Композиция для изготовления фрикционного материала

 

Использование: изготовление фрикционных элементов муфт и тормозов сухого трения кузнечно-прессовых машин Сущность изобретения: композиция для изготовления фрикционного материала содержит (в ч) бутадиеновый каучук 100; серную вулканизующую группу 9,1 - 26,3; барит 113,6-221.1; оксид алюминия 13,6 - 52,6; графит 13,6 - 42,1. а в качестве волокнистого наполнителя - минеральную вату 682 - 105.3; углеродное волокно 4.6 - 42,1 и полиамидное волокно 22,7 - 63,2 Новый фрикционный материал имеет высокие прочностные показатели, хорошие фрикционно-износные свойства, что обеспечивает продолжительную до 20 лет работу кузнечно-прессовых машин при циклических торцевых нагрузках на фрикционный элемент. Новый материал позволил снизить создаваемый шум при ударном включении муфты и тормоза на частотах выше 500 Гц 3 табл.

(19) RÙ (11) (5Ц

08 К13 04

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

®ВЭФА@

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "9199.11199911н., - ЛИОТ;-с/

К ПАТЕНТУ (21) 5025335/05 (22) 04.02.92 (46) 15.1093 Бюп йа 37-38 (71) Научно-исследовательский и конструкторскотехнологический институт асбестовых технических изделий, Фирма ТИИР" (72) Козлова Г.П; Новосельцев П.В„Никонова Л.М;

Матвеева Б.И. Серова И.Ю„Наумов ВА; Ковалев

В,В„Соков ВИ (73) Научно-исследовательский и конструкторскотехнологический институт асбестовых технических изделий Фирма "ТИИР" (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: изготовление фрикционных элементов муфт и тормозов сухого трения кузнечно-прессовых машин. Сущность изобретения: ком- позиция для изго) овления фрикционного материала содержит (в ч) бутадиеновый каучук 100; серную вулканизующую группу 9,1 — 26,3; 6арит

1136-221,1; оксид алюминия 13,6 — 52,6; графит

136 — 42,1, а в качестве волокнистого наполнителя — минеральную вату 682 — 105,3; углеродное волокно 4,6 — 42,1 и полиамидное волокно 22,7 — 63,2.

Новый фрикционный материал имеет высокие прочностные показатели, хорошие фрикционно-износные свойства, что обеспечивает продолжительную до 20 пет работу кузнечно-прессовых машин при циклических торцевых нагрузках на фрикционный элемент. Новый материал позволил снизить создаваемый шум при ударном включении муфты и тормоза на частотах выше 500 Гц. 3 табп

2001057

Изобретение относится к фрикционным изделиям, а именно к материалам фрикционных элементов муфт и тормозов сухого трения кузнечно-прессовых машин.

Аналогом настоящего изобретения является фрикционный материал, содержащий комбинированную полимерную матрицу на основе элэстомера и фенольной смолы, и наполнители: сажу, глину, графит, сульфат свинца, волластомит, оксид меди, а также волокнистий нэполнитель: полиамидные волокна в виде пульпы или пряжи и штапельное стекловолокно.

Фрикционный материал flo аналогу имеет высокую прочность на растяжение и истирание, но при больших торцевых циклических нагрузках фрикционный элемент быстро разрушается.

Другим аналогом нового материала является фрикционный материал, содержа щий комбинированную полимерную матрицу на основе термоотверждаемого эластомера и фенольной смолы, и наполнители: барит, углерод, глину, оксиды металлов, орех кешью, частицы каучука, волокмистый наполнитель: полиакрилонитрильные волокна. арэмидные волокна, стекловолокно и проволоку.

Фрикциомный материал Ilo аналогу имеет хорошую износостойкость, однако его прочностные показатели недостаточно высокие и при больших торцевых циклических нагрузках фрикционный элемент разрушается, Аналогом настоящего изобретения является также фрикционный материал, содержащий полимерную матрицу на основе фенольной смолы и наполнители: барит, карбонат кальция, частицы резины, пиль ореха кешью, графит. дисульфид молибдена, волокнистый наполнитель: арамидные волокна и/или эрамидную волокнистую массу, металлические порошки из стали. меди, латуни и нержавеющей стали.

Фрикционные материал по аналогу имеет хорошие фрикционно-износные свойства, однако низкие физико-механические свойства. что приводит к быстрому разрушению фрикционмого элемента при торцевых циклических нагрузках.

Прототипом настоящего изобретения является фрикционный материал, содержащий полимерную матрицу на основе каучука и наполнители: окись алюминия. барит, графит, а в качестве волокнистого наполнителя — асбест.

Материал по прототипу обладает недостаточно хорошими фрикционно-износными свойствами, имеет невысокую прочность на срез и фрикционный элемент разрушает4,6 — 42,1 ся при больших торцевых нагрузках при многократном включении тормоза.

