Фрикционное изделие, преимущественно безасбестовое

 

Фрикционное изделие, преимущественно безасбестовое, предназначено для эксплуатации в тормозных узлах железнодорожного транспорта, машин и оборудования, муфтах сцеплений и др. Фрикционное изделие содержит полимерный фрикционный композит, армированный волокнами, длина которых выбрана в пределах, не превышающих сорока толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте. В процессе эксплуатации данного изделия при фрикционном контакте повышается пластичность поверхностного слоя, снижается возможность образования на поверхности трения твердых слоев, в результате чего улучшаются фрикционно-износные характеристики фрикционного изделия.

Изобретение относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в тормозных узлах железнодорожного транспорта, машин и оборудования, муфтах сцеплений и др., преимущественно содержащим высокопрочные армирующие волокна, заменяющие асбест.

Аналогом и прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее полимерное связующее, волокнистые армирующие и дисперсные наполнители. Существенные признаки прототипа "полимерное связующее, волокнистые армирующие и дисперсные наполнители" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является, в случае использования высокопрочных армирующих наполнителей (волокон), ухудшение фрикционно-износных свойств изделия из-за повышенного "схватывания" пары трения, глубинного вырывания армирующих наполнителей в результате снижения возможности создания при фрикционном контакте в процессе эксплуатации поверхности трения изделия положительного перепада механических свойств по глубине и образования поверхностного пластичного слоя, противостоящего передеформированию.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение при фрикционном контакте в процессе эксплуатации пластичности поверхностного слоя фрикционного изделия у поверхности трения, снижение возможности образования на поверхности трения твердых слоев, что способствует снижению местных удельных давлений, уменьшению поверхностных температур и хорошей прирабатываемости, т.е. улучшению фрикционно-износных характеристик фрикционного изделия, содержащего высокопрочные армирующие наполнители.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном изделии, преимущественно безасбестовом, включающем полимерное связующее, волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) и дисперсные наполнители, длина волокон волокнистых армирующих наполнителей (или единственного волокнистого армирующего наполнителя) выбрана в пределах, не превышающих сорока толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте.

Существенные признаки заявляемого изобретения "длина волокон волокнистых армирующих наполнителей (или единственного волокнистого армирующего наполнителя) выбрана в пределах, не превышающих сорока толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте", являются отличительными от признаков прототипа.

Фрикционное изделие представляет собой наполненный полимерный композит, включающий, как правило, полимерное связующее на основе каучуков, смол, их смесей и т.д., дисперсные (порошкообразные) наполнители (минеральные, органические, металлические наполнители или их смеси, например сурик железный, барит, каолин, углеродные наполнители, пластификаторы и др.) и волокнистые армирующие компоненты (или единственный компонент), представляющие собой высокопрочные волокна, например высокомодульное волокно, волокно из ароматических полиамидов типа "фенилон" (прочность при растяжении 6,08 МН/м²), "кевлар" (прочность при растяжении 31,6 МН/м²), "оксалон" (прочность при растяжении 7,0-9,8 МН/м²) и др. или их смеси между собой или с другими, в том числе и невысокопрочными волокнами. Волокна предварительно подвергают механическому воздействию (например, резке) до уменьшения их длины до размера, не превышающего 40 толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте. Конкретный размер волокна определяется индивидуально для каждого конкретного изделия и зависит от структуры и состава полимерного композита, вида связующего, режима эксплуатации изделия и др. индивидуальных факторов.

Изготавливаться заявляемое изделие может известными методами, например формованием из полимерной композиции, в составе которой используются волокна заданного размера.

Изготовление фрикционного изделия с использованием высокопрочных армирующих волокнистых наполнителей, длина которых не превышает 40 толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте, обеспечивает своевременное удаление волокон наполнителя из зоны фрикционного контакта при выходе их на поверхность трения по мере износа фрикционного изделия. Максимальный допустимый размер волокон выбран для случая размещения волокна ортогонально поверхности трения. Удаление волокна из зоны фрикционного контакта осуществляется под действием механических сил, когда они превысят силы, удерживающие индивидуальное волокно в полимере. Эти силы определяются преимущественно прочностью полимера и его адгезией к волокну. Если длина волокон будет превышать 40 толщин пластичного слоя, то на поверхности трения в процессе эксплуатации изделия будут находиться длинные участки волокон. Это будет способствовать образованию твердого поверхностного слоя, создающего отрицательный градиент механических свойств по глубине, что не обеспечивает удовлетворительных фрикционных свойств. Одновременно при значительных фрикционных нагрузках возможен и полный вырыв волокна с образованием эрозий глубинных слоев фрикционного изделия. Использование достаточно коротких волокон (до 40 толщин пластичного слоя), длина которых еще обеспечивает армирующие свойства наполнителя, позволяет обеспечить своевременное удаление волокон с продуктами износа, сохранение пластичного слоя и избежать глубинного вырыва волокон. В результате улучшаются фрикционно-износные характеристики фрикционного изделия.

Формула изобретения

Фрикционное изделие, преимущественно безасбестовое, включающее полимерное связующее, волокнистые армирующие (или единственный волокнистый армирующий) и дисперсные наполнители, отличающееся тем, что длина волокон волокнистых армирующих наполнителей (или единственного волокнистого армирующего наполнителя) выбрана в пределах, не превышающих сорока толщин поверхностного пластичного слоя, образующегося при фрикционном контакте.