Frikcioni materijali: izbor, zahtjevi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Savremena proizvodna oprema ima prilično složen dizajn. Mehanizmi trenja prenose kretanje uz pomoć sile trenja. To mogu biti kvačila, stege, posipači i kočnice.

Da bi oprema bila izdržljiva, radila bez zastoja, postavljaju se posebni zahtjevi za njene materijale. Oni stalno rastu. Uostalom, tehnologija i oprema se stalno poboljšavaju. Povećavaju se njihovi kapaciteti, radne brzine, kao i opterećenja. Stoga se u procesu njihovog funkcioniranja koriste različiti frikcioni materijali. Pouzdanost i trajnost opreme ovisi o njihovoj kvaliteti. U nekim slučajevima, sigurnost i životi ljudi zavise od ovih elemenata sistema.

Opšte karakteristike

Frikcioni materijali su sastavni elementi sklopova i mehanizama koji imaju sposobnost da apsorbuju mehaničku energiju i da je rasipaju u okolinu. Istovremeno, svi strukturni elementi ne bi se trebali brzo istrošiti. Da biste to učinili, predstavljeni materijali imaju određena svojstva.

Koeficijent trenja frikcionih materijalatreba biti stabilan i visok. Indeks otpornosti na habanje također mora zadovoljiti operativne zahtjeve. Takvi materijali imaju dobru otpornost na toplinu i nisu podložni mehaničkom naprezanju.

Tako da se tvar koja obavlja funkcije trenja ne lijepi za radne površine, obdarena je dovoljnim kvalitetima prianjanja. Kombinacija ovih svojstava osigurava normalan rad opreme i sistema.

Svojstva materijala

Frikcioni materijali imaju određeni skup svojstava. Glavni su navedeni gore. Ovo su kvaliteti usluge. Oni određuju karakteristike performansi svake supstance.

Ali sve karakteristike servisa su određene skupom fizičko-mehaničkih i termostatskih indikatora. Ovi parametri se mijenjaju tokom rada materijala. Ali njihova granična vrijednost se uzima u obzir u procesu odabira frikcione tvari.

Postoji podjela svojstava na statičke, dinamičke i eksperimentalne indikatore. Prva grupa parametara uključuje granicu kompresije, čvrstoće, savijanja i istezanja. Takođe uključuje toplotni kapacitet, toplotnu provodljivost i linearnu ekspanziju materijala.

Indikatori određeni u dinamičkim uslovima uključuju termičku stabilnost, otpornost na toplotu. Koeficijent trenja, otpornost na habanje i stabilnost utvrđeni su u eksperimentalnom okruženju.

Vrste materijala

Frikcioni materijali sistema kočnica i kvačila najčešće se izrađuju na bazi bakra ili gvožđa. Druga grupasupstance se koristi u uslovima povećanog opterećenja, posebno kod suvog trenja. Bakarni materijali se koriste za srednja i laka opterećenja. Štaviše, pogodni su i za suvo trenje i za upotrebu tečnosti za podmazivanje.

U savremenim proizvodnim uslovima široko se koriste materijali na bazi gume i smole. Mogu se koristiti i razna punila od metalnih i nemetalnih komponenti.

Oblast primjene

Postoji klasifikacija frikcionih materijala ovisno o području njihove primjene. U prvu veliku grupu spadaju uređaji za prenos. Ovo su srednje i lagano opterećeni mehanizmi koji rade bez podmazivanja.

Sljedeći su frikcioni materijali kočionog sistema, dizajnirani za srednje i teške mehanizme. Ove jedinice nisu podmazane.

Treća grupa uključuje supstance koje se koriste u spojevima srednjih i teških jedinica. Sadrže ulje.

Takođe, kočioni materijali koji sadrže tečno mazivo se takođe izdvajaju kao posebna grupa. Glavni parametri mehanizama određuju izbor frikcionih materijala.

U kvačilu, opterećenje deluje na elemente sistema oko 1 s, a u kočnici - do 30 s. Ovaj indikator određuje karakteristike materijala čvorova.

Metalni materijali

Kao što je gore pomenuto, glavni metalni materijali za trenje sistema kvačila, kočnice su gvožđe ibakar. Čelik i liveno gvožđe su danas veoma popularni.

Primjenjivi su u različitim mehanizmima. Na primjer, frikcioni materijali za kočione papuče koji sadrže liveno željezo često se koriste u željezničkim sistemima. Ne iskrivljuje se, ali naglo gubi svoje klizne kvalitete na temperaturama iznad 400 °C.

Nemetalni materijali

Frikcioni materijali za kvačila ili kočnice su takođe napravljeni od nemetalnih materija. Kreirani su uglavnom na bazi azbesta (smola, guma djeluju kao vezivo).

Koeficijent trenja ostaje prilično visok do temperature od 220 °C. Ako je vezivo smola, materijal je vrlo otporan na habanje. Ali njihov koeficijent trenja je nešto niži u odnosu na druge slične materijale. Popularan plastični materijal na ovoj osnovi je retinax. Sadrži fenol-formaldehidnu smolu, azbest, barit i druge komponente. Ova supstanca je primenljiva za jedinice i kočione mehanizme u teškim uslovima rada. Zadržava svoje kvalitete čak i kada se zagrije na 1000 °C. Stoga je retinax primjenjiv čak iu kočionim sistemima aviona.

