Фрикционные материалы

Тормозные устройства из фрикционных материалов предназначены для превращения кинетической энергии движущихся масс в теплоту при сохранении их работоспособности для последующих многократных циклов торможения. При работе в сцеплениях они должны надежно обеспечить передачу движения от того или иного двигателя к исполнительному механизму.

К специфическим условиям работы фрикционных материалов относятся: 1) широкий диапазон скоростей скольжения (до 50 м/с , а иногда и выше) и нагрузок (до десятков тонн); 2) высокий уровень нагрева трущихся поверхностей вследствие трения без смазки; 3) трение в нестационарных условиях при многократных нагревах и охлаждениях; 4) различная продолжительность контактирования трущихся поверхностей.

При таких режимах работы фрикционная трибосистема должна обладать способностью тормозить в заданных условиях; коэффициент трения должен быть в пределах 0,2-0,5. Наибольший коэффициент определяется ограничением по самозаклиниванию. В автомобильных тормозах и на железнодорожном транспорте расчетный коэффициент трения принят равным 0,35 и 0,2, а в авиационных тормозах 0,25-0,5. Коэффициент трения изменяется в зависимости от многих параметров (скорости, нагрузки, температуры) и определяется также видом материалов трущихся поверхностей.

Разработаны и применяются фрикционные материалы для весьма легких (температура на поверхности трения до 100°С), легких (до 250°С), средних (до 600°С), тяжелых и сверхтяжелых (до 1000°С и выше) условий работы. При эксплуатации фрикционных материалов в масле температура обычно не превышает 100-150 °С).

Для легких условий эксплуатации в качестве фрикционных материалов находят применение стали, чугуны и бронзы. Однако для них характерны нестабильные значения коэффициента трения (сильно зависящие от скорости скольжения и температуры) и склонность к схватыванию, особенно при повышенных температурах.

Для фрикционных устройств, работающих в условиях эксплуатации средней тяжести, применяют асбофрикционные материалы и спеченные материалы на основе бронз. Для тяжелых и сверхтяжелых условий эксплуатации применяют спеченные материалы на железной основе, а в последние годы - углеродные материалы (углеродные или графитовые волокна в углеродной матрице). При выборе материала принимается также во внимание способность прирабатываться и сопротивление изнашиванию.

Фрикционные материалы разделяются на две группы:

1) металлические; 2) неметаллические.

В тормозах автотранспорта, тракторов, железнодорожного транспорта нашли широкое применение асбофрикционные материалы. Главным компонентом этих материалов является хризотиласбест, применяемый в качестве теплостойкого материала. Асбест обладает способностью очищать поверхность трения от загрязнений, что способствует высоким значениям коэффициента трения (до 0,8). В качестве армирующих компонентов, наряду с асбестом, используются шлаковая или минеральная вата, а также стеклянные, базальтовые, углеродные и другие волокна. Наполнителями являются железный сурик, баритовый концентрат, оксиды хрома и других металлов, глинозем, каолин, вермикулит, мел и др. Широко используют углеродные наполнители: измельченный кокс, графит, технический углерод. Для снижения температуры на поверхности трения повышением теплопроводности добавляют металлические наполнители в виде порошков или стружки меди, латуни, цинка, алюминия, железа и др.

Связующими в асбополимерных фрикционных материалах являются каучуки и смолы, а также их комбинации. Наибольшее распространение находят бутадиеновые (СКБ, СКБСР, СКД), бутадиеннитрильные (СКН-26м), стирольные, метилстирольные и другие синтетические каучуки, а также натуральный каучук. Широкое применение нашли фенолформальдегидные и анилинфенолформальдегидные смолы.

Фрикционные асбополимерные детали крепятся к металлическому каркасу или основе (колодке, ведомому диску сцепления и.т.п.) различными способами: механически(заклепками, болтами, винтами), приклеиванием, приформованием (в процессе изготовления).

Из отечественных материалов наибольшей фрикционной теплостойкостью обладают материалы Ретинакс А (ФК-16Л, код 06) и Ретинакс Б (ФК-24А, код 07)

Для накладок барабанного тормоза автомобиля «Жигули», формованных из асбокаучукового материала, используется материал Т-167 (код 13); накладок дискового тормоза «Жигулей» - материал Т-266 (код 14); накладок сцепления «Жигулей» - Т-332 (код 15).