RU2229634C2

RU2229634C2 - Friction clutch

Info

Publication number: RU2229634C2
Application number: RU2002122178/11A
Authority: RU
Inventors: М.З. Левит (RU); М.З. Левит; Г.П. Касаткин (RU); Г.П. Касаткин; Е.Г. Пивень (RU); Е.Г. Пивень
Original assignee: Открытое акционерное общество "ТИИР"
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2004-05-27
Also published as: RU2002122178A

Abstract

FIELD: mechanical engineering+ADs- friction clutches for various friction mechanisms. SUBSTANCE: proposed friction clutch has polymer matrix, fibrous reinforcing components and fillers. It has micro-porous structure with cross-linked voids formed by filaments which reinforce components. Novelty of invention consists in availability of additional particles having capillary porous structure whose capillary pores are cross-linked with voids. EFFECT: improved service characteristics due to stabilization of absorbing ability to decay products of polymers and water.

Description

Заявляемое изобретение относится к фрикционным изделиям, предназначенным для эксплуатации в различных фрикционных механизмах (тормозных узлах машин и оборудования, муфтах сцеплений и др.).The claimed invention relates to friction products intended for use in various friction mechanisms (brake assemblies of machines and equipment, clutches, etc.).

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты, наполнители и частицы, имеющие капиллярно-пористую структуру (см. пол. модель РФ № 1104, МПК F 16 D 69/02, 1995).An analogue of the claimed invention is a friction product comprising a polymer matrix, fibrous reinforcing components, fillers and particles having a capillary-porous structure (see floor model of the Russian Federation No. 1104, IPC F 16 D 69/02, 1995).

Существенные признаки аналога "полимерная матрица, волокнистые армирующие компоненты, наполнители и частицы, имеющие капиллярно-пористую структуру”, совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.The essential features of the analogue “polymer matrix, fibrous reinforcing components, fillers and particles having a capillary-porous structure”, coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога является снижение возможности десорбции в промежутках между фрикционными контактами продуктов распада полимерного связующего, возникающих при фрикционном контакте, а также воды, сорбируемых капиллярными порами в процессе эксплуатации фрикционного изделия, что способствует изменению фрикционных характеристик изделия, а также может вызвать местные деформации и трещинообразование из-за повышения давления в изолированных порах при нагревании изделия в процессе эксплуатации. В результате ухудшаются фрикционно-износные свойства фрикционного изделия, а также уменьшается их стабильность при эксплуатации.A disadvantage of the analogue is the reduction in the possibility of desorption between the friction contacts of the decay products of the polymer binder that occur during friction contact, as well as water sorbed by capillary pores during operation of the friction product, which contributes to a change in the friction characteristics of the product, and can also cause local deformations and cracking from -for increasing pressure in isolated pores during heating of the product during operation. As a result, the frictional and wear properties of the friction product are deteriorated, and their stability during operation is also reduced.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты и наполнители, имеющее пористую структуру (канальцы) (см. заявку Франции № 2581149, МПК F 16 D 69/02, 1986). Существенные признаки аналога “полимерная матрица, волокнистые армирующие компоненты и наполнители, имеющие пористую структуру”, совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.Another analogue of the claimed invention is a friction product comprising a polymer matrix, fibrous reinforcing components and fillers having a porous structure (tubules) (see French application No. 2581149, IPC F 16 D 69/02, 1986). The essential features of the analogue “polymer matrix, fibrous reinforcing components and fillers having a porous structure”, coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога является усиленная десорбция продуктов распада полимерного связующего и воды при фрикционном контакте в процессе эксплуатации. В результате стабильность тормозных и фрикционных механизмов снижается из-за изменения эксплуатационных характеристик фрикционного изделия под воздействием продуктов распада полимеров и воды, появляющихся в результате воздействия внешних факторов и попадающих в зону фрикционного контакта из-за недостаточной степени удержания их “канальцами”.The disadvantage of this analogue is enhanced desorption of the decay products of the polymer binder and water during frictional contact during operation. As a result, the stability of brake and friction mechanisms is reduced due to changes in the operational characteristics of the friction product under the influence of decay products of polymers and water, resulting from external factors and falling into the frictional contact zone due to insufficient retention of their “tubules”.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие, включающее полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты и наполнители, выполненное с микропористой структурой со взаимосвязанными микропустотами (см. В.П.Лапшин и др. Влияние сортированной 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 прототипа “полимерная матрица, волокнистые армирующие компоненты, наполнители, выполнение изделия с микропористой структурой со взаимосвязанными микропустотами” совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.The prototype of the claimed invention is a friction product, including a polymer matrix, fibrous reinforcing components and fillers, made with a microporous structure with interconnected microvoids (see V.P. Lapshin et al. Effect of sorted water on the strength and friction properties of brake linings. - Transactions 3- International Symposium on the Tribology of Friction Materials YAROFRI-97. - Yaroslavl, 1997, p. 257-260). The essential features of the prototype “polymer matrix, fibrous reinforcing components, fillers, the implementation of the product with a microporous structure with interconnected microvoids” coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком прототипа является снижение стабильности эксплуатационных характеристик изделия в процессе эксплуатации из-за недостаточной поглощающей способности изделия к продуктам распада полимеров и воды.The disadvantage of the prototype is to reduce the stability of the operational characteristics of the product during operation due to the insufficient absorption capacity of the product to the decay products of polymers and water.

