Trecie materiály: výber, požiadavky

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Moderné výrobné zariadenia majú pomerne zložitý dizajn. Trecie mechanizmy prenášajú pohyb pomocou trecej sily. Môžu to byť spojky, svorky, rozpery a brzdy.

Aby bolo zariadenie odolné a fungovalo bez prestojov, kladú sa na jeho materiály špeciálne požiadavky. Neustále rastú. Veď technika a vybavenie sa neustále zdokonaľuje. Zvyšujú sa ich kapacity, prevádzkové rýchlosti, ako aj zaťaženia. Preto sa v procese ich fungovania používajú rôzne trecie materiály. Spoľahlivosť a životnosť zariadení závisí od ich kvality. V niektorých prípadoch bezpečnosť a životy ľudí závisia od týchto prvkov systému.

Všeobecné charakteristiky

Trecie materiály sú integrálnymi prvkami zostáv a mechanizmov, ktoré majú schopnosť absorbovať mechanickú energiu a rozptýliť ju do okolia. Zároveň by sa všetky konštrukčné prvky nemali rýchlo opotrebovať. Na tento účel majú prezentované materiály určité vlastnosti.

Koeficient trenia trecích materiálovby mal byť stabilný a vysoký. Index odolnosti proti opotrebovaniu musí spĺňať aj prevádzkové požiadavky. Takéto materiály majú dobrú tepelnú odolnosť a nepodliehajú mechanickému namáhaniu.

Aby sa látka, ktorá plní trecie funkcie, neprilepila na pracovné plochy, má dostatočné lepiace vlastnosti. Kombinácia týchto vlastností zabezpečuje normálnu prevádzku zariadení a systémov.

Vlastnosti materiálu

Trecie materiály majú určitý súbor vlastností. Hlavné z nich boli uvedené vyššie. Toto sú kvality služieb. Určujú výkonnostné charakteristiky každej látky.

Všetky prevádzkové charakteristiky však určuje súbor fyzikálno-mechanických a termostatických indikátorov. Tieto parametre sa počas prevádzky materiálu menia. Ale ich limitná hodnota sa berie do úvahy v procese výberu trecej látky.

Vlastnosti sa delia na statické, dynamické a experimentálne ukazovatele. Do prvej skupiny parametrov patrí hranica stlačenia, pevnosti, ohybu a roztiahnutia. Zahŕňa tiež tepelnú kapacitu, tepelnú vodivosť a lineárnu rozťažnosť materiálu.

Ukazovatele určené v dynamických podmienkach zahŕňajú tepelnú stabilitu, tepelnú odolnosť. Koeficient trenia, odolnosť proti opotrebovaniu a stabilita sú stanovené v experimentálnom prostredí.

Druhy materiálov

Trecie materiály brzdových a spojkových systémov sa najčastejšie vyrábajú na báze medi alebo železa. Druhá skupinalátky sa používa v podmienkach zvýšeného zaťaženia, najmä pri suchom trení. Pre stredné a ľahké zaťaženie sa používajú medené materiály. Navyše sú vhodné ako na suché trenie, tak aj na použitie mazacích kvapalín.

V moderných výrobných podmienkach sa široko používajú materiály na báze gumy a živice. Môžu sa použiť aj rôzne plnivá z kovových a nekovových komponentov.

Rozsah aplikácie

Existuje klasifikácia trecích materiálov v závislosti od oblasti ich použitia. Do prvej veľkej skupiny patria prenosové zariadenia. Ide o stredne a málo zaťažené mechanizmy, ktoré fungujú bez mazania.

Ďalej sú trecie materiály brzdového systému, určené pre stredne ťažké a ťažké mechanizmy. Tieto jednotky nie sú mazané.

Tretia skupina zahŕňa látky používané v spojkách stredne ťažkých a ťažkých jednotiek. Obsahujú olej.

Ako samostatná skupina sa rozlišujú aj brzdové materiály obsahujúce tekuté mazivo. Hlavné parametre mechanizmov určujú výber trecích materiálov.

V spojke pôsobí zaťaženie na prvky systému asi 1 s a v brzde - až 30 s. Tento indikátor určuje vlastnosti materiálov uzlov.

Kovové materiály

Ako je uvedené vyššie, hlavnými kovovými trecími materiálmi systému spojky, bŕzd sú železo ameď. Oceľ a liatina sú dnes veľmi populárne.

Sú použiteľné v rôznych mechanizmoch. Napríklad v železničných systémoch sa často používajú trecie materiály pre brzdové čeľuste, ktoré obsahujú liatinu. Nedeformuje sa, ale pri teplotách nad 400 °C prudko stráca svoje kĺzavé vlastnosti.

Nekovové materiály

Trecie materiály pre spojky alebo brzdy sú tiež vyrobené z nekovových látok. Sú vytvorené hlavne na azbestovej báze (živica, guma pôsobí ako spojivo).