Цель — создание материала для фрикционных элементов муфт и тормозов кузнечно5 прессовых машин, обеспечивающих продолжительную работу машин при значительных циклических торцевых нагрузках на фрикционный элемент (до 50 включений в 1 мин). Для этого фрикционный материал дол10 жен иметь высокие прочностные показатели (удельная ударная работа, прочность на срез и сжатие), высокий и стабильный коэффициент трения и малый износ. Кроме того, фрикционные элементы не должны изда15 вать шум ("писк") при включении муфты и тормоза.

Для достижения укаэанного технического результата композиция для изготовления фрикционного материала содержит

20 бутэдиеновый каучук, серную вулканизующую группу, барий, графит, оксид алюминия, и в качестве волокнистого наполнителя — минеральную вату, углеродное волокно и полиамидное волокно, при следующем со

25 отношении компонентов, мэс.ч.:

Бутадиеновый каучук 100

Серная вулканизующая rpynna 9.1-26,3

Бармт 113,6-221,1

30 Оксид алюминия 13,6-52,6

Графит 13,6-42.1

Минеральная вата 68,2-105.3

Углеродное волокно

35 Полиэмидное волокно 22.7 — 63.2, Новый материал готовят в резиносмесителе закрытого типа в одну стадию. В резиносмеситель загружают каучук, вулка40 низующую группу и наполнители и перемешивают в течение 20-25 мин при включенном охлаждении. Рецептурный состав исходных смесей представлен в табл. 1. Затем смесь измельчают на дезинтеграторе для допол45 нительной гомогениэации. Из готовой смеси в холодной пресс-форме формуют заготовки под давлением 20-25 МЛа. Затем заготовку переносят в пресс-форму для горячего формования, при температуре

50 170 + 10 С и давлении 40,0 МПа формуют изделия. выдерживая в пресс-форме из расчета 1,0 — 1,5 мин на 1 мм толщины иэделия.

В процессе горячего формования происходит взаимодействие каучука с вулканиэующей группой и образуется трехмерная пространственная структура полимерной матрицы.

Коэффициент трения и линейный износ материалов оценивали по результатам лабораторных испытаний, проведенных на ма2001057

При использовании в муфтах и тормозах кузнечно-прессовых машин фрикционных элементов из предлагаемого фрикцион!.ого материала отмечено снижение создаваемо 5 го шума при ударном включении муфты и тормоза на частотах выше 500 Гц до 8000 Гц.

Средние уровни как звукового давления, так и звуковой мощности зафиксированные при испытаниях на стенде в актавных полосах, 10 начиная с 500 до 8000 Гц, ниже на 2-10 дБ в сравнении с подобными показателями при использовании фрикционных элементов по прототипу.

Результаты испытаний представлены в

15 табл. 2 и 3, Как видно иэ представленных данных, заявляемой фрикционный материал имеет высокие прочностные показатели, хорошие фрикционно-износные свойства, что обес20 печивает продолжительнуюдо 20 лет работу кузнечно-прессовых машин при циклических торцевых нагрузках нв фрикционный элемент, Кроме того. использование в муфтах и тормозах фрикционных элементов из

25 заявляемого фрикционного материала позволило снизить создаваемый шум при ударном включении муфты и тормоза на частотах выше 500 Гц. д

0л ——

Ауд

30 (56) Заявка ФРГ М 3230441, кл. С 08 J

5/14, опубл, 1984.

Заявка ФРГ N. 3338365, кл. С 09 К 3/14, опубл, 1984.

Заявка Ф РГ N. 3637022, кл. С 08 J 5/14, 35 опубл. 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 219782, кл. С 08 L 9/00, 1965.

Т ° блица!

Исходная смесь по примеру для заявляемого фрик ионного мате нала мас ч

Исходная

ГОСТ, ТУ компонентов

Компонент

Гб смесь (прототип) ТУ 38

103284-85

Бутадненовы» каучук

СКДСР

СКДЛБ

100 100

100

TY 38

103674-88

ТУ 38

303 04.08-90

СКБ

Вубканизующая группа: сера альтакс

Окспд магния

ГОСТ 127-76 снзм та!

ГОСТ 7087-Т5

10.5

4,0

10.5

4,0

10.5

4.0

10,5

4,0

10,5

4.0

I 0.5

4.0

10,5

4,0.