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 к продуктам распада полимеров и воды.The task to which the invention is directed is to improve the operation of brake and friction mechanisms by stabilizing the product’s performance during operation by increasing the absorbing ability of the product to the decay products of polymers and water.

Для достижения указанного технического результата фрикционное изделие, включающее полимерную матрицу, волокнистые армирующие компоненты и наполнители, выполненное с микропористой структурой со взаимосвязанными микропустотами, образованными нитями, армирующими композит, дополнительно содержит частицы, имеющие капиллярно-пористую структуру, капиллярные поры которых взаимосвязаны с микропористыми пустотами изделия.To achieve the technical result, a friction product comprising a polymer matrix, fibrous reinforcing components and fillers made with a microporous structure with interconnected micro-voids formed by threads reinforcing the composite further comprises particles having a capillary-porous structure, capillary pores of which are interconnected with microporous voids of the product .

Существенные признаки заявляемого изобретения “дополнительно содержит частицы, имеющие капиллярно-пористую структуру, капиллярные поры которых взаимосвязаны с микропористыми пустотами изделия”, являются отличительными от признаков прототипа.The essential features of the claimed invention “additionally contains particles having a capillary-porous structure, the capillary pores of which are interconnected with microporous voids of the product”, are distinguishing from the features of the prototype.

Фрикционное изделие представляет собой наполненный полимерный композит, включающий, как правило, полимерную матрицу из вулканизата каучуков, резита смол, их смесей и т.д., дисперсные (порошкообразные) наполнители (минеральные, органические, металлические наполнители или их смеси, например, сурик железный, барит, углеродные наполнители, пластификаторы и др.), волокнистые армирующие компоненты, представляющие собой различные нити и волокна (например, стеклянные, асбестовые), или их смеси и наполнитель (наполнители), имеющий капиллярно-пористую структуру (например, частицы баритового утяжелителя, сажа белая, углерод технический и др.).The friction product is a filled polymer composite, including, as a rule, a polymer matrix of rubber vulcanizate, resite resins, mixtures thereof, etc., dispersed (powder) fillers (mineral, organic, metal fillers or mixtures thereof, for example, iron minium , barite, carbon fillers, plasticizers, etc.), fibrous reinforcing components, which are various filaments and fibers (for example, glass, asbestos), or their mixtures and filler (fillers) having capillary-porous structure (for example, particles of barite weighting agent, white carbon black, technical carbon, etc.).

