SU1137266A1 - Фрикционный элемент в виде диска сухого трени ,преимущественно тормоза наземного транспортного средства - Google Patents

Abstract

1. ФРИКЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ В ВИДЕ ДИСКА СУХОГО ТРЕНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ТОРМОЗА НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее жестко закрепленные на диске корытообразные подложки из листовой пластичной. стали и прикрепленные к ним колодки из хрупкого фрикционного материала со сквозными отверсти ми под крепеж подложки, выход щимина ее йрик- ционную рабочую поверхность, о т - ; личающийс  тем, что, с целью повьипени  надежности путем снижени  растрескивани  материала, на фрикционной рабочей поверхности колодок в каждом промежутке между ее соседними отверсти ми под крепеж . вьтолнены параллельные сквозные прорези , причем эти прорези выполнены на всю глубину фрикционного материала колодок и размещены на равных рассто ни х от ближайших отверстий под крепеж. 2.Элемент по п. 1, отличающийс  тем, что прорези размещены параллельно радиальным § сторонам колодок. 3.Элемент по п. 1, отличаю (Л щийс  тем, что прорези размещены параллельно меридиальным сторонам колодок. . 4.Элемент по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности крепежного соединени  фиксирующего подложку на диске, на фрикционной рабочей поверхности колодок параллельно направлени м ос- новных прорезей выполнены дополнительные сквозные прорези, св зывающие центры отверстий под крепеж в ко одках друг с другом.

Description

1 Изобретение относитс  к машиностроению и может быть.использовано при изготовлении фрикционных муфт и тормозов дискового или колодочного типа, работающих в услови х теплоимпульсного трени  при интенсивном тепловьиелении на рабочих поверхност х, преимущественно главных фрикционов (сцеплений) и остаHOBo iHbK тормозов трансмиссий назем ных транспортных средств. Элементы трени  в фрикционных узлах предназначены дл  передачи крут щего момента за счет сил трени  и выполнены, как правило, в виде несущего металлического основани  {диск, лента и т.п.), к которому прикреплены колодки из фрикционного материала (чугун, асбополимерный материал, металлокерамика и др.) При буксовании фрикционного устройства , особенно в тормозах, на поверх ност х трени  возникают высокие локальные и средние поверхностные температуры , а по глубине фрикционных элементов - значительные температурные градиенты, достигающие в т желонагрзтенных тормозах, например, значени  . Многократные буксовани фрикционного устройства в услови х теплоимпульсного нагружени  привод т к возникновению в теле фрикционньгх к лодок значительных термических напр  жений , вызывающих их формоизменение (коробление) и, как следствие, повьпленный износ и растрескивание фрикционного материала. При жестком креплении колодок к основанию, напри мер, заклепками последние, преп тству  температурным деформаци м колодок , увеличивают их напр женное состо ние и деформацию. Известен элемент трени  с плавающим креплением колодок к основанию, исключающим вли ние креплени  на их напр женное состо ние и не ограничивающим температурные деформации ко лодок СОНедостатки этого устройства - усложнение конструкции креплени , повьщгение нагрузки на места креплени  из-за исключени  трени  между колод ками и основанием, сохранение высок го уровн  напр женного состо ни  са мих колодок, св занного с их неравномерным нагревом. Известен элемент трени  с прикрепленными фрикционными колодками, 2 имеющими сквозной радиальный разрез ,(включа  подложку) на 2/3 ширины колодки С2 3Недостатки указанного устройства{снижение прочности колодки из-за ос Лаблени  колодки разрезом, наличиесплошных участков хрупкого фрикционного материала в габаритах колодки без разрезов, что способствует треш;инообразованию в теле фрикционного материала. Известен элемент трени  с колодками уменьшенных размеров 3 J. Недостатки данного элемента - увеличение числа колодок и мест креплени , увеличение потерь номинальной поверхности трени  за счет промежутков между колодками. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  дисковый эЛемент сухого трени , состо щий из металлического диска и колодок из хрупкого фрикционного материала, например , спеченного металлокерамического материала на железной основе, прикрепленного к подложкам из пластичной стали, которые жестко креп тс  к диску. Способ креплени  хрупкого фрикционного материала (например , металлокерамики) к подложкам из пластичной стали - любой: припекание , пайка, приклеивание и т.п. Подложка служит дл  упрочнени  хрупкого фрикционного материала и креплени  колодки к основанию J. При относительной простоте така  конструкци  имеет следующие недостатки: вспучивание колодки в области среднего радиуса поверхности трени  между местами креплени  ее к основанию , растрескивание металлокерамики вследствие термических напр жений в колодке и ее деформации, интенсивный износ колодок в результате их короблени  и растрескивани , деформаци , расшатывание и разрушение мест креплени  колодок к диску. Цель изобретени  - повьш1ение надежности путем снижени  растрескивани  фрикционного хрупкого материала и повьш1ени  надежности крепежного соединени , фиксирующего подложку на диске. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фрикционном элементе в виде диска сухого трени , преимущественно , наземного транспортного средства.

