CN101870438B - 双速电动葫芦摩擦制动盘及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉入一种碳基双速电动葫芦的摩擦制动盘及其制造方法。目的是提供的制动盘应当制动力矩大、剪切强度高、耐高温、耐磨损以及环保、低噪音。制作方法应工艺简单、制作方便以及成本较低。技术方案是：双速电动葫芦摩擦制动盘，包括铁基骨架以及粘接固定在铁基骨架制动面上的摩擦材料层；摩擦材料层中包含的成分为：改性酚醛树脂树脂，芳纶纤维，短切碳纤维，萨凯夫矿物纤维，沉淀硫酸钡，改性铝凡土，金属硫化物，氢化丁腈橡胶，金属纤维，纳米级碳酸钙，硬脂酸，硫化促进剂，中炭摩擦性能调节剂，三聚氰胺-腰果壳油。制备方法是：1)称取原料；2)综合捏炼原料；3)模压成型：4)热固化：5)机械加工。

Description

双速电动葫芦摩擦制动盘及其制备方法
技术领域
本发明涉入一种起重机械的关键部件及其制造方法，尤其是一种碳基双速电动葫芦的摩擦制动盘及其制造方法。
背景技术
随着中国经济建设和制造业的高速发展，对电动葫芦起重机的市场需求也在大幅增长，近几年中国电动葫芦起重机产量的年长增长率都超过20％。由于工业生产规模不断扩大生产率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促进了大型高速和自动化的双速电动葫芦起重机的需求量不断增长。目前双速电动葫芦起重机已成为自动化生产流程中的重要环节，是实现自动化生产不可或缺的一部分。同时，起重量越来越大、工作速度越来越快、自动化程度越来越高，对双速电动葫芦起重机的能耗和可靠性也提出更高的要求。双速异型电动葫芦摩擦制动盘，已广泛运用于各种规格的电动葫芦中，是成型电动葫芦不可或缺的一部分，关系着电动葫芦起重机的可靠性与安全性。
电动葫芦摩擦制动技术是一种构造简单、适用性广、安装维护方便的电动葫芦制动离合技术；目前，电动葫芦制动离合器对摩擦材料有较高的要求：要有稳定的摩擦、磨损性能和一定的耐高温性并能满足上万次以上连续开启操作作业，使用性能保持稳定；同时材料还要求满足欧盟ROHS环保及相关限用物质指令的要求，不含石棉、铅、镉、汞、六价铬等影响人体健康的物质。现有的摩擦材料仍然未能达到上述要求，目前已经制约了电动葫芦制动离合器进一步普及应用，成为制约我国电动葫芦起重机行业发展的重要因素。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种双速电动葫芦摩擦制动盘的改进，该制动盘应当制动力矩大、剪切强度高，并具有耐高温、耐磨损以及环保、低噪音的特点。
本发明的另一个目的是提供一种双速电动葫芦摩擦制动盘的制作方法，该方法应具有工艺简单、制作方便以及成本较低的特点。
本发明提供的技术方案是：双速电动葫芦摩擦制动盘，包括铁基骨架以及粘接固定在铁基骨架制动面上的摩擦材料层；其特征在于摩擦材料层中包含的成分及重量份为：
改性酚醛树脂树脂6～8份，芳纶纤维2～3份，短切碳纤维6～8份，萨凯夫矿物纤维12～20份，沉淀硫酸钡10～18份，改性铝凡土1～2份，金属硫化物2～5份，氢化丁腈橡胶9～15份，金属纤维1～3份，纳米级碳酸钙6～10份，硬脂酸0.5～1份，硫化促进剂1～4份，中炭摩擦性能调节剂5～10份，三聚氰胺-腰果壳油5份。
所述芳纶纤维的直径为0.4-0.65mm，长度6～8mm。
所述短切碳纤维的直径为0.8-1.2mm，长度3～5mm。
所述萨凯夫矿物纤维的直径为16-24um，长度1～2mm。
所述金属纤维为紫铜纤维，直径为0.16-0.24mm，长度3-5mm。
所述金属硫化物为硫化亚铜与二硫化钼的复合物。
所述中炭摩擦性能调节剂为颗粒状石油焦炭。
所述硫化促进剂为硫磺、橡胶硫化促进剂、橡胶防老剂中的一种或多种混合。
所述沉淀硫酸钡、改性铝凡土、氢化丁腈橡胶及中炭摩擦性能调节剂的粒度≤300目。
上述双速电动葫芦摩擦制动盘的摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取各种原材料备用；
