения выступов и самого изделия в условиях переменных термических нагрузок в процессе эксплуатации фрикционного изделия, а также повышение стойкости выступов к ударным механическим воздействиям.

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным изделиям, содержащим армирующий металлический каркас, например колодкам дисковых тормозов автомобилей, фрикционным изделиям для различных машин и оборудования и т.д.

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее металлический каркас и приформованный к нему полимерный композиционный фрикционный элемент, слой которого, примыкающий к каркасу, дополнительно армирован просечно-вытяжным металлическим листом, зафиксированным на каркасе (см. патент РФ №2005619, МПК B29D 9/00, 1994). Существенные признаки аналога «металлический каркас, приформованный к нему фрикционный элемент» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является сложность изготовления изделия, обусловленная необходимостью фиксации дополнительного армирующего просечно-вытяжного листа (например, болтовым соединением, сваркой и др.), а также, в ряде случаев, и невозможностью изготовления изделия (например, для имеющих небольшие размеры и толщину колодок дисковых тормозов малолитражных легковых автомобилей).

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее армирующий металлический каркас с отверстиями и приформованный к нему полимерный композиционный фрикционный элемент, снабженный выступами, соответствующими отверстиям в каркасе и размещенными внутри отверстий, при этом высота выступов соответствует глубине отверстий (см. М.М.Бородулин и др. Асбестовые технические изделия. Каталог-справочник. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1984, с.74, 75, 79). Существенные признаки прототипа «металлический каркас с отверстиями, приформованный к нему выполненный из полимерного фрикционного композита фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является недостаточная прочность соединения каркаса и фрикционного элемента к характерным для фрикционных узлов усилиям, сдвигающим фрикционный элемент относительно каркаса в условиях переменных термических нагрузок (последовательных нагревов и охлаждений изделия), в случае выполнения фрикционного элемента из достаточно пористых композитов. Прочность фрикционного изделия по аналогу к этим усилиям (деформациям) сдвига обусловлена адгезией материала фрикционного элемента к поверхности металлического каркаса, а также прочностью «на срез» выступов фрикционного элемента. При этом прочность «на срез» зависит от прочности фрикционного материала. В условиях переменных тепловых нагрузок из-за недостаточной прочности выступов возможно растрескивание выступов, выкрашивание из них материала и т.п., что приводит к снижению прочности выступов «на срез» и делает опасной дальнейшую эксплуатацию изделия.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, содержащее армирующий металлический каркас с отверстиями и приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий каркаса, при этом плотность полимерного фрикционного композита в выступах меньше, чем плотность остальных частей фрикционного элемента (см. патент РФ №2265759, МПК⁷ F16D 69/02, 2005). Существенные признаки прототипа «металлический каркас с отверстиями и приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является повышенная возможность попадания влаги и других веществ в более рыхлый (более пористый) композит, из которого выполнены выступы, размещенные в отверстиях каркаса, что в дальнейшем может при нагреваниях и охлаждениях (замерзаниях) влаги и других веществ вызвать разрушение выступов и, соответственно, самого изделия.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение возможности разрушения выступов и самого изделия в условиях переменных термических нагрузок в процессе эксплуатации фрикционного изделия. Другим техническим результатом, получение которого может обеспечить заявляемое изобретение, является повышение стойкости выступов и, соответственно, изделия в целом к ударным механическим воздействиям в случае выполнения фрикционного элемента из пористого полимерного композита.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, содержащем металлический каркас с отверстиями и приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий, фрикционный элемент выполнен из полимерного фрикционного композита, твердость которого в выступах больше, чем в рабочей части фрикционного элемента.

Существенные признаки заявляемого изобретения «фрикционный элемент выполнен из полимерного фрикционного композита, твердость которого в выступах больше, чем в рабочей части фрикционного элемента» являются отличительными от признаков прототипа.

