Фрикционный диск

Полезная модель относится к области машиностроения и касается конструкции фрикционных дисков, применяемых в многодисковых устройствах гидромеханических коробок передач и многодисковых трансмиссий транспортных средств, работающих в масле.
Известен Фрикционный диск [см. патент BY №6071 С1, опубл. 30.03.2004 г.]. Фрикционный диск содержит смазочные канавки на рабочих поверхностях. Смазочные канавки выполнены с равномерным уменьшением площади поперечного сечения от центра к периферии диска.
Недостатком известной конструкции является высокая стоимость выполнения канавок переменной площади сечения, уменьшающейся от внутреннего к внешнему краю диска, так как для получения канавок механической обработкой - вращением диска и резца - требуется обработка вращением резца относительно одной, а затем другой смещенной оси.
Также известен фрикционный диск, содержащий смазочные канавки [см. Гапоян Д.Т. Фрикционы автоматических коробок передач. - М.: Машиностроение, 1966. - С. 137, фиг. 61.].
Недостатком данного диска является то, что при взаимодействии свободно вращающихся дисков в выключенных фрикционных устройствах и определенной относительной скорости вращения дисков происходит разрыв потока масла в смазочных канавках, обусловленный увеличением расхода масла на периферии диска, что в свою очередь увеличивает механические потери мощности, вызывает вибрацию и перегрев дисков и, следовательно, выход из строя фрикционного устройства.
Наиболее близким аналогом является фрикционный диск, содержащий дугообразные смазочные канавки, попарно соединенные между собой под острым углом по мере удаления от внутреннего края к наружному краю диска с уменьшением площади сечения от центра к периферии диск [см. патент BY 15655 С1, опубл. 30.04.2012 г.].
Недостатком данного диска является то, что выполнение маслоотводящих канавок на рабочих поверхностях с уменьшением площади поперечного сечения от центра к периферии диска приводит к возрастанию сопротивления течению потока масла по канавке, образованию масляного клина, нарушению контакта рабочей поверхности композиционного фрикционного элемента с контр-телом, потере механической потери мощности, появлению вибраций и преждевременному выходу из строя фрикционного устройства.
Кроме того, дугообразные смазочные канавки постоянной ширины, которые попарно соединены между собой под острым углом на рабочей поверхности фрикционного диска, выполняются механической обработкой при одновременном вращении рабочего стола, на котором закреплен фрикционный диск, и кинематически согласованного вращения резца вокруг оси, перпендикулярной плоскости вращения фрикционного диска. Данный способ изготовления низкопроизводителен и получаемый диск имеет высокую стоимость.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является улучшение условий смазки и контакта рабочей поверхности фрикционных дисков с контр-телом, снижение износа рабочей поверхности без увеличения стоимости фрикционных дисков за счет наличия канавок на рабочих поверхностях.
Заявляемый технический результат достигается тем, что фрикционный диск, содержит металлический каркас, с закрепленными на нем композиционными фрикционными элементами с рабочей поверхностью и маслоотводящими канавками. Суммарная площадь маслоотводящих канавок составляет от 30% до 100% площади рабочей поверхности композиционного фрикционного элемента. Выполнение фрикционного диска с суммарной площадью отводящих канавок от 30% до 100% площади рабочей поверхности композиционного фрикционного элемента приводит к оптимальной смазке поверхности контакта диск - контр-тело, снижению температуры в зоне контакта за счет максимального охлаждения поверхности фрикционного диска и контр-тела и снижению износа композиционного элемента фрикционного диска при отводе продуктов износа из зоны трения.
На фиг. 1 изображен фрикционный диск с одним из вариантов нанесения канавок, на фиг. 2 изображен фрикционный диск с другим вариантом нанесения канавок, на фиг. 3 изображен разрез А-А.
Фрикционный диск содержит металлический каркас 1 с элементами 2 для установки в трансмиссию и/или коробку передач, работающих в масле, для передачи тормозного или крутящего момента. Элементы могут быть выполнены по внутреннему или наружному диаметру каркаса в виде шлицевого соединения, зубчатой передачи или иного известного способа.
На металлическом каркасе по обеим сторонам закреплены композиционные фрикционные элементы 3 на полимерном связующем с использованием порошковых и волокнистых наполнителей. Рабочая поверхность каждого композиционного фрикционного элемента разделена на секции 4 маслоотводящими канавками 5, получаемыми в процессе формования диска, или изготавливаемыми впоследствии механическим способом, выполненными не на всю толщину композиционного фрикционного элемента. Рабочая поверхность каждого композиционного фрикционного элемента представляет собой сумму площадей всех секций, на которые разделен композиционный фрикционный элемент. При этом суммарная площадь отводящих канавок составляет от 30% до 100% площади рабочей поверхности композиционного фрикционного элемента диска.
Работа фрикционного диска осуществляется следующим образом. Масло автономно подается на рабочую поверхность вращающихся дисков 1 и под действием центробежных сил заполняет канавки 5 и устремляется к наружному краю диска 1.
Выполнение фрикционного диска с суммарной площадью отводящих канавок менее 30% от площади рабочей поверхности композиционного фрикционного элемента приводит к недостаточной смазке поверхности контакта диск - контр-тело, разрыву потока масла, перегреву и преждевременному выходу из строя фрикционного устройства.
Выполнение фрикционного диска с суммарной площадью отводящих канавок более 100% от площади рабочей поверхности композиционного фрикционного элемента приводит к избытку смазки поверхности контакта диск - контр-тело, потере контакта, проскальзыванию и повышенному износу композиционного фрикционного элемента диска.
Выполнение фрикционного диска с суммарной площадью отводящих канавок от 30% до 100% площади рабочей поверхности композиционного фрикционного элемента приводит к оптимальной смазке поверхности контакта диск - контр-тело, снижению температуры в зоне контакта за счет максимального охлаждения поверхности фрикционного диска и контр-тела и снижению износа композиционного элемента фрикционного диска при отводе продуктов износа из зоны трения.
Заявляемая полезная модель может быть выполнена имеющимися техническими средствами на имеющемся оборудовании.
Технический результат заключается в снижении температуры в зоне контакта за счет максимального охлаждения поверхности фрикционного диска и контр-тела и снижении износа композиционного элемента фрикционного диска при отводе продуктов износа из зоны трения.
Заявляемая полезная модель позволяет улучшить условия смазки и контакта рабочей поверхности фрикционных дисков с контр-телом, снизить износ рабочей поверхности и, тем самым, увеличить срок службы фрикционного диска.