Υλικά τριβής: επιλογή, απαιτήσεις

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Ο σύγχρονος εξοπλισμός παραγωγής έχει αρκετά περίπλοκο σχεδιασμό. Οι μηχανισμοί τριβής μεταδίδουν την κίνηση με τη βοήθεια της δύναμης τριβής. Αυτά μπορεί να είναι συμπλέκτες, σφιγκτήρες, διανομείς και φρένα.

Για να είναι ο εξοπλισμός ανθεκτικός, να λειτουργεί χωρίς διακοπές, τίθενται ειδικές απαιτήσεις για τα υλικά του. Αυξάνονται συνεχώς. Άλλωστε, η τεχνολογία και ο εξοπλισμός βελτιώνονται συνεχώς. Οι ικανότητές τους, οι ταχύτητες λειτουργίας, καθώς και τα φορτία τους αυξάνονται. Ως εκ τούτου, στη διαδικασία της λειτουργίας τους, χρησιμοποιούνται διάφορα υλικά τριβής. Η αξιοπιστία και η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού εξαρτάται από την ποιότητά τους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ασφάλεια και η ζωή των ανθρώπων εξαρτώνται από αυτά τα στοιχεία του συστήματος.

Γενικά χαρακτηριστικά

Τα υλικά τριβής είναι αναπόσπαστα στοιχεία συγκροτημάτων και μηχανισμών που έχουν την ικανότητα να απορροφούν τη μηχανική ενέργεια και να τη διαχέουν στο περιβάλλον. Ταυτόχρονα, όλα τα δομικά στοιχεία δεν πρέπει να φθείρονται γρήγορα. Για να γίνει αυτό, τα υλικά που παρουσιάζονται έχουν ορισμένες ιδιότητες.

Συντελεστής τριβής υλικών τριβήςπρέπει να είναι σταθερή και υψηλή. Ο δείκτης αντοχής στη φθορά πρέπει επίσης να ικανοποιεί λειτουργικές απαιτήσεις. Τέτοια υλικά έχουν καλή αντοχή στη θερμότητα και δεν υπόκεινται σε μηχανικές καταπονήσεις.

Για να μην κολλάει η ουσία που εκτελεί λειτουργίες τριβής στις επιφάνειες εργασίας, είναι προικισμένη με επαρκείς ιδιότητες κόλλας. Ο συνδυασμός αυτών των ιδιοτήτων διασφαλίζει την κανονική λειτουργία του εξοπλισμού και των συστημάτων.

Ιδιότητες υλικού

Τα υλικά τριβής έχουν ένα συγκεκριμένο σύνολο ιδιοτήτων. Τα κυριότερα έχουν παρατεθεί παραπάνω. Αυτές είναι ιδιότητες εξυπηρέτησης. Καθορίζουν τα χαρακτηριστικά απόδοσης κάθε ουσίας.

Όμως όλα τα χαρακτηριστικά σέρβις καθορίζονται από ένα σύνολο φυσικομηχανικών και θερμοστατικών δεικτών. Αυτές οι παράμετροι αλλάζουν κατά τη λειτουργία του υλικού. Αλλά η οριακή τους τιμή λαμβάνεται υπόψη στη διαδικασία επιλογής μιας ουσίας τριβής.

Υπάρχει μια διαίρεση των ιδιοτήτων σε στατικούς, δυναμικούς και πειραματικούς δείκτες. Η πρώτη ομάδα παραμέτρων περιλαμβάνει το όριο συμπίεσης, αντοχής, κάμψης και τάνυσης. Περιλαμβάνει επίσης θερμοχωρητικότητα, θερμική αγωγιμότητα και γραμμική διαστολή του υλικού.

Οι δείκτες που προσδιορίζονται σε δυναμικές συνθήκες περιλαμβάνουν θερμική σταθερότητα, αντοχή στη θερμότητα. Ο συντελεστής τριβής, η αντοχή στη φθορά και η σταθερότητα καθορίζονται στο πειραματικό περιβάλλον.