10.5

° .0

4.5

2,3

13.2

5.3

4,0

7,0

2.5

5.0 5.0

5.0

5.0

5.0

5,0

5.0

5.0

7,8

5.0

ГОСТ 844-79

5.0

Оксид алюминия

25

25

25

ГОСТ 6912-87

ГОСТ 5420-74

52.6

13.6

25

25

25

42.1 25

13.6

Графит

Волок истый наполнигель. — минеральнаll вата — у переднее воле по — углен 9

- hOhh, ÌÄÈOÅ вочо«н з — леннлпн

115.8

105.3 6!.4

105.3

68.2

ГОСТ 4640-64

ТУ 6-06-487-81

ТУ 6 — 06-07-3590

46,3

25

4.1

421 25

25

4.6

22,7

63 2 40

40 40

20.4 шина И-32 при скорости трения 7,0-7,5 м/с; температуре 100-120 С; удельной нагрузке

27 н/см2 и постоянном моменте трения 11,8

Н м за 2 ч непрерывного трения.

Физико-Тлеханические показатели определяли в соответствии с ГОСТ 9454-78.

4651-82 и 17302-71.

Проведены стендовые испытания вкладышей из материала по примерам 3 и 6 и из извест!!ого материала. Интенсивность линейного изнашивания в муфте определяли при давлении на поверхность вкладыша

1,02-1.48 МПа и температуре 60-.70 С; интенсивность линейного изнашивания в тормозе при давлении 0,29-0,435 Mfla u температуре 80-140 С, Интенсивность линейного изнашивания определяли по формуле где Y7! — средний линейный износ по толщине вкладыша муфты или тормоза стенда эа одно его включение, мкм;

Ауд. — средняя удельная работа трения на единице трущейся поверхности вкладыша за одно включение муфты или тормоза, кДж/м .

Коэффициент трения пары вкладыш— контртело в тормозе определяли при 1790 С и удельном давлении 0,2 — 0,6 МПа. Материал контртела чугун СЧ25.

Измерение шумовых характеристик проводилось с помощью шумомера liiLUB-1 и микрофона М101 по методике ОСТ 2Н-897-81.

Искоднав смесь по примеру длв контрольных мате алов мас.ч.

2001057

Продолхгенне табл. 1

Таблицэ2

Показатель

Изаестный маЗначение показателя по приме

Зэяаляемый мате an

Конт льный мате иал

Линейный износ. мм

0,07

0.04

0.04

О.ОЭЭ 0,030

0.(И

0,04

0.09

0.08

0,09

0,09

0.47

0,45

0.46 0,45

0,45

0,51

0.39

0,38

0.45

0,51

0.50

О.Э8

24,0

Удельмая ударная работа, клягlм

20,0

20.7

21,0

15.0

21,1

19.5

19,0

22.0

15,0

13,0

8.5

Предел прочности.

Mrla

66.7

62.Э 62,1

39,9

60.5

61,5

61,8

39,0

68.9

42,4

Э5.5

30.0 — и ри cwa TMH

t8.0

30.6

Э2.7

Э2.9

Э2.Э

26,0

Эl,!

15.0

28,1

15.0

18.1

15 О

-n ис эе Требоаэния TY 38 414393-90 Вкладыш фрмкцномный для кузнечно-прессоаых машин, Коэффициент трения по чугуну СЧ 15 по ГОСТ 1412-85 при испытании на лабораторной машине трения 0.4Э вЂ” 0.60

Линейный износ по чугуну СЧ 15 по

ГОСТ 1412 — 85 при нспытэмии мэ лабораторной машине трения, мм, не болев

Предел прочности, МПэ (кгс/см ) не менее.

2 — при сгкатни — при срезе

40 (400)

20 (200) к* Наблюдается разрушение поаеркмости вкладыша после испытаний.

ТаблицаЗ

Показатель

Линейный износ вкладыша на 10 циклов включений муфты, мм

0,0064

0.0055

0,0245 г2

Линейный износ вкладыша на 10 циклов включений тормоза, мм

0,0118

0.0058

0,0441

Средняя интенсивность изнашиваг ния в муфте, мкм м /кДж

0,72 10"

0,56 10

2,55 10

Средняя интенсивность изнашиваг ния в тормозе, мкм . м /кДж

0,9 10

0 72 105

503 10

Средний коэффициент трения в тормозе

Коэффициент трения по чугуну

СЧ-15 териал (прототип") Известный материал (прототип) Заявляемый материал (приме 3

Заявляемый материал (и риме 6

2001057

1 отношении компонентов, мас.ч.:

Бутадиеновый каучук

Серная вулканизующая группа

Барит

Оксид алюминия

Графит

Минеральная вата

Углеродное волокно

Полиамидное волокно

Составитель Н.Лузина

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор А Мотыль

Тираж Подписное

НПО " Поиск " Ррспатента

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

Заказ 3109

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФРИКЦИОННОГО мАтеРиАлА на основе бутадиенового каучука, включающая серную вулканиэующую группу, барит, графит, оксид алюминия и волокнистый наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве волокнистого наполнителя композиция содержит минеральную вату, углеродное волокно и полиамидное волокно при следующем со9,1- 26,3

113,6- 221,1

13,6 - 52,6

13,6- 42,1

68,2 - 105,3

4,6 - 42,1

22,7 - 63,2