содержащем жестко закрепленные на диске корытообразные подложки из листовой пластичной стали и прикрепленные к ним колодки из хрупкого фрикционного материала со сквозными отверсти ми под крепеж подпожки, выход щими на ее фрикционную рабочую поверхность , на фрикционной рабочей поверхности колодок в каждом промежутке между ее соседними отверсти ми под крепеж вьтолнены параллельные сквозные прорези, причем эти прорези вьтолнены на всю глубину фрикционного материала колодок и размещены на рав (ных рассто ни х от ближайших отверстий под крепеж.

Кроме того, прорези могут быть размещены параллельно радиальным сторонам колодок, прорези могут быть размещены параллельно меридиальным сторонам колодок, на фрикционной рабочей поверхности колодок,,, параллельно направлени м основных прорезей выполнены дополнительные сквозные прорези, св зывающие центры отверстий под крепеж в колодках друг с другом.

На фиг. 1 изображен фpикцIioнный элемент в виде диска сухого трени  с радиальной прорезью на его фрикционной поверхности на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнени  фрикционного элемента с меридиальной прорезью на его фрикционной поверхности; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3, на фиг. 5-8 варианты вьтолнени  прорезей на фрикционной поверхности диска; на фиг. 9 и 10 - варианты выполнени  фрикционного элемента с дополнительными прорез ми на фрикционной поверхности колодки; на фиг. 11 - характер деформации фрикционной колодки, представленной на фиг. 10.

Фрикционный элемент дл  сухого треНИН представл ет собой металлическое основание 1, выполненное в виде диска с прикрепленными к нему с одной или с двух сторон фрикционными колодками , состо щими из подложек 2 из пластичной стали и хрупкого фрикционного материала 3, например металлокерамики . Крепл.ение колодок к основанию 1 вьтолнено заклепками 4, жестко соедин ющими подложки 2с основанием 1. На рабочей поверхности фрикционного материала 3, на всю его глубину на равных рассто ни х g

промежутках между заклепками 4 между отверсти ми под них вьтолнена, по крайней мере, одна сквозна  прорезь 5, ориентированна  поперек направлени  скольжени  или параллельно ра- диально расположенным сторонам колодок .

Фрикционный элемент с другим расположением мест креплени , преимущественно в направлении, перпендикул рном направлению скольжени  фрикционного элемента (фиг. 3 и 4), также представл ет собой металлическое основание 1 в виде диска сухого трени  с прикрепленными к нему с одной или двух сторон фрикционными колодками , состо щими из подложек 2 и хрупкого фрикционного материала 3. Крепление колодок к основанию 1 вьтолнено заклепками 4, жестко сое цин ющими подпожки 2 с основанием 1 На рабочей поверхности фрикционного материала 3, на всю его глубину на равных рассто ни х в промежутке между заклепками 4 между отверсти ми под них выполнена, по крайней мере, одна сквозна  прорезь 5, ориентированна  вдоль направлени  скольжени  диска трени  или параллельно меридиально расположенным сторонам колодки. .

На фрикционной рабочей поверхности колодок могУт быть выполнены как одна, так и несколько прорезей 5, причем последние могут быть сориентированы и в радиальном, и в меридиальном направлени х. На рабочей поверхности колодок могут быт выполнены прорези обоих направлений одновременно. В этом случае прорези обоих направлений пересекаютс  друг с другом. Дл  разгрузки от темпе-; ратурных напр жений локальных месу креплени  на фрикционной рабочей поверхности колодок могут быть выполнены , кроме основных прорезей 5, дополнительные Сквозные прорези 6, причем последние выполн ютс  параллельно основным.

Работает фрикционный элемент следующим образом.