Είδη υλικών

Τα υλικά τριβής των συστημάτων φρένων και συμπλέκτη κατασκευάζονται συνήθως σε βάση χαλκού ή σιδήρου. Δεύτερη ομάδαουσίες χρησιμοποιούνται σε συνθήκες αυξημένου φορτίου, ειδικά με ξηρή τριβή. Τα υλικά χαλκού χρησιμοποιούνται για μεσαία και ελαφριά φορτία. Επιπλέον, είναι κατάλληλα τόσο για ξηρή τριβή όσο και για χρήση λιπαντικών υγρών.

Σε σύγχρονες συνθήκες παραγωγής, τα υλικά με βάση το καουτσούκ και τη ρητίνη χρησιμοποιούνται ευρέως. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν διάφορα πληρωτικά από μεταλλικά και μη μεταλλικά στοιχεία.

Πεδίο εφαρμογής

Υπάρχει ταξινόμηση των υλικών τριβής ανάλογα με την περιοχή εφαρμογής τους. Η πρώτη μεγάλη ομάδα περιλαμβάνει συσκευές μετάδοσης. Αυτοί είναι μηχανισμοί μεσαίου και ελαφρού φορτίου που λειτουργούν χωρίς λίπανση.

Ακολουθούν τα υλικά τριβής του συστήματος πέδησης, σχεδιασμένα για μηχανισμούς μεσαίου και βαρέως τύπου. Αυτές οι μονάδες δεν λιπαίνονται.

Η τρίτη ομάδα περιλαμβάνει ουσίες που χρησιμοποιούνται σε ζεύξεις μονάδων μεσαίου και βαρέως τύπου. Περιέχουν λάδι.

Επίσης, τα υλικά φρένων που περιέχουν υγρό λιπαντικό διακρίνονται επίσης ως ξεχωριστή ομάδα. Οι κύριες παράμετροι των μηχανισμών καθορίζουν την επιλογή των υλικών τριβής.

Στον συμπλέκτη, το φορτίο επιδρά στα στοιχεία του συστήματος για περίπου 1 δευτερόλεπτο και στο φρένο - έως και 30 δευτερόλεπτα. Αυτός ο δείκτης καθορίζει τα χαρακτηριστικά των υλικών των κόμβων.

Μεταλλικά υλικά

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα κύρια μεταλλικά υλικά τριβής του συστήματος συμπλέκτη, τα φρένα είναι σίδηρος καιχαλκός. Ο χάλυβας και ο χυτοσίδηρος είναι πολύ δημοφιλής σήμερα.

Εφαρμόζονται σε διαφορετικούς μηχανισμούς. Για παράδειγμα, τα υλικά τριβής για τα παπούτσια φρένων που περιέχουν χυτοσίδηρο χρησιμοποιούνται συχνά στα σιδηροδρομικά συστήματα. Δεν στραβώνει, αλλά χάνει απότομα τις ιδιότητες ολίσθησης του σε θερμοκρασίες πάνω από 400 °C.

Μη μεταλλικά υλικά

Τα υλικά τριβής για συμπλέκτες ή φρένα κατασκευάζονται επίσης από μη μεταλλικές ουσίες. Δημιουργούνται κυρίως με βάση τον αμίαντο (ρητίνη, καουτσούκ λειτουργούν ως συνδετικά).

Ο συντελεστής τριβής παραμένει αρκετά υψηλός μέχρι τη θερμοκρασία των 220 °C. Εάν το συνδετικό υλικό είναι ρητίνη, το υλικό είναι πολύ ανθεκτικό στη φθορά. Αλλά ο συντελεστής τριβής τους είναι κάπως χαμηλότερος σε σχέση με άλλα παρόμοια υλικά. Ένα δημοφιλές πλαστικό υλικό σε αυτή τη βάση είναι το retinax. Περιέχει ρητίνη φαινόλης-φορμαλδεΰδης, αμίαντο, βαρίτη και άλλα συστατικά. Αυτή η ουσία είναι εφαρμόσιμη για μονάδες και μηχανισμούς πέδησης με σοβαρές συνθήκες λειτουργίας. Διατηρεί τις ιδιότητές του ακόμα και όταν θερμαίνεται στους 1000 °C. Επομένως, το retinax εφαρμόζεται ακόμη και σε συστήματα πέδησης αεροσκαφών.

