Фрикционный элемент из полимерного композиционного материала
Данная полезная модель относится к композиционным материалам, используемым во фрикционных элементах изделий, эксплуатирующихся во фрикционных узлах автотракторной техники, различных машин и оборудования.
Фрикционный полимерный композиционный материал состоит из полимерной матрицы и дисперсных наполнителей, причем один из наполнителей представляет собой частицы, выполненные из материала, обладающего пластическими свойствами при неразрушающих полимерную матрицу нагрузках. 1 н.п.ф.
Заявляемое изобретение относится к фрикционным элементам изделий, эксплуатирующимся во фрикционных узлах автотракторной техники, различных машин и оборудования и изготовленных из композиционных материалов.
Аналогом заявляемой полезной модели является фрикционный элемент из полимерного композиционного материала, который состоит из полимерной матрицы (сшитой фенольной смолы) и наполнителя: стеклянных и базальтовых нитей (см. патент РФ №2117843, МПК7 F16D 69/02, 1998). Существенные признаки аналога «полимерная матрица, наполнитель» совпадают с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком аналога являются низкие динамические характеристики композита, обуславливающие недостаточную ударную вязкость и прочность материала при срезе. В результате для композита характерна повышенная трещинообразуемость и, соответственно, недостаточные прочностные характеристики в процессе эксплуатации.
Прототипом заявляемой полезной модели является фрикционный элемент из полимерного композиционного материала, который состоит из полимерной матрицы и дисперсных (порошкообразных) наполнителей, один из которых представляет собой частицы, выполненные из материала, обладающего пластичными свойствами при разрушающих полимерную матрицу напряжениях (см. патент РФ №2028263, МПК7 F16D 69/02, 1997). Существенные признаки прототипа «полимерная матрица, дисперсные наполнители, частицы, выполненные из материала, обладающего пластичными свойствами».
Недостатком прототипа является недостаточная стойкость к трещинообразованию при напряжениях, существенно меньших, чем напряжения, разрушающие полимерную матрицу, что может ухудшить прочностные свойства композита при малых нагрузках (например, в процессе хранения и транспортирования изделий).
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение прочностных характеристик элемента за счет улучшения прочностных характеристик композита при малых нагрузках.
Для достижения указанного технического результата фрикционный элемент выполнен из полимерного композиционного материала, содержащего полимерную матрицу и дисперсные наполнители, один из которых представляет собой частицы, выполненные
из материала, обладающего пластическими свойствами при малых (не разрушающих полимерную матрицу) нагрузках.
Существенные признаки заявляемой полезной модели «частицы, выполненные из материала, обладающего пластическими свойствами при не разрушающих полимерную матрицу нагрузках» являются отличительными от признаков прототипа.
Фрикционный элемент изготовлен из полимерного композиционного материала, представляющего собой гетерофазный армированный изотропный материал, имеющий полимерную матрицу, в которую введены дисперсные наполнители (порошки, волокнистые порошки и т.д.). Полимерная матрица композита выполнена из полимера, образованного в результате вулканизации каучука, или отверждения (бакелизации) смолы, или их смесей и т.п. Дисперсными наполнителями являются частицы, например, баритового концентрата, глинозема, волластонита и т.д. Пластичными частицами могут являться частицы из невулканизованного или слабосшитого бутилкаучука, частицы полиизобутилена и т.д.
Изготавливаться заявляемый элемент может известными методами, например, путем изготовления в смесителе формовочной смеси с дальнейшим формованием композита в виде изделия необходимой формы с одновременной или последующей термообработкой, механической обработкой и т.д.
Конкретным примером заявляемого фрикционного элемента является элемент из модельного композита, содержащего полимерную матрицу на основе каучука СКМС-30 АРКМ-15 с добавлением бутилкаучука марки БК-1675 или полиизобутилена П-200 в следующем соотношении: 80÷95/5÷20. Кроме того, модельный композит содержит фенольное связующее новолачного типа, серу и ряд порошкообразных неорганических наполнителей.
В результате наличия в полимерном композите пластичных частиц, образующаяся в композите трещина, контактируя с частицей, деформирует ее. Перенапряжения в вершине трещины расходуются на деформацию этой частицы, диссипируясь и превращаясь в конечном итоге в теплоту. В результате повышается ударная вязкость и прочность при срезе композита уже в диапазоне малых нагрузок, что соответственно улучшает и прочностные характеристики фрикционного элемента.
Фрикционный элемент из полимерного композиционного материала, состоящего из полимерной матрицы и дисперсных наполнителей, отличающийся тем, что один из наполнителей представляет собой частицы, выполненные из материала, обладающего пластическими свойствами при не разрушающих полимерную матрицу нагрузках.
