Результат интеллектуальной деятельности: ФРИКЦИОННЫЙ ДИСК

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, а именно к фрикционным дискам, например тормозным дискам дисковых тормозов тракторов и т.д., имеющим на поверхности трения углубления (канавки).

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционный диск, содержащий металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхности трения которых выполнены восемь канавок, при этом отверстия и выемки чередуются по окружности диска, а канавки размещены в зонах отверстий (см. патент РФ №2192571, МПК⁷ F16D 69/02, 2002). Существенные признаки аналога «металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхности трения которых выполнены канавки, при этом отверстия и выемки чередуются по окружности диска» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является возможность разрушения фрикционных накладок при больших угловых скоростях вращения диска из-за значительных центробежных нагрузок, поскольку все канавки расположены в зонах отверстий, что обуславливает неравномерное распределение масс по окружности диска и способствует трещинообразованию и разрушению материала накладок.

Другим аналогом заявляемого изобретения является фрикционный диск, содержащий металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхности трения которых выполнены восемь канавок, при этом отверстия и выемки чередуются по окружности диска, а канавки размещены в зонах выемок (см. патент РФ №2203442, МПК⁷ F16D 69/02, 2003). Существенные признаки аналога «металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхности трения которых выполнены канавки, при этом отверстия и выемки чередуются по окружности диска» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является возможность разрушения фрикционных накладок при больших угловых скоростях вращения диска из-за значительных центробежных нагрузок, поскольку все канавки расположены в зонах выемок, что обуславливает неравномерное распределение масс по окружности диска и способствует трещинообразованию и разрушению материала накладок.

Аналогом заявляемого изобретения является фрикционный диск, содержащий металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхности трения которых выполнены восемь канавок, при этом отверстия и выемки чередуются по окружности диска, а канавки размещены вне зоны выемок и отверстий (см. патент РФ №2202057, МПК⁷ F16D 69/02, 2003). Существенные признаки аналога «металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхности трения которых выполнены канавки, при этом отверстия и выемки чередуются по окружности диска» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является возможность разрушения фрикционных накладок при больших угловых скоростях вращения диска из-за значительных центробежных нагрузок, поскольку в зонах выемок и отверстий, где накладки не армированы каркасом, находятся значительные массы фрикционных накладок (снижающие массы канавки расположены вне зон отверстий и выемок). В результате эти участки подвергаются повышенным центробежным нагрузкам, что способствует трещинообразованию и разрушению материала накладок.

Прототипом заявляемого изобретения является фрикционный диск, содержащий металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхностях трения накладок выполнено по двенадцать канавок, при этом для каждой накладки четыре канавки размещены в зонах отверстий, а остальные - вне зон выемок и отверстий каркаса (см. патент РФ №2292498, МПК F16D 69/02, 2007 г.). Существенные признаки прототипа «металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхностях трения накладок выполнено по двенадцать канавок, для накладки четыре канавки размещены в зонах отверстий, а остальные - вне зон выемок и отверстий каркаса» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является возможность разрушения фрикционных накладок при больших угловых скоростях вращения диска с канавками при центробежных нагрузках из-за неблагоприятного сочетания расположения канавок на обеих накладках, вызывающего неравномерное распределение масс накладок как по окружности диска, так и в радиальном направлении.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение возможности разрушения диска с канавками при центробежных нагрузках, повышение эксплуатационных угловых скоростей за счет более равномерного распределения масс накладок как по окружности диска, так и в радиальном направлении.

Для достижения указанного технического результата во фрикционном диске, содержащем металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на поверхностях трения каждой из которых выполнены двенадцать канавок, при этом отверстия и выемки чередуются по окружности диска, и на одной из накладок четыре канавки размещены в зонах отверстий, а остальные канавки размещены вне зон отверстий и выемок каркаса; а на другой накладке четыре канавки размещены в зонах выемок, четыре канавки размещены в зонах отверстий, а остальные канавки размещены вне зон отверстий и выемок каркаса. Существенные признаки заявляемого изобретения «на другой накладке четыре канавки размещены в зонах выемок каркаса, четыре канавки размещены в зонах отверстий каркаса, а остальные канавки размещены вне зон выемок и отверстий каркаса» являются отличительными от признаков прототипа.

Фрикционный диск включает две фрикционные накладки, выполненные из композита, например полимерного композита, металлокерамического и др., и зафиксированные (например, приформовкой) на противоположных сторонах металлического каркаса, имеющего форму диска с центральным отверстием (для посадки на вал). На поверхности трения каждой из фрикционных накладок выполнены 12 канавок, имеющие глубину в пределах рабочей толщины накладки (то есть толщины, изнашиваемой при эксплуатации до штатной замены фрикционного изделия). По наружному контуру металлического каркаса в пределах площади, занимаемой накладками, выполнены восемь выемок, чередующиеся с восемью отверстиями, также находящимися в пределах площади, занимаемой накладками. Канавки в накладках размещены несимметрично друг другу (со сдвигом относительно друг друга, когда канавки на одной поверхности трения диска расположены не напротив канавок на другой поверхности трения диска). Канавки могут иметь различные размеры и форму, выемки и отверстия в каркасе также могут иметь различные размеры и форму. На одной из накладок четыре канавки размещены в пределах отверстий каркаса (в зонах отверстий), а остальные - вне этих зон. На другой накладке четыре канавки размещены в пределах выемок каркаса и четыре канавки размещены в пределах отверстий каркаса. Остальные канавки на этой накладке при этом размещены вне зон выемок и отверстий.

Изготавливаться фрикционный диск может известными методами, например, приформовыванием к каркасу полимерного композита с последующими термообработкой, механической обработкой и т.п.

Конкретным примером заявляемого изобретения является тормозной диск трактора МТЗ, включающий металлический каркас и фрикционный элемент из двух фрикционных накладок, изготовленных из полимерного фрикционного композита, содержащего 22% масс. матрицы из вулканизата каучука и термоотверждаемой смолы, 50% масс. порошкообразных наполнителей и 28% масс. волокнистых наполнителей. На рабочих поверхностях фрикционного элемента выполнены канавки, делящие поверхности элемента на радиальные секторы. Канавки размещены равномерно по дуге окружности фрикционного элемента.

Изготовление фрикционного диска с канавками, часть которых размещена в зонах некоторых отверстий каркаса, а часть которых размещена одновременно и в зонах некоторых выемок, и в зонах некоторых отверстий каркаса, и во всех случаях остальная часть канавок размещена вне этих зон, позволяет сохранить равномерное распределение масс накладок по окружности диска и в радиальном направлении диска. В результате снижается возможность трещинообразования и разрушения накладок, что повышает прочность диска и его стойкость к центробежным нагрузкам.