Фрикционное изделие содержит металлический каркас, который может быть плоским или криволинейным (например, в виде части цилиндрической обечайки или более сложной формы). В каркасе выполнены отверстия (одно или несколько). Отверстия могут быть круглой, овальной, прямоугольной или другой формы. К каркасу приформован фрикционный элемент, снабженный выступами, соответствующими по своему месторасположению отверстиям в каркасе. Количество выступов может равняться количеству отверстий в каркасе или быть меньшим. Форма выступов может повторять форму отверстий или отличаться от нее, при этом высота выступов может быть равна или меньше глубины отверстий. Фрикционный элемент может изготавливаться, например, из полимерного композиционного фрикционного композита, содержащего полимерную матрицу и дисперсные, в том числе волокнистые наполнители. В выступах композит выполнен с большей твердостью, чем в рабочей (изнашиваемой в процессе нормальной эксплуатации) части фрикционного элемента. Большая твердость композита может быть во всех выступах или в некоторых из них, при этом рецептура композита выступов и рабочей части фрикционного элемента различная. Однако возможно использование композитов с одинаковым рецептурным составом (например, с разной степенью отверждения или с разной пористостью). Возможно также повышение твердости выступов за счет их дополнительного уплотнения и т.д.

Конкретным примером заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза автомобиля ВАЗ, содержащая плоский металлический каркас с отверстиями. К каркасу приформован фрикционный элемент, снабженный выступами, соответствующими отверстиям в каркасе. Элемент выполнен из полимерного фрикционного композита. Рецептурный состав композита выступов и рабочей части фрикционного элемента различны, например, за счет использования другой полимерной матрицы или наполнителей. Возможно дополнительное уплотнение композита в выступах для снижения его пористости по сравнению с композитом рабочей части колодки. Твердость по Бринеллю композита выступов составляет 22÷24 НВ, твердость композита рабочей части фрикционного элемента (накладки) составляет 18÷20 НВ.

Изготавливаться заявляемое фрикционное изделие может известными методами. Например, в пресс-форму помещают основную формовочную полимерную композицию, дополнительную формовочную полимерную композицию и металлический каркас. В результате в пресс-форме размещаются два слоя полимерной композиции разного состава, при этом толщина слоя, контактирующего с металлическим каркасом, должна быть достаточной для формирования выступов. Далее осуществляют формование и изготовление колодки известными методами, при этом выступы фрикционного элемента образуются в процессе формования за счет выдавливания в отверстия каркаса дополнительной полимерной композиции. Рецептурный состав композиций подбирается таким образом, чтобы при температуре и давлении формования и последующей обработке композиции образовывались композиты с разной твердостью.

Выполнение выступов более твердыми, чем рабочая часть фрикционного элемента, позволяет изготавливать выступы более прочными, более устойчивыми к деформациям, возникающим в результате термических и механических эксплуатационных воздействий на изделие. В результате снижается возможность попадания влаги и других веществ в композит выступов, снижается возможность растрескивания и выкрашивания выступов и, как следствие, повышается прочность соединения каркаса и фрикционного элемента. Выполнение выступов более твердыми позволяет им за счет их большей прочности сопротивляться внутренним напряжениям в выступе. Соответственно, снижается возможность трещинообразования и разрушения поверхности и тела выступа, то есть повышается прочность соединения каркаса и фрикционного элемента к нагрузкам в процессе эксплуатации.

Фрикционное изделие, содержащее металлический каркас с отверстиями и приформованный к нему фрикционный элемент, снабженный выступами, размещенными внутри отверстий, при этом фрикционный элемент выполнен из полимерного фрикционного композита, отличающееся тем, что твердость композита в выступах больше, чем в рабочей части фрикционного элемента.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к способу изготовления тормозных колодок подвижного железнодорожного состава. .

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства // 2453456

Изобретение относится к области фрикционных изделий, эксплуатирующихся в железнодорожном транспорте. .

Способ испытания фрикционного изделия // 2453452

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам испытания фрикционных изделий. .

Фрикционное изделие // 2445526

Изобретение относится к области фрикционных изделий, эксплуатирующихся во фрикционных узлах автотракторной техники, различных машин и оборудования. .

Фрикционное изделие // 2438051

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к тормозным колодкам и фрикционным изделиям для различных машин и оборудования. .

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства // 2432282

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств. .

