способ испытания фрикционного изделия

Формула изобретения

Способ испытания фрикционного изделия, включающего полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе, отличающийся тем, что изделие предварительно подвергают механической обработке до получения толщины фрикционного элемента 2-7 мм и осуществляют основные операции способа, для чего изделие помещают в 2-10%-ный раствор NaCl в воде и выдерживают изделие в течение 1-8 циклов, каждый из которых включает замачивание изделия с полным погружением в раствор в течение 10-20 мин и выдержку изделия на воздухе в течение 40-50 мин, затем изделие подвергают фрикционному контакту, соответствующему 15 торможениям со скорости от 100 км/ч до 5 км/ч при замедлении 0,4 g, охлаждают изделие до температуры окружающей среды и осматривают изделие для определения наличия или отсутствия отслоения полимерного фрикционного элемента от каркаса, при отсутствии отслоения основные операции повторяют или до образования отслоения, или 10-15 раз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам испытаний фрикционных изделий, включающих полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе (колодки дисковых и барабанных тормозов автомобилей и др. техники), на склонность изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса при эксплуатации в зимних условиях.

Известен способ испытания фрикционного изделия для определения прочности при срезе, включающий разрезание образца в прямоугольном канале при повышенной температуре (см. Н.П.Шанин и др. Производство асбестовых технических изделий. Л.: «Химия», 1983, сс.156÷157). Существенные признаки аналога «при повышенной температуре» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является невозможность определения склонности изделия к отслоению композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях эксплуатации при воздействии на изделие переменных термических и механических нагрузок в сочетании с воздействием воды и химических противогололедных реагентов.

Также известен способ испытания фрикционного изделия на раскалывание, включающий определение наибольшей силы, вызывающей раскалывание изделия в результате воздействия на изделие металлического клина (см. Н.П.Шанин и др. Производство асбестовых технических изделий. Л.: «Химия», 1983, с.157). Аналог не имеет существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога также является невозможность определения склонности изделия к отслоению полимерного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях зимней эксплуатации.

Прототипом заявляемого изобретения является способ испытания фрикционного изделия на усталостную прочность, включающий определение долговечности изделия при многократном воздействии знакопеременных или меняющихся по величине однозначных нагрузок, в том числе вибрационных, при этом число циклов нагрузки определяется по формуле: n=( ₀/ ) , где ₀ - предел прочности при однократном нагружении, - параметр кривой усталости (см. Н.П.Шанин и др. Производство асбестовых технических изделий. Л.: «Химия», 1983, с.157). Существенные признаки прототипа - «определение долговечности изделия при многократном воздействии знакопеременных или меняющихся по величине однозначных нагрузок, в том числе вибрационных», совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является невозможность определения склонности изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях эксплуатации при воздействии на изделие переменных термических и механических нагрузок в сочетании с воздействием воды и химических противогололедных реагентов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является определение склонности изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса в условиях эксплуатации при воздействии на изделие переменных термических и механических нагрузок в сочетании с воздействием воды и химических противогололедных реагентов.

Для достижения указанного технического результата в способе испытания фрикционного изделия для определения долговечности изделия при многократном воздействии знакопеременных или меняющихся по величине однозначных нагрузок, в том числе вибрационных, изделие, включающее полимерный композиционный фрикционный элемент, зафиксированный на металлическом каркасе, предварительно подвергают механической обработке до получения толщины фрикционного элемента 2-7 мм и осуществляют основные операции способа, для чего помещают в 2-10%-ный раствор NaCl в воде и выдерживают изделие в течение 1-8 циклов, каждый из которых включает замачивание изделия с полным погружением в раствор в течение 10-20 минут и выдержку на воздухе в течение 40-50 минут, затем изделие подвергают фрикционному контакту, соответствующему 15 торможениям со скорости 100 км/ч до 5 км/ч при замедлении 0,4g, охлаждают изделие до температуры окружающей среды и осматривают изделие для определения наличия или отсутствия отслоения полимерного фрикционного элемента от каркаса, при отсутствии отслоения основные операции способа повторяют или до образования отслоения, или 10-15 раз.

