ТРЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ

Злотников И.И., Пискунов С.В. (ИММС НАН Б, г. Гомель, Беларусь)

The dependence has been studied between properties of the material based on phenol formaldehyde resin and mechanical indices of reinforcing fibers. Properties of developed asbestos-free materials are described.

Необходимость повышения надежности и долговечности работы, а также экологической чистоты и безопасности автотранспортной техники ставит задачу создания новых безасбестовых фрикционных материалов для тормозных узлов и дисков сцепления. Одновременно необходимо значительное повышение фрикционно-износных и физико-механических свойств используемых материалов в связи с увеличением энергонагруженности машин и механизмов.

В работе изучена зависимость физико-механических, триботехнических и эксплуатационных свойств фрикционных материалов на основе фенолоформальдегидных смол от природы и характеристик армирующих волокон. Исследованы следующие органические и неорганические волокна: стеклянное, базальтовое, оксалоновое, углеродное, арамидное (полигетероариленовое) и другие. Были проведены испытания механических и фрикционных свойств исходных волокон и материалов, армированных этими волокнами. Механические и фрикционные свойства материалов определяли по стандартным методикам, фрикционные характеристики волокон определяли на специально изготовленной лабораторной установке по схеме "нить - вращающийся ролик", ролик изготавливали из чугуна марки СЧ-25. Образцы фрикционных материалов получали путем пропитки рубленного волокна длиной 1-2 см спиртовым раствором фенолоформальдгидной смолы с добавкой соответствующих модификаторов и наполнителей, в качестве которых использовали порошки металлов (железо, медь, алюминий) и их окислов, каолин, барит, доломит, сухие смазки (графит, дисульфид молибдена). Из полученного таким образом пресс-материала изготавливали образцы для исследования и изделия методом горячего прессования.

В таблице приведены данные о механических и фрикционных свойствах используемых волокон (коэффициент трения - f_в и разрушающее напряжение при разрыве - s ), а также модельных материалов, полученных на основе данных волокон (коэффициент трения - f_м и разрушающее напряжение при сжатии - s_сж, с использованием неаппретированных и аппретированных волокон).

Свойства волокон и фрикционных материалов на их основе

Тип волокна

Стеклянное

Базальтовое

Углеродное

Арамидное

Оксалоновое

Асбестовое

Свойства волокон

Свойства материалов

fs , ГПа

fs сж , МПа неаппрет.

s сж , МПа аппрет

0,24

1,4

0,22

120

170

0,26

2,1

0,24

150

180

0,30

1,8

0,20

170

180

0,34

2,7

0,27

155

190

0,41

0,5

0,32

140

150

0,48

1,1

0,45

110

155

При исследовании свойств полученных материалов обнаружено, что между механическими свойствами волокон и механической прочностью материалов, армированных этими волокнами, нет выраженной корреляции. Это связано с тем, что механическая прочность материалов определяется в первую очередь адгезией волокна к связующему, а не максимальной прочностью волокна. Значительного повышения адгезии волокна к полимерному связующему удалось добиться при использовании специально разработанного титаноорганического аппрета (диоктил-изо-пропилтрифосфатотитан). Активные функциональные группы аппрета не только интенсифицируют процесс взаимодействия наполнителей со связующим, но и увеличивают степень объемного структурирования матрицы, что повышает также и фрикционную теплостойкость материала. В тоже время из данных таблицы хорошо заметна корреляция между фрикционными характеристиками (коэффициентом трения) армирующих волокон и соответствующим свойством фрикционного материала.

На основании проведенных исследований оптимизирован состав армирующих волокон и наполнителей, и разработаны новые фрикционные материалы на основе фенолоформальдегидных смол. Полученные материалы характеризуются следующими свойствами:

Разрушающее напряжение при сжатии, МПа	180-250
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа	150-160
Твердость по Бринеллю, МПа	275-300
Интенсивность изнашивания при нагрузке 5 МПа и скорости скольжения 10 м/с, I´10⁸	0,5 - 1,4
Коэффициент трения при нагрузке 5 МПа и скорости скольжения 10 м/с	0,48-0,50

Фрикционные материалы прошли стендовые и опытные испытания в узлах трения автотранспортной техники и показали высокую работоспособность.