Azbestni materijali nastaju stvaranjem istoimene tkanine. Impregnira se asf altom, gumom ili bakelitom i presuje na visokim temperaturama. Kratka azbestna vlakna mogu formirati i netkane obloge. Dodaju mali metalstrugotine. Ponekad se u njih uvodi mesingana žica kako bi se povećala snaga.

Sinterovani materijali

Postoji još jedan izbor komponenti sistema. To su sinterovani frikcioni materijali kočionog sistema. Da se radi o sorti, biće jasnije iz načina na koji se prave. Najčešće se izrađuju na čeličnoj osnovi. U procesu zavarivanja, s njim se sinteruju i druge komponente koje čine sastav. Prethodno komprimovani blankovi koji se sastoje od mešavine praha podvrgavaju se visokotemperaturnom zagrevanju.

Ovakvi materijali se najčešće koriste u jako opterećenim spojnicama i kočionim sistemima. Njihove visoke performanse tokom rada određuju dvije grupe komponenti koje čine sastav. Prvi materijali pružaju dobar koeficijent trenja i otpornosti na habanje, dok drugi pružaju stabilnost i dovoljan nivo prianjanja.

Materiali na bazi čelika za suho trenje

Izbor materijala za različite sisteme zasniva se na ekonomskoj i tehničkoj izvodljivosti njegove proizvodnje i rada. Prije nekoliko decenija, materijali na bazi željeza kao što su FMK-8, MKV-50A i SMK bili su traženi. Frikcioni materijali za kočione pločice koji su radili u jako opterećenim sistemima kasnije su napravljeni od FMK-11.

MKV-50A je noviji dizajn. Koristi se u proizvodnji obloga za disk kočnice. Ima prednost u odnosu na PMK grupu u pogledu pokazatelja stabilnosti,otpornost na habanje.

U modernoj proizvodnji, materijali kao što je SMK postali su sve rašireniji. Imaju visok sadržaj mangana. Takođe su uključeni bor karbid i nitrid, molibden disulfid i silicijum karbid.

materijali na bazi bronze za suho trenje

Materijali na bazi limene bronce dobro su se dokazali u sistemima prenosa i kočenja za različite namene. Oni nose mnogo manje gvožđa ili čeličnih spojnih delova od frikcionih materijala na bazi gvožđa.

Predstavljeni različiti materijali se koriste čak iu avio industriji. Za posebne radne uslove, kalaj se može zameniti supstancama kao što su titan, silicijum, vanadijum, arsen. Ovo sprečava stvaranje intergranularne korozije.

Materijal na bazi limene bronze ima široku primenu u automobilskoj industriji, kao iu proizvodnji poljoprivrednih mašina. Podnose teška opterećenja. 5-10% kalaja uključenog u leguru pruža povećanu čvrstoću. Olovo i grafit djeluju kao čvrsto mazivo, dok silicijum dioksid ili silicijum povećavaju koeficijent trenja.

Rad u uslovima tečnog podmazivanja

Materijali koji se koriste u suvim sistemima imaju značajan nedostatak. Podložni su brzom trošenju. Kada mast uđe u njih iz obližnjih čvorova, njihova efikasnost naglo opada. Stoga su u posljednje vrijeme materijali dizajnirani za rad u tečnom ulju postali rasprostranjeniji.

Ovakva oprema se nesmetano uključuje, odlikuje se visokimnivo otpornosti na habanje. Lako se hladi i jednostavno zatvara.

U stranoj praksi u posljednje vrijeme raste obim proizvodnje takvog proizvoda kao što je frikcioni materijal na bazi azbesta za kočnice, kvačila i druge mehanizme. Impregniran je smolom. Formulisano sa visokim metalnim lajsnama.

Sinterovani materijali na bazi bakra najčešće se koriste kao medij za podmazivanje. Nemetalne čvrste komponente se uvode u sastav radi poboljšanja karakteristika trenja.

Poboljšajte svojstva

Pre svega, poboljšanje zahteva otpornost na habanje, koju frikcioni materijali imaju. Od toga zavisi ekonomska i operativna izvodljivost predstavljenih komponenti. U ovom slučaju, tehnolozi razvijaju načine za uklanjanje prekomjernog zagrijavanja na površinama koje se trljaju. Da bi to učinili, poboljšavaju svojstva samog frikcionog materijala, dizajn uređaja, a također regulišu uslove rada.

Kada se materijali koriste u uslovima suvog trenja, posebna pažnja se poklanja njihovoj otpornosti na toplotu i otpornosti na oksidaciju. Takve tvari su manje podložne habanju abrazivnog tipa. Ali za podmazane sisteme otpornost na toplotu nije toliko važna. Stoga se više pažnje poklanja njihovoj snazi.

Također, prilikom poboljšanja kvaliteta frikcionih materijala, tehnolozi obraćaju pažnju na njihov stepen oksidacije. Što je manji, to su komponente mehanizama izdržljivije. Drugi pravac je smanjenje poroznosti materijala.

Modernoproizvodnja treba poboljšati dodatne materijale koji se koriste u procesu proizvodnje raznih pokretnih, prijenosnih uređaja. Ovo će zadovoljiti rastuće zahtjeve potrošača i performansi za frikcione materijale.