Τα υλικά αμιάντου παράγονται με τη δημιουργία του ομώνυμου υφάσματος. Εμποτίζεται με άσφαλτο, καουτσούκ ή βακελίτη και πιέζεται σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι κοντές ίνες αμιάντου μπορούν επίσης να σχηματίσουν μη υφασμένες επενδύσεις. Προσθέτουν μικρό μέταλλοροκανίδια. Μερικές φορές εισάγεται σύρμα ορείχαλκου σε αυτά για να αυξηθεί η αντοχή.

Συντηγμένα υλικά

Υπάρχει μια άλλη ποικιλία στοιχείων συστήματος που παρουσιάζεται. Αυτά είναι πυροσυσσωματωμένα υλικά τριβής του συστήματος πέδησης. Το ότι πρόκειται για ποικιλία θα γίνει πιο σαφές από τον τρόπο κατασκευής τους. Τις περισσότερες φορές κατασκευάζονται σε βάση από χάλυβα. Κατά τη διαδικασία της συγκόλλησης, άλλα συστατικά που συνθέτουν τη σύνθεση συντήκονται μαζί της. Τα προσυμπιεσμένα τεμάχια που αποτελούνται από μείγματα σκόνης υποβάλλονται σε θέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία.

Τέτοια υλικά χρησιμοποιούνται συχνότερα σε συμπλέκτες και συστήματα πέδησης με μεγάλο φορτίο. Η υψηλή τους απόδοση κατά τη λειτουργία καθορίζεται από δύο ομάδες συστατικών που συνθέτουν τη σύνθεση. Τα πρώτα υλικά παρέχουν καλό συντελεστή τριβής και αντοχής στη φθορά, ενώ τα δεύτερα παρέχουν σταθερότητα και επαρκές επίπεδο πρόσφυσης.

Υλικά με βάση τον χάλυβα για ξηρή τριβή

Η επιλογή υλικού για διάφορα συστήματα βασίζεται στην οικονομική και τεχνική σκοπιμότητα της κατασκευής και λειτουργίας του. Πριν από αρκετές δεκαετίες, τα υλικά με βάση το σίδηρο όπως τα FMK-8, MKV-50A και SMK ήταν σε ζήτηση. Τα υλικά τριβής για τακάκια φρένων που λειτουργούσαν σε συστήματα με μεγάλο φορτίο κατασκευάστηκαν αργότερα από FMK-11.

Το MKV-50A είναι νεότερο σχέδιο. Χρησιμοποιείται στην κατασκευή επενδύσεων για δισκόφρενα. Έχει πλεονέκτημα έναντι του ομίλου PMK όσον αφορά τους δείκτες σταθερότητας,αντοχή στη φθορά.

Στη σύγχρονη παραγωγή, υλικά όπως το SMK έχουν γίνει πιο διαδεδομένα. Έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε μαγγάνιο. Περιλαμβάνονται επίσης καρβίδιο και νιτρίδιο βορίου, δισουλφίδιο μολυβδαινίου και καρβίδιο πυριτίου.

Υλικά με βάση μπρούτζο για ξηρή τριβή

Τα υλικά με βάση τον μπρούτζο κασσίτερο έχουν αποδειχθεί καλά στα συστήματα μετάδοσης και πέδησης για διάφορους σκοπούς. Φορούν πολύ λιγότερο σίδηρο ή χάλυβα που ταιριάζουν με υλικά τριβής με βάση το σίδηρο.

Η παρουσιαζόμενη ποικιλία υλικών χρησιμοποιείται ακόμη και στην αεροπορική βιομηχανία. Για ειδικές συνθήκες λειτουργίας, ο κασσίτερος μπορεί να αντικατασταθεί από ουσίες όπως τιτάνιο, πυρίτιο, βανάδιο, αρσενικό. Αυτό αποτρέπει το σχηματισμό διακοκκώδους διάβρωσης.