2)除氢化丁腈橡胶外，将其它各种原材料投入加压式捏炼机中捏炼2～3分钟后，在将氢化丁腈橡胶加入进行综合捏炼，捏炼时间为8～10分钟，然后加硫化促进剂捏炼1分钟后取出；
3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型在铁基骨架上，其热压温度为190℃～200℃，热压时间为6～8分钟，热压压力为10MPa；
4)热固化：将上述成型后的半成品放入烘箱中固化；温升至140℃时保温2小时；接着在0.5小时内升温至150℃时保温2小时；然后在1小时内升温至180℃时保温2小时；最后在0.5小时内升温190℃时保温1小时；
5)对固化后的双速电动葫芦摩擦制动盘进行机械加工。
本发明的有益效果是：本发明提供的产品经检测，200℃时摩擦系数仍高于同类产品，而磨损率(10-7cm3/N·m)则为同类产品50％，具有耐高温、耐磨损、低噪音、制动力矩大、剪切强度高的优点。采用的所有原材料不但环保而且均可外购获得，并且由于制作工艺简单方便，因而成本较低，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案作进一步说明。
经过深入研究，发明人采用芳纶纤维与短切碳纤维及矿物复合纤维材料为增强纤维，以氢化丁腈橡胶与三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂为粘结剂，以中炭摩擦性能调节剂的主体配方体系，运用一次热压成型技术，研发出了高性能双速异型电动葫芦摩擦制动盘采用的摩擦材料。
本发明提供的双速电动葫芦摩擦制动盘，包括铁基骨架1以及粘接固定在铁基骨架制动面上的摩擦材料层2；摩擦材料层中包含的成分及重量份为：
改性酚醛树脂树脂6～8份，芳纶纤维(优选直径0.5mm、长度7mm)2～3份，短切碳纤维(优选直径1mm、长度4mm)6～8份，萨凯夫矿物纤维(优选直径20um、长度1.5mm)12～20份，沉淀硫酸钡10～18份，改性铝凡土1～2份，金属硫化物(商品型号是SLS3)2～5份，氢化丁腈橡胶9～15份，金属纤维(优选紫铜纤维，优选直径为0.20mm长度4mm)1～3份，纳米级碳酸钙6～10份，硬脂酸0.5～1份，硫化促进剂1～4份，中炭摩擦性能调节剂5～10份，三聚氰胺-腰果壳油5份。
所述中炭摩擦性能调节剂为颗粒状石油焦炭；硫化促进剂为硫磺、促进剂M(橡胶硫化促进剂)、防老剂BEL-W(橡胶防老剂)中的一种或多种混合。
作为优选，所述沉淀硫酸钡、改性铝凡土、氢化丁腈橡胶及中炭摩擦性能调节剂的粒度≤300目。
以上所述所有原材料全部外购。
增强纤维是摩擦材料的重要组分，具有一定的强度和韧性，能够起到骨架作用，对材料的摩擦磨损性能有着重要影响。腈纶纤维强度高、高温性能好、耐磨损且具有一定的吸音功能，但变形能力差；而加入芳纶浆粕纤维后，能够大大提高摩擦材料的综合性能。
酚醛树脂(PF)具有良好的压缩强度、耐溶剂性及阻燃性能，常用作基体粘接剂。但普通PF因分子结构上的缺陷，具有硬度高、质脆、粘接力小、耐热性差等缺点；为此采用了三聚氰胺-腰果壳油与对酚醛树脂进行了共混改性(取代苯酚)。三聚氰胺-腰果壳油与酚醛树脂有优良的相容性，能充分分散于PF中，形成均匀分散的两相体系并产生共聚反应；腰果壳油是从植物腰果壳或核中提取，含有90％的贾如醇和10％的强心醇，将具有较长侧链的贾如醇或强心醇分子引入到树脂主链中，提高了酚醛树脂的耐热性和耐分解性。另外，氢化丁腈橡胶具有高强度、高耐磨性，可以起到降低制品硬度和机械强度，降低噪音作用；将其与三聚氰胺-腰果壳油与酚醛树脂共混，从而提高整个制品的综合性能，使摩擦材料表现出良好的热稳定性，还能有效抑制高温热衰退的发生，稳定摩擦系数、降低制动躁音和磨损率，对制品的冲击强度也有明显的改善。另外，选用的中炭摩擦性能调节剂，能够在摩擦材料中起到减磨、稳定摩擦系数、降噪、减震等作用。
上述双速电动葫芦摩擦制动盘的摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取各种原材料备用；