Фрикционное изделие имеет микропористую структуру, при этом отдельные микропустоты связаны друг с другом и обеспечивают взаимосвязь капиллярно-пористых частиц. Такую структуру изделия может обеспечить, например, следующая технология изготовления полимерного композита: приготавливаются (на основе растворителя) составы для пропитки и покрытия нитей, нити пропитывают и покрывают составом, навивают заготовку изделия, проводят формование и отверждение изделия (вулканизация, бакелизация) и его механическую обработку.The friction product has a microporous structure, while individual microvoids are connected to each other and provide the interconnection of capillary-porous particles. Such a product structure can be provided, for example, by the following polymer composite manufacturing technology: solvent-based compositions for impregnation and coating of threads are prepared, the threads are impregnated and coated with a composition, the product is wound up, the product is molded and cured (vulcanization, bakelization) and its mechanical processing.

Конкретным примером заявляемого изделия является накладка сцепления, навитая из комбинированных безасбестовых, например стеклянных (на основе стеклоровинга), стеклянно-проволочных и др., нитей, внутри нити связаны полимером матрицы на основе бутадиенового каучука и формальдегидной смолы и размещены в полимерном композите, где полимер матрицы наполнен различными наполнителями, в том числе имеющими капиллярно-пористую структуру (технический углерод или баритовый концентрат, белая сажа). Единая взаимосвязанная структура пор образуется в изделии в результате удаления растворителя (его испарения) из пор структуры нитей и пор наполнителей. При этом пары растворителя, который удаляется из изделия практически полностью в процессе формования и термообработки, обеспечивают образование пор, связывающих поры нитей и наполнителей.A specific example of the claimed product is a clutch strip, wound from combined asbestos-free, for example glass (based on glass roving), glass-wire, etc., yarns, inside the yarn are bonded with a polymer matrix based on butadiene rubber and formaldehyde resin and placed in a polymer composite, where the polymer the matrix is filled with various fillers, including those having a capillary-porous structure (carbon black or barite concentrate, white carbon black). A single interconnected pore structure is formed in the product as a result of removal of the solvent (its evaporation) from the pores of the structure of the filaments and pores of the fillers. In this case, solvent vapors, which are almost completely removed from the product during molding and heat treatment, provide the formation of pores that bind the pores of filaments and fillers.

Изготовление фрикционного изделия с микропористой структурой со связанными микропустотами изделия и капиллярно-пористых частиц из-за капиллярной конденсации и связанного с ней сорбционного гистерезиса как в микропустотах, так и в капиллярно-пористых частицах способствует большему поглощению композитом продуктов деструкции и воды за счет дополнительной поглотительной способности капиллярно-пористых частиц при одновременном снижении десорбции при нагревании в процессе фрикционного контакта, что снижает негативное воздействие этих продуктов на эксплуатационные характеристики изделия при фрикционном контакте. Одновременно взаимосвязанность микропустот и капиллярно-пористых частиц обеспечивает постепенную почти полную десорбцию продуктов распада и воды из изделия за время промежутков между фрикционными контактами, которые при нормальной эксплуатации изделий, например в легковых автомобилях, очень значительны по сравнению с продолжительностью фрикционных контактов.The manufacture of a friction product with a microporous structure with associated micro-voids of the product and capillary-porous particles due to capillary condensation and the associated sorption hysteresis both in micro-voids and in capillary-porous particles contributes to greater absorption of degradation products and water by the composite due to additional absorption capacity capillary-porous particles while reducing desorption when heated during frictional contact, which reduces the negative impact of these products on the performance of the article when the frictional contact. At the same time, the interconnectedness of microvoids and capillary-porous particles provides a gradual almost complete desorption of decay products and water from the product during the intervals between friction contacts, which during normal use of products, for example in cars, are very significant compared to the duration of friction contacts.

В результате обеспечивается восстановление фрикционных свойств изделия, то есть повышается стабильность его фрикционных характеристик.The result is the restoration of the frictional properties of the product, that is, the stability of its frictional characteristics is increased.

Claims

Friction product comprising a polymer matrix, fibrous reinforcing components and fillers made with a microporous structure with interconnected voids formed by threads reinforcing the composite, characterized in that the product further comprises particles having a capillary-porous structure, the capillary pores of which are interconnected with microporous voids of the product .