Способ и субстрат для изготовления деталей из композиционного материала путем уплотнения химической инфильтрации газовой фазой // 2429212

Изобретение относится к изготовлению деталей из композиционного материала: волокнистого субстрата, уплотненного углеродной или керамической матрицей, которые могут быть использованы при изготовлении тормозных дисков, в частности, для авиационных тормозов.

Фрикционное изделие // 2428599

Тормозное устройство рельсового подвижного состава с самостабилизирующимися тормозными накладками // 2427492

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тормозным устройствам рельсового подвижного состава. .

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства // 2427491

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тормозным колодкам и фрикционным изделиям железнодорожных транспортных средств. .

Фрикционное изделие // 2483232

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к тормозным фрикционным изделиям, эксплуатирующимся в тормозных и фрикционных узлах

Фрикционная накладка // 2484328

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к тормозным фрикционным накладкам, эксплуатирующимся в тормозных и фрикционных узлах автотракторной техники, различных машин и оборудования, где фрикционный контакт происходит в среде масла

Фрикционное изделие // 2488028

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к тормозным фрикционным изделиям, эксплуатирующимся в тормозных и фрикционных узлах, где сила трения направлена по дуге окружности, по которой осуществляется относительное перемещение контртела и фрикционного изделия

Способ изготовления заготовок тормозных дисков из композиционных углерод-углеродных материалов и установка для его осуществления // 2493935

Изобретение относится к области изготовления заготовок из композиционных углерод-углеродных материалов и предназначено для изготовления фрикционных элементов тормозных дисков для авиационной техники и наземного транспорта. Способ включает резку углеродного волокна на отрезки заданного размера с подачей на рабочий орган устройства для резки напряжения от источника постоянного тока, дозированную подачу отрезков углеродного волокна одновременно со связующим в формообразующую часть камеры смешения с заземленным дном, смешивание и формовку заготовки из полученной смеси. Способ осуществляют на установке, содержащей устройство для резки углеродного волокна, питатель для подачи связующего и камеру смешения, при этом рабочий орган устройства для резки содержит, по меньшей мере, один нож и соединен с источником постоянного тока, а камера смешения содержит формообразующую часть, дно которой заземлено. Изобретение позволяет формировать заготовки фрикционных элементов тормозов с высокими механическими и эксплуатационными свойствами за счет максимально возможного разделения жгутов углеродного волокна на монофиламенты и ориентации их в заготовке по направлению, перпендикулярному поверхности трения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Тормозная колодка с композиционными вставками для локомотивов и мотовозов // 2494901

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тормозным колодкам тормозного оборудования тягового подвижного состава. Тормозная колодка содержит стальной каркас, чугунное дугообразное тело. Дугообразное тело состоит из основного участка тела колодки, снабженного вставками, выполненными цилиндрической формы и размещенными группами, и профильного участка тела колодки с выполненным в нем ручьем, снабженного вставками, заложенными в ряд в тело колодки. Колодка имеет дополнительный металлический каркас, на котором закреплены цилиндрические вставки основного участка тела колодки и гребневые вставки профильного участка. Цилиндрические вставки основного участка тела колодки выполнены из композиционного фрикционного материала с коэффициентом трения выше коэффициента трения основы. Гребневые вставки профильного участка выполнены в виде профильных элементов и установлены в ручье колодки в плоскости, находящейся в контакте с гребневой поверхностью бандажа колеса, взаимодействующего с боковой поверхностью рельса. Вставки выполнены из антифрикционного композиционного материала с коэффициентом трения ниже коэффициента трения материала основы и абразивностью ниже абразивности материала основы и материала вставок, размещенных в основном участке тела колодки. Достигается снижение уровня шумового загрязнения в процессе торможения, снижение износа гребня колеса и боковой поверхности рельса, увеличение межремонтного периода обслуживания локомотивов и мотовозов, связанного с заменой изношенных колесных пар, а также повышение стабильности и надежности функционирования тормозных систем. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фрикционное изделие // 2498125

Изобретение относится к области фрикционных изделий, в частности к тормозным колодкам и накладкам автомобилей, тракторов, мототехники, колодкам рельсового транспорта, накладкам сцеплений и муфт и различным фрикционным устройствам. Фрикционное изделие включает полимерный композиционный фрикционный элемент. В состав полимерного композиционного фрикционного элемента введены дисперсные частицы и частицы из материала, способного при повышенной температуре окисляться с образованием абразивных частиц. Достигается повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик фрикционных изделий при эксплуатации.