При буксовании фрикционного устройства на поверхности трени  генерируетс  тепловой поток, вызывающий повьшение температуры и тепловое расширение фрикционных колодок, достигающих максимального значени  на поверхности трени  и уменьшакнцихс  по глубине колодок. При этом возникающие в теле температурные напр жени  вызывают вспучивание (деформацию) коЛодок между местами креплени . Наличие прорезей 5 в теле фрикционного материала 3 обеспечивает относительно свободную деформацию колодок, котора  происхо дит в основном за счет изгиба подложек 2, выполненных из пластичной стали в местах расположени  прорезе При отсутствии упом нутых прорезей изгибающий момент и внутренние напр жени  сжати , возникающие как следствие температурных градиентов, достигают максимальных значений в сочетании колодок, расположенных на равных рассто ни х между, соседними местами креплени . Поэтому прорези выполнены именно в этих местах. Хруп кий фрикционный материал 3 по своей природе не может деформироватьс , поэтому при отсутствии прорезей 5 и деформации колодок под действием тем пературных напр жений хрупкий фрикци онный материал растрескиваетс , выкр шиваетс  и интенсивно изнашиваетс . Прорези 5з выполненные в хрупком фрикционном материале сквозньми до ЙЪдложки, не преп тствуют деформаций колодок при вспучивании (стыки раскрываютс ), что резко уменьшает веро тность образовани  трещин в теле фрикционного материала или полнос ть$о исключает трещинообразование в нем Если прорези или разрезы выполнить несквозными, то слой хрупкого фрикционного материала, расположенньш между разрезом и подложкой , при деформации колодок растрескиваетс  и разрушаетс  так же, как и на колодках без разрезов. Поэтому прорези 5 в хрупком фрикционном мате риале 3 выполнены сквозными до подложки 2. i Кроме того, наличие прорезей 5 в теле фрикционного материала 3 обеспечивает расширение поверхностных, более нагретых слоев материала, тем самым уменьша  деформацию колодки в целом, что, в свою очередь, снижает напр женное состо ние мест креплени  колодок к основанию элемента .вьшолненных-заклепками А. При расположении мест креплени  в трех (или более) не лежащих на одной пр мой точках разрезы по первому варианту исполнени  эффективнее рас6 полагать так, как показано на фиг, 5 а по второму варианту - как показано на фиг. 6. Работает фрикционный элемент в этих случа х аналогично описанному вьше. Допускаетс  одновременное вьшолнение обоих вариантов на одних и тех же колодках, как показано на фиг, 7 и 8. Ив этом случае фрикционный элемент работает аналогично описанному. Ширина разрезов во всех вариантах может быть такой, что их боковые поверхности в исходном положении соприкасаютс  между собой по всей дпине разрезов,. При этом при возникновении температурных напр жений и вспучивании колодок боковые поверхности раз-, резов расход тс  (стык раскрываетс ), при последующем охлаждении колодок после окончани  процесса трени  боковые поверхности разрезов сход тс  (стык закрываетс ). Вьтолненные таким образом разрезы или прорези снижают потери номинальной площади трени  и удельную нагруженность повезжностей трени , что приводит к повышению долговечности фрикционных элементов. Во всех вариантах во фрикционном материале 3 каждой колодки на всю его глубину могут быть вьшолнены дополнительные сквозные прорези 6 по направлени м, св зывающим центры р дом расположенных мест креплени , В местах креплени  так же, как и в местах, расположенных на равных рассто ни х в промежутках между ними, изгибающий, момент и внутренние на .др жени , вызванные температурным градиентом при трении, достигают ма Гсимума Поэтому именно по направлени м , св зьтающим цежтры р дом расположенных мест креплени , вьшолнены дополнительные сквозные прорези 6, Работает фрикционный элемент в этих случа х аналогично описанному, I Таким образом выполнение во фрикционном материале прорезей снижает общий уровень термических напр жений в колодках, облегчает неизбежную в услови х теплоимпульсного нагружени  деформацию колодок, котора  в , данном случае происходит в основном за счет деформации пластичных подложек , уменьша  или устран   (в зависимости от сочетани  перечисленных выше факторов) растрескивание фрикционного материала и его интенсивный износ. Одновременно разрезы, выполн  функции компенсационных зазоров при тепловых расширени х колодок, снижают их общую деформацию, что благопри тно отражаетс  как на долговечности самих колодок, так и на сохранении работоспособности креплени  колодок к основанию. Применение изобретени  позволит повысить надежность или долговечность элементов трени  фрикционного устройства в результате уменьшени  или исключени  растрескивани  и выкрашивани  хрупкого фрикционного материала , уменьшени  износа поверхнос

-РсАЛ

Х)-Л

3

направление

ско/гь е/fi

Фиг.2 1

Ал

иг.З 8 тей трени , короблени  элементов трени  и повьш1ени  работоспособности мест соединени  колодок с диском. По сравнению с базовым объектом, которым  вл ютс  диски трени  главного фрикциона и тормозные ленты остановочных тормозов серийно вьтускаемых гусеничных машин предлагаемые фрикционные элементы сниз т суммарный износ пары трени  в 2-3 раза, коробление сопр женных стальных дисков главного фрикциона в 2-2,5 раза, исключат растрескивание и разрушение фрикционного материала и мест его креплени  к основанию.

Claims (4)

1. - 1. ФРИКЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ В ВИДЕ ДИСКА СУХОГО ТРЕНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ТОРМОЗА НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее жестко закрепленные на диске корытообразные подножки из листовой пластичной.

   стали и прикрепленные к ним колодки из хрупкого фрикционного материала ⁽со сквозными отверстиями под крепеж подложки, выходящими на ее фрикционную рабочую поверхность, от личающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения растрескивания материала, на фрикционной рабочей поверхности колодок в каждом промежутке между ее соседними отверстиями под крепеж выполнены параллельные сквозные прорези, причем эти прорези выполнены на всю глубину фрикционного материа ла колодок и размещены на равных расстояниях от ближайших отверстий под крепеж.
2. 2. Элемент поп. 1, отличающийся тем, что прорези размещены параллельно радиальным сторонам колодок.
3. 3. Элемент поп. 1, отличающ и й с я тем, что прорези размещены параллельно меридиальным сторонам колодок.
4. 4. Элемент поп. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности крепежного соединения фиксирующего подложку на диске, на фрикционной рабочей поверхности колодок параллельно направлениям ос- новных прорезей выполнены дополнительные сквозные прорези, связывающие центры отверстий под крепеж в колодках друг с другом.