2)除氢化丁腈橡胶外，将其它各种原材料投入加压式捏炼机中捏炼2～3分钟后，在将氢化丁腈橡胶加入进行综合捏炼，捏炼时间为8～10分钟，然后加硫化促进剂捏炼1分钟后取出；
3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型在铁基骨架上，其热压温度为190℃～200℃，热压时间为6～8分钟，热压压力为10MPa；
4)热固化：将上述成型后的半成品放入烘箱中固化；温升至140℃时保温2小时；接着在0.5小时内升温至150℃时保温2小时；然后在1小时内升温至180℃时保温2小时；最后在0.5小时内升温190℃时保温1小时；
5)对固化后的双速电动葫芦摩擦制动盘进行机械加工。
采用上述工艺获得的摩擦制动片产品，经过对比检测，获得数据如下：
  100℃摩擦系数   150℃摩擦系数   200℃摩擦系数   100℃摩损率10-7cm3/N·m   150℃摩损率10-7cm3/N·m   200℃摩损率10-7cm3/N·m
  被检产品   0.42   0.41   0.40   0.09   0.09   0.10
  对比产品   0.40   0.40   0.39   0.10   0.12   0.15
表中数据可知：摩擦系数明显优于对比产品(国外同类产品)；而摩损率则显著小于对比产品(国外同类产品)。

Claims (9)

1.双速电动葫芦摩擦制动盘，包括铁基骨架以及粘接固定在铁基骨架制动面上的摩擦材料层；其特征在于摩擦材料层中包含的成分及重量份为：
改性酚醛树脂树脂6～8份，芳纶纤维2～3份，短切碳纤维6～8份，萨凯夫矿物纤维12～20份，沉淀硫酸钡10～18份，改性铝凡土1～2份，金属硫化物2～5份，氢化丁腈橡胶9～15份，金属纤维1～3份，纳米级碳酸钙6～10份，硬脂酸0.5～1份，橡胶硫化促进剂1～4份，中炭摩擦性能调节剂5～10份，三聚氰胺-腰果壳油5份。
2.根据权利要求1所述的双速电动葫芦摩擦制动盘，其特征在于：所述芳纶纤维的直径为0.4-0.65mm，长度6～8mm。
3.根据权利要求1所述的双速电动葫芦摩擦制动盘，其特征在于：所述短切碳纤维的直径为0.8-1.2mm，长度3～5mm。
4.根据权利要求1所述的双速电动葫芦摩擦制动盘，其特征在于：所述萨凯夫矿物纤维的直径为16-24um，长度1～2mm。
5.根据权利要求1所述的双速电动葫芦摩擦制动盘，其特征在于：所述金属纤维为紫铜纤维，直径为0.16-0.24mm，长度3-5mm。
6.根据权利要求1所述的双速电动葫芦摩擦制动盘，其特征在于：所述金属硫化物为硫化亚铜与二硫化钼的复合物。
7.根据权利要求1所述的双速电动葫芦摩擦制动盘，其特征在于：所述中炭摩擦性能调节剂为颗粒状石油焦炭。
8.根据权利要求2或3或4或5或6或7所述的双速电动葫芦摩擦制动盘，其特征在于：所述沉淀硫酸钡、改性铝凡土、氢化丁腈橡胶及中炭摩擦性能调节剂的粒度≤300目。
9.权利要求1所述的双速电动葫芦摩擦制动盘的摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取各种原材料备用；
2)除氢化丁腈橡胶外，将其它各种原材料投入加压式捏炼机中捏炼2～3分钟后，在将氢化丁腈橡胶加入进行综合捏炼，捏炼时间为8～10分钟，然后加硫化促进剂捏炼1分钟后取出；
3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型在铁基骨架上，其热压温度为190℃～200℃，热压时间为6～8分钟，热压压力为10MPa；
4)热固化：将上述成型后的半成品放入烘箱中固化；温升至140℃时保温2小时；接着在0.5小时内升温至150℃时保温2小时；然后在1小时内升温至180℃时保温2小时；最后在0.5小时内升温190℃时保温1小时；
5)对固化后的双速电动葫芦摩擦制动盘进行机械加工。
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