Υλικά με βάση τον μπρούτζο κασσίτερου χρησιμοποιούνται ευρέως στην αυτοκινητοβιομηχανία, καθώς και στην κατασκευή γεωργικών μηχανημάτων. Αντέχουν βαριά φορτία. Ο κασσίτερος 5-10% που περιλαμβάνεται στο κράμα παρέχει αυξημένη αντοχή. Ο μόλυβδος και ο γραφίτης λειτουργούν ως στερεό λιπαντικό, ενώ το διοξείδιο του πυριτίου ή το πυρίτιο αυξάνουν τον συντελεστή τριβής.

Λειτουργία σε συνθήκες υγρής λίπανσης

Τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε ξηρά συστήματα έχουν ένα σημαντικό μειονέκτημα. Υπόκεινται σε γρήγορη φθορά. Όταν το γράσο εισέρχεται σε αυτούς από κοντινούς κόμβους, η απόδοσή τους μειώνεται απότομα. Ως εκ τούτου, πρόσφατα, τα υλικά που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε υγρό λάδι έχουν γίνει πιο διαδεδομένα.

Τέτοιος εξοπλισμός ανάβει ομαλά, χαρακτηρίζεται από υψηλήεπίπεδο αντίστασης στη φθορά. Ψύχεται εύκολα και απλά σφραγίζει.

Στην ξένη πρακτική, οι όγκοι παραγωγής ενός τέτοιου προϊόντος όπως το υλικό τριβής με βάση τον αμίαντο για φρένα, συμπλέκτες και άλλους μηχανισμούς αυξάνονται πρόσφατα. Είναι εμποτισμένο με ρητίνη. Σχεδιασμένο με καλούπια υψηλής μεταλλικής πλήρωσης.

Συντηγμένα υλικά με βάση τον χαλκό χρησιμοποιούνται συχνότερα για το λιπαντικό μέσο. Στη σύνθεση εισάγονται μη μεταλλικά στερεά συστατικά για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών τριβής.

Βελτίωση ιδιοτήτων

Πρώτα από όλα, η βελτίωση απαιτεί αντοχή στη φθορά, την οποία έχουν τα υλικά τριβής. Η οικονομική και λειτουργική σκοπιμότητα των παρουσιαζόμενων στοιχείων εξαρτάται από αυτό. Σε αυτή την περίπτωση, οι τεχνολόγοι αναπτύσσουν τρόπους για την εξάλειψη της υπερβολικής θέρμανσης σε επιφάνειες τριβής. Για να γίνει αυτό, βελτιώνουν τις ιδιότητες του ίδιου του υλικού τριβής, τον σχεδιασμό της συσκευής και επίσης ρυθμίζουν τις συνθήκες λειτουργίας.

Όταν τα υλικά χρησιμοποιούνται σε συνθήκες ξηρής τριβής, δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην αντοχή τους στη θερμότητα και στην οξείδωση. Τέτοιες ουσίες είναι λιγότερο επιρρεπείς στη φθορά λειαντικού τύπου. Αλλά για τα λιπαντικά συστήματα, η αντίσταση στη θερμότητα δεν είναι τόσο σημαντική. Επομένως, δίνεται μεγαλύτερη προσοχή στη δύναμή τους.

Επίσης, όταν βελτιώνουν την ποιότητα των υλικών τριβής, οι τεχνολόγοι δίνουν προσοχή στον βαθμό οξείδωσής τους. Όσο μικρότερο είναι, τόσο πιο ανθεκτικά είναι τα εξαρτήματα των μηχανισμών. Μια άλλη κατεύθυνση είναι η μείωση του πορώδους του υλικού.

Μοντέρνοη παραγωγή θα πρέπει να βελτιώσει τα πρόσθετα υλικά που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία κατασκευής διαφόρων κινητών συσκευών μετάδοσης. Αυτό θα καλύψει τις αυξανόμενες απαιτήσεις καταναλωτών και απόδοσης για υλικά τριβής.