RU2503859C1

RU2503859C1 - Nao copper-free friction item

Info

Publication number: RU2503859C1
Application number: RU2012125088/11A
Authority: RU
Inventors: Михаил Захарович Левит; Вера Ивановна Изюмова; Николай Петрович Фурсов; Кирилл Михайлович Левит; Евгений Григорьевич Пивень
Original assignee: Открытое акционерное общество "Термостойкие изделия и инженерные разработки" (ОАО "ТИИР")
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-01-10
Also published as: RU2012125088A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: friction item includes a polymer composite friction element that additionally contains abrasive disperse particles.

EFFECT: improving reliability and operating characteristics of friction items at operation owing to removing particles of adhesion transfer without deterioration of wear resistance and friction characteristics of the item, and excluding adhesion of transfer particles.

Description

Заявляемое изобретение относится к фрикционным изделиям из неасбестовых органических нестальных материалов, не содержащих меди, а именно к содержащим и не содержащим металлический каркас тормозным колодкам и накладкам автомобилей, тракторов, мототехники, колодкам рельсового транспорта, накладкам сцеплений и муфт, различным фрикционным устройствам и т.д.The claimed invention relates to friction products made of non-asbestos organic non-metallic materials that do not contain copper, namely, brake pads and lining of automobiles, tractors, motor vehicles, rail transport pads, clutch and clutch pads, various friction devices containing and not containing a metal frame, various friction devices, etc. d.

Аналогом и прототипом заявляемого изобретения является фрикционное изделие (тормозная колодка) из не содержащего металлической меди НАО фрикционного материала, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент (см. Л.Смитс и др. Снижение цены и повышение эксплуатационных свойств за счет преобразования полуметаллических накладок дискового тормоза в неасбестовые органические (НАО) накладки. Труды 6-го международного симпозиума по фрикционным материалам ЯРОФРИ-2006, Ярославль, сентябрь 2006 г., с.86÷92). Существенные признаки аналога и прототипа «полимерный композиционный фрикционный элемент» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.An analogue and prototype of the claimed invention is a friction product (brake shoe) made of metal-free copper-containing NAO friction material, including a metal frame and a polymer composite friction element (see L. Smiths and others. Reducing prices and increasing operational properties by converting semi-metal disc linings brakes in non-asbestos organic (NAO) linings. Proceedings of the 6th international symposium on friction materials YAROFRI-2006, Yaroslavl, September 2006, p.86 ÷ 92). The essential features of the analogue and prototype "polymer composite friction element" coincide with the essential features of the claimed invention.

Недостатком аналога и прототипа является снижение износостойкости и эксплуатационных характеристик фрикционного элемента, а также дребезжания и вибрации при значительных нагревах полимерного фрикционного материала в процессе эксплуатации, например, при интенсивных торможениях, из-за налипания материала на поверхность металлического контртела вследствие адгезионного переноса частиц полимерного фрикционного материала.The disadvantage of the analogue and prototype is the reduction of wear resistance and operational characteristics of the friction element, as well as rattling and vibration during significant heating of the polymer friction material during operation, for example, during intensive braking, due to the sticking of the material to the surface of the metal counterbody due to the adhesive transfer of particles of the polymer friction material .

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик фрикционных изделий при эксплуатации путем снижения размера частиц переноса и соответствующего снижения размера частиц износа, за счет введения в состав полимерного композиционного материала частиц, препятствующих накоплению частиц переноса на поверхности металлического контртела и их агломерации в достаточно крупные частицы износа (объем которых обычно в 125 раз больше объема частиц переноса).The problem to which the invention is directed is to increase the reliability and improve the operational characteristics of friction products during operation by reducing the size of the transfer particles and correspondingly reducing the size of the wear particles, by introducing particles into the composition of the polymer composite material that prevent the accumulation of transfer particles on the surface of the metal counterbody and their agglomeration into sufficiently large wear particles (the volume of which is usually 125 times the volume of the transfer particles).

Для достижения указанного технического результата в не содержащем меди НАО фрикционном изделии, включающем полимерный композиционный фрикционный элемент, в состав которого введены дисперсные частицы, в состав полимерного композиционного фрикционного элемента дополнительно введены абразивные дисперсные частицы, линейные размеры которых выбраны из соотношения:

, где А - линейный размер абразивных частиц; В - линейный размер частиц переноса.To achieve the specified technical result in a copper-free NAO friction product, including a polymer composite friction element, which contains dispersed particles, the composition of the polymer composite friction element additionally contains abrasive dispersed particles, the linear dimensions of which are selected from the ratio:

where A is the linear size of the abrasive particles; B is the linear size of the transfer particles.

Существенные признаки заявляемого изобретения «в состав полимерного композиционного фрикционного элемента дополнительно введены абразивные дисперсные частицы, линейные размеры которых выбраны из соотношения:

, где А - линейный размер абразивных частиц; В - линейный размер частиц переноса» являются отличительными от признаков прототипа.Salient features of the claimed invention “the composition of the polymer composite friction element additionally introduced abrasive dispersed particles, the linear dimensions of which are selected from the ratio:

where A is the linear size of the abrasive particles; In - the linear particle size of the transfer "are distinctive from the features of the prototype.