Тормозная колодка железнодорожного транспортного средства // 2499710

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозным колодкам железнодорожных транспортных средств. Тормозная колодка содержит композиционный фрикционный элемент, стальной проволочный каркас, твердую чугунную вставку, покрытую электрохимическим способом бронзовым сплавом, расположенную в центральной части колодки и запрессованную в композиционный фрикционный элемент. Стальной проволочный каркас представляет собой впрессованные в композиционный фрикционный элемент тыльной стороны колодки, по периметру колодки, две замкнутые рамки. Внутренние части двух замкнутых рамок взаимно перекрыты и отогнуты наружу тыльной части колодки, образуя ушко для пропускания чеки. Колодка с тыльной ее стороны содержит стальную сетку или перфорированную жесть, впрессованную в композиционный фрикционный элемент. Чугунная вставка с бронзовым сплавом в верхней нерабочей части имеет паз с ее тыльной стороны, запрессованный фрикционным композиционным материалом с отверстием для пропуска чеки, и консоли, симметрично расположенные по длине вставки с каждой ее стороны. Верхняя нерабочая часть вставки вставлена в проволочный каркас и защемлена в нем. Все металлические детали колодки находятся в непосредственном контакте. Достигается увеличение надежности конструкции колодки и увеличение ее ресурса при эксплуатации. 1 ил.

Тормозная композиционная колодка для локомотивов и мотовозов // 2499711

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тормозным колодкам тормозного оборудования тягового подвижного состава. Тормозная колодка содержит стальной каркас и дугообразное тело, состоящее из основного участка тела колодки и профильного участка тела колодки с выполненным в нем ручьем. Дугообразное тело колодки состоит из отдельных элементов, закрепленных на стальном каркасе. Элементы, образующие основной участок тела колодки, выполнены из фрикционного материала, а элементы, образующие профильный участок тела колодки, выполнены из антифрикционного материала. Фрикционный материал имеет в 1,5-10 раз больше коэффициент трения и в 1,5-3,5 большую абразивную стойкость, чем у антифрикционного материала. Фрикционные элементы, образующие основной участок тела колодки, имеют различную высоту. Фрикционные элементы с большей высотой расположены на краях стального каркаса. Достигается повышение эффективности торможения локомотивов и мотовозов, снижение уровня шумового загрязнения в процессе торможения, снижение износа гребня колеса и боковой поверхности рельса, увеличение межремонтного периода обслуживания локомотивов и мотовозов, связанного с заменой изношенных колесных пар, а также повышение стабильности и надежности функционирования тормозных систем. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фрикционные колодки из спеченного материала, предназначенные для дисковых тормозов железнодорожных вагонов // 2501998

Изобретение относится к области фрикционных колодок из спеченного материала, предназначенных для дисковых тормозов железнодорожных вагонов. Фрикционная колодка содержит опорную плиту, соединительный элемент и ряд накладок из фрикционного материала, расположенных над опорной плитой. Соединительный элемент снабжен держателем колодки, расположенным под опорной плитой. Каждая накладка содержит вставку, при этом накладка и вставка выполнены из различных порошковых смесей. Вставка имеет более высокий коэффициент теплового расширения и более высокую сжимаемость по сравнению с накладкой. Поверхность, занимаемая вставкой, составляет от 19% до 26% от общей площади одной накладки. Достигается обеспечение равномерного распределения давления по поверхности контакта накладок и диска при каждом торможении. 15 з.п. ф-лы, 55 ил.

Нао фрикционное изделие, не содержащее меди // 2503859

Изобретение относится к области фрикционных изделий из неасбестовых органических материалов, не содержащих меди, в частности к тормозным колодкам и накладкам автомобилей, тракторов и различных фрикционных устройств. Фрикционное изделие включает полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого дополнительно введены абразивные дисперсные частицы. Достигается повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик фрикционных изделий при эксплуатации, за счет удаления частиц адгезионного переноса без ухудшения износостойкости и фрикционных характеристик изделия, а также исключения налипания частиц переноса.