Существенные признаки заявляемого изобретения - «предварительно подвергают механической обработке до получения толщины фрикционного элемента 2-7 мм и осуществляют основные операции способа, для чего помещают в 2-10%-ный раствор NaCl в воде и выдерживают изделие в течение 1-8 циклов, каждый из которых включает замачивание изделия с полным погружением в течение 10-20 минут и выдержку на воздухе в течение 40-50 минут, затем изделие подвергают фрикционному контакту, соответствующему 15 торможениям со скорости 100 км/ч до 5 км/ч при замедлении 0,4g, охлаждают изделие до температуры окружающей среды и осматривают изделие для определения наличия или отсутствия отслоения полимерного фрикционного элемента от каркаса, при отсутствии отслоения основные операции способа повторяют или до образования отслоения, или 10-15 раз» - являются отличительными от признаков прототипа.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Изделие шлифуется до толщины фрикционного элемента от 2 до 7 мм, которая соответствует остаточной толщине фрикционного элемента в конечном периоде эксплуатации. Далее изделие выдерживается в водном растворе хлорида натрия (NaCl), концентрация поваренной соли в растворе от 2 до 10% мас. Выдерживание колодок в растворе осуществляется циклично. Каждый цикл включает в себя полное погружение изделия в раствор на период времени от 10 до 20 минут, с последующим пребыванием изделия на воздухе при нормальных условиях в течение периода времени от 40 до 50 минут. Количество циклов от 1 до 8. Далее изделие подвергают фрикционному контакту, для чего испытывают на натурном стенде в тормозном механизме автомобиля, для которого предназначено изделие, по режиму FADE методики AK-MASTER. Режим FADE включает 15 торможений со скорости 100 км/ч до скорости 5 км/ч при замедлении 0,4g (g - ускорение свободного падения). При этом температура изделия повышается от 100°С (при первом торможении) до 550°С (при пятнадцатом торможении).

После испытания по режиму FADE изделие охлаждается до температуры окружающей среды и определяется наличие (или отсутствие) отслоения (например, щупом). При отсутствии отслоения воздействие на изделие раствора NaCl и фрикционный контакт повторяют до возникновения отслоения, но не более 10-15 раз.

Конкретным примером осуществления заявляемого способа является способ испытания колодки дискового тормоза автомобиля «Ford Mondeo». Колодка предварительно шлифуется до толщины фрикционного элемента 5 мм. Затем осуществляются основные операции способа, для чего колодка выдерживается в 5%-ном растворе NaCl в течение 8 циклов. Каждый цикл включает в себя 15-минутное (с полным погружением) замачивание и 45-минутную выдержку на воздухе при нормальной температуре окружающей среды. Далее колодку испытывают на натурном стенде в тормозном механизме автомобиля «Ford Mondeo» по следующему режиму FADE методики AK-MASTER: момент инерции 83 кг м² ; начальная скорость 100 км/ч; конечная скорость 5 км/ч; замедление при торможении 0,4g м/с². После испытания FADE колодка охлаждается до температуры окружающей среды и оценивается отслоение фрикционного элемента от каркаса. При отсутствии отслоения колодку замачивают в 5%-ном водном растворе NaCl в течение 1 цикла, повторяют FADE, охлаждают изделие и оценивают отслоение. При отсутствии отслоения колодку еще раз замачивают в 5%-ном водном растворе NaCl в течение 1 цикла, повторяют FADE, охлаждают изделие и оценивают отслоение. При отсутствии отслоения после 3-х испытаний FADE колодку замачивают в 5%-ном водном растворе NaCl в течение 8 циклов, повторяют FADE, охлаждают изделие и оценивают отслоение. При отсутствии отслоения вновь осуществляют основные операции способа.

Способ позволяет определить склонность изделия к отслоению полимерного композиционного фрикционного элемента от металлического каркаса при воздействии антигололедных средств в условиях эксплуатации изделия. Достаточно долговечным можно считать изделие, выдерживающее заявленное воздействие без отслоений в течение 8-10 раз.