Фрикционное изделие включает полимерный композиционный фрикционный элемент, который при необходимости может быть армирован, например, путем фиксации на металлическом каркасе. Полимерный композиционный фрикционный элемент выполнен из полимерного композита на основе полимерной матрицы с различными наполнителями, включая волокнистые и дисперсные. Полимерный композит также включает дисперсный абразивный наполнитель (или наполнители), например абразивный микропорошок. При этом полимерный фрикционный композит не содержит частиц меди или ее сплавов, а также частиц стали и железа. Объем частиц износа для таких композитов обычно составляет около 125 размеров частиц переноса В, которые аккумулируются на контртеле в результате адгезионного переноса. Линейные размеры частиц переноса при этом примерно в 50 раз меньше размера частиц в равновесном состоянии в результате аккумуляции, то есть размера частиц износа. Абразивные частицы А, введенные в состав полимерного фрикционного композита, имеют линейные размеры до 10 раз больше, чем частицы переноса В.The friction product includes a polymer composite friction element, which, if necessary, can be reinforced, for example, by fixing on a metal frame. The polymer composite friction element is made of a polymer composite based on a polymer matrix with various fillers, including fibrous and dispersed ones. The polymer composite also includes particulate abrasive filler (or fillers), for example abrasive micropowder. Moreover, the polymer friction composite does not contain particles of copper or its alloys, as well as particles of steel and iron. The volume of wear particles for such composites is usually about 125 sizes of transfer particles B, which accumulate on the counterbody as a result of adhesive transfer. In this case, the linear dimensions of the transfer particles are approximately 50 times smaller than the size of the particles in the equilibrium state as a result of accumulation, i.e., the size of the wear particles. The abrasive particles A introduced into the polymer friction composite have linear dimensions up to 10 times larger than transfer particles B.

Соотношение между размерами этих частиц

, где А - размеры частиц переноса; В - размеры абразивных частиц.The ratio between the sizes of these particles

where A is the particle size of the transfer; B - sizes of abrasive particles.

Изготавливаться заявляемое фрикционное изделие может известным способом, например формованием из полимерной композиции, содержащей соответствующие порошки.The inventive friction product can be manufactured in a known manner, for example by molding from a polymer composition containing appropriate powders.

Конкретным примером заявляемого изобретения является колодка дискового тормоза автомобиля, включающая металлический каркас и полимерный композиционный фрикционный элемент. Полимерный композит, из которого изготовлен фрикционный элемент, содержит от 2 до 5 мас.% частиц микрошлифпорошка электрокорунда с размером зерна от 1 до 10 мкм (в среднем 4,5±0,8 мкм).A specific example of the claimed invention is a brake disk block of a car, including a metal frame and a polymer composite friction element. The polymer composite of which the friction element is made contains from 2 to 5 wt.% Particles of microcorundum electrocorundum powder with a grain size of 1 to 10 microns (average 4.5 ± 0.8 microns).

Отсутствие во фрикционном элементе частиц меди не позволяет образовать на поверхности контртела сервовитную пленку в результате избирательного переноса. Обычно такая пленка формирует на поверхности трибоконтакта третье тело, в котором происходит разрыв фрикционных связей, что существенно снижает скорость изнашивания и препятствует налипанию на поверхность контртела фрикционного материала. Такие налипания изменяют коэффициент трения и вызывают колебания тормозного момента. При толщине налипаний более 10 мкм возникает так называемое «горячее» дребезжание. Частицы стали (стального волокна) и железа также препятствуют адгезионному переносу. Отсутствие в композите частиц стали и железа (требование Северо-Американского рынка), а также частиц меди и ее сплавов (требование Европейского рынка), компенсируется введением абразивных частиц заявляемого размера, которые способствуют удалению частиц адгезионного переноса без ухудшения износостойкости и фрикционных характеристик изделия. При этом удается избежать налипания частиц переноса, что улучшает эксплуатационные характеристики изделия.The absence of copper particles in the friction element does not allow the formation of a servo-like film on the surface of the counterbody as a result of selective transfer. Typically, such a film forms a third body on the surface of the tribocontact, in which the friction bonds break, which significantly reduces the wear rate and prevents friction material from sticking to the surface of the counterbody. Such adhesions alter the coefficient of friction and cause fluctuations in the braking torque. With a build-up thickness of more than 10 μm, the so-called “hot” rattling occurs. Particles of steel (steel fiber) and iron also interfere with adhesive transfer. The absence of steel and iron particles in the composite (requirement of the North American market), as well as particles of copper and its alloys (requirement of the European market), is compensated by the introduction of abrasive particles of the claimed size, which contribute to the removal of adhesive transfer particles without compromising the wear resistance and friction characteristics of the product. At the same time, sticking of transfer particles is avoided, which improves the operational characteristics of the product.

Claims

A copper-free NAO containing a friction product comprising a polymer composite friction element into which dispersed particles are introduced, characterized by the fact that the composition of the polymer composite friction element additionally introduced abrasive dispersed particles, the linear dimensions of which are selected from the ratio:

,
where a - linear size of abrasive particles; AT - linear particle size transfer.