ФРИКЦИОННЫЙ ДИСК (ВАРИАНТЫ)
FRICTION DISK (VERSIONS)

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 выемок (см. патент РФ №2203442, МПК F16D 69/02, опубл. 27.04.2003). 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 обусловливает неравномерное распределение масс по окружности диска и способствует трещинообразованию и разрушению материала накладок.
Ближайшим аналогом (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 которых выполнены канавки. Отверстия и выемки чередуются по окружности диска. На поверхности трения каждой накладки выполнено по двенадцать канавок, при этом для каждой накладки четыре канавки размещены в зонах выемок, а остальные - вне зон выемок и отверстий каркаса, или четыре канавки размещены в зонах отверстий, а остальные вне зон отверстий и выемок каркаса, или четыре канавки размещены в зонах отверстий, а остальные - вне зон отверстий и выемок каркаса (см. патент РФ №2292498, МПК F16D 69/02, опубл. 27.01.2007). Недостатком прототипа является наличие небольшого количества канавок на поверхности трения фрикционного диска, которые не обеспечивают надлежащего удаления продуктов износа и эффективного охлаждения рабочей поверхности фрикционного диска, вследствие этого снижается коэффициент трения (появляется недостаток тормозной эффективности) и уменьшается срок службы фрикционного диска за счет его перегрева.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является увеличение срока службы фрикционного диска.
Для достижения указанного технического результата во фрикционом диске, содержащем металлический каркас с восемью выемками по наружному контуру каркаса и восемью отверстиями, на котором зафиксированы композиционные фрикционные накладки, на каждой поверхности трения фрикционного диска выполнены канавки, при этом отверстия и выемки чередуются по окружности диска, на каждой поверхности трения фрикционного диска выполнено от двенадцати до двадцати четырех канавок, повторяющиеся через каждые 30-15 градусов с длиной дуги между ними от 8 до 2 сантиметров, при этом для каждой накладки восемь канавок размещены в зонах выемок, а остальные вне зон выемок и отверстий каркаса, или восемь канавок размещены в зонах отверстий, а остальные вне зон отверстий и выемок каркаса, или восемь канавок размещены в зонах выемок, восемь канавок размещены в зонах отверстий, а остальные вне зон выемок и отверстий каркаса. Такая конструкция позволяет добиться более эффективной работы фрикционного диска за счет увеличения количества канавок на каждой поверхности трения фрикционного диска для большего охлаждения рабочих поверхностей фрикционного диска и надлежащего удаления продуктов износа из зоны рабочей поверхности фрикционной накладки, увеличения срока службы фрикционного диска за счет снижения вероятности перегрева и снижения образования трещин.
На фиг.1 представлен фрикционный диск по варианту 1, пунктиром показана часть металлического каркаса, размещенная внутри фрикционного элемента; на фиг.2 представлен фрикционный диск по варианту 2, пунктиром показана часть металлического каркаса, размещенная внутри фрикционного элемента, на фиг.3 представлен фрикционный диск по варианту 3, пунктиром показана часть металлического каркаса, размещенная внутри фрикционного элемента.
Фрикционный диск включает фрикционные накладки 1, выполненные из композита, например полимерного композита, металлокерамического и др., и зафиксированные (например, приформовкой) на противоположных сторонах металлического каркаса 2, имеющего форму диска с центральным отверстием (для посадки на вал). На каждой поверхности трения фрикционного диска выполнены от тринадцати до двадцати четырех канавок 3, повторяющиеся через каждые 30-15 градусов с длиной дуги между ними от 8 до 2 сантиметров. Канавки 2 имеют глубину в пределах рабочей толщины диска, т.е. толщины, изнашиваемой при эксплуатации до штатной замены фрикционного изделия. По наружному контуру металлического каркаса в пределах площади, занимаемой фрикционными накладками, выполнены восемь выемок 4, чередующихся с восемью отверстиями 5, также находящимися в пределах площади, занимаемой фрикционными накладками. Канавки 3 во фрикционных накладках могут быть размещены симметрично друг другу (напротив каждой канавки одной из фрикционных накладок находится канавка другой фрикционной накладки) или со сдвигом относительно друг друга. В случае несимметричного расположения канавки на одной поверхности трения фрикционного диска (канавки расположены не напротив канавок на другой поверхности трения, т.е. со сдвигом), при этом напротив канавок одной из фрикционных накладок находится ровная поверхность другой фрикционной накладки, и наоборот. Канавки могут иметь различные размеры и форму, выемки и отверстия в каркасе могут иметь различные размеры и форму.
В первом варианте фрикционного диска в каждой из фрикционных накладок восемь канавок размещены в пределах зон выемок каркаса, а остальные вне этих зон.
Во втором варианте фрикционного диска в каждой из фрикционных накладок восемь канавок размещены в пределах отверстий, расположенных в каркасе в пределах площади, занимаемой накладками. Остальные канавки при этом расположены вне зон отверстий.
В третьем варианте фрикционного диска в каждой из фрикционных накладок восемь канавок размещены в пределах выемок и восемь канавок размещены в пределах отверстий. Остальные канавки при этом размещены вне зон выемок и отверстий.
Фрикционный диск может быть изготовлен известными методами, например приформовыванием к каркасу полимерного композита с последующими термообработкой, механической обработкой и т.п., на имеющемся оборудовании.
Выполнение фрикционного диска с канавками, часть которых размещена в зонах некоторых выемок каркаса, или часть которых размещена в зонах отверстий каркаса, или 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 достичь более эффективной работы фрикционного диска за счет достаточного охлаждения рабочих поверхностей фрикционного диска вследствие эффективного удаления продуктов износа, увеличения срока службы фрикционного диска за счет снижения вероятности перегрева и снижения образования трещин.