Koeficient trenia zostáva pomerne vysoký až do teploty 220 °C. Ak je spojivom živica, materiál je vysoko odolný proti opotrebovaniu. Ale ich koeficient trenia je o niečo nižší v porovnaní s inými podobnými materiálmi. Obľúbeným plastovým materiálom na tejto báze je retinax. Obsahuje fenolformaldehydovú živicu, azbest, baryt a ďalšie zložky. Táto látka je použiteľná pre jednotky a brzdové mechanizmy s náročnými prevádzkovými podmienkami. Svoje kvality si zachováva aj pri zahriatí na 1000 °C. Preto je retinax použiteľný aj v brzdových systémoch lietadiel.

Azbestové materiály sa vyrábajú vytvorením látky s rovnakým názvom. Je impregnovaný asf altom, gumou alebo bakelitom a lisovaný pri vysokých teplotách. Krátke azbestové vlákna môžu tiež tvoriť netkané obklady. Pridávajú malý kovhobliny. Niekedy sa do nich zavádza mosadzný drôt na zvýšenie pevnosti.

Spekané materiály

Predstavuje sa ďalšia škála komponentov systému. Ide o spekané trecie materiály brzdového systému. Že ide o odrodu, bude jasnejšie zo spôsobu ich výroby. Najčastejšie sa vyrábajú na oceľovom základe. V procese zvárania sa s ním spekajú ďalšie zložky, ktoré tvoria kompozíciu. Vopred stlačené polotovary pozostávajúce z práškových zmesí sú vystavené vysokoteplotnému ohrevu.

Takéto materiály sa najčastejšie používajú v silne zaťažených spojkách a brzdových systémoch. Ich vysoký výkon počas prevádzky je určený dvoma skupinami komponentov, ktoré tvoria kompozíciu. Prvé materiály poskytujú dobrý koeficient trenia a odolnosť proti opotrebovaniu, zatiaľ čo druhé poskytujú stabilitu a dostatočnú úroveň priľnavosti.

Materiály na báze ocele pre suché trenie

Výber materiálu pre rôzne systémy je založený na ekonomickej a technickej realizovateľnosti jeho výroby a prevádzky. Pred niekoľkými desaťročiami boli žiadané materiály na báze železa ako FMK-8, MKV-50A a SMK. Trecie materiály pre brzdové doštičky, ktoré fungovali vo vysoko zaťažených systémoch, boli neskôr vyrobené z FMK-11.

MKV-50A je novší dizajn. Používa sa pri výrobe obloženia kotúčových bŕzd. Oproti skupine PMK má výhodu v ukazovateľoch stability,odolnosť proti opotrebovaniu.

V modernej výrobe sa viac rozšírili materiály ako SMK. Majú vysoký obsah mangánu. Zahrnuté sú aj karbid a nitrid bóru, sulfid molybdénu a karbid kremíka.

Materiály na báze bronzu pre suché trenie

Materiály na báze cínového bronzu sa osvedčili v prevodových a brzdových systémoch na rôzne účely. Opotrebujú oveľa menej železných alebo oceľových spojovacích častí ako trecie materiály na báze železa.

Predložená rôznorodosť materiálov sa používa aj v leteckom priemysle. Pre špeciálne prevádzkové podmienky môže byť cín nahradený látkami ako titán, kremík, vanád, arzén. Tým sa zabráni vzniku medzikryštalickej korózie.

Materiály na báze cínového bronzu sú široko používané v automobilovom priemysle, ako aj pri výrobe poľnohospodárskych strojov. Vydržia veľké zaťaženie. 5-10% cínu obsiahnutého v zliatine poskytuje zvýšenú pevnosť. Olovo a grafit pôsobia ako tuhé mazivo, zatiaľ čo oxid kremičitý alebo kremík zvyšujú koeficient trenia.

Prevádzka v podmienkach kvapalného mazania

Materiály používané v suchých systémoch majú značnú nevýhodu. Podliehajú rýchlemu opotrebovaniu. Keď sa do nich dostane tuk z blízkych uzlov, ich účinnosť prudko klesá. Preto sa v poslednom čase rozšírili materiály určené na prácu v tekutom oleji.

Takéto zariadenie sa zapína hladko, vyznačuje sa vysokouúroveň odolnosti proti opotrebovaniu. Ľahko sa ochladzuje a jednoducho tesní.

V zahraničnej praxi v poslednom čase narastajú objemy výroby takého produktu, akým je trecí materiál na báze azbestu pre brzdy, spojky a iné mechanizmy. Je impregnovaný živicou. Formulované s vysoko kovovými výplňovými lištami.

Spekané materiály na báze medi sa najčastejšie používajú ako mazacie médium. Nekovové pevné zložky sú zavedené do kompozície na zlepšenie trecích vlastností.

Zlepšiť vlastnosti

Vylepšenie si v prvom rade vyžaduje odolnosť proti opotrebovaniu, ktorú majú trecie materiály. Od toho závisí ekonomická a prevádzková realizovateľnosť prezentovaných komponentov. V tomto prípade technológovia vyvíjajú spôsoby, ako eliminovať nadmerné zahrievanie na trecích povrchoch. K tomu zlepšujú vlastnosti samotného trecieho materiálu, dizajn zariadenia a tiež regulujú prevádzkové podmienky.

Pri použití materiálov v podmienkach suchého trenia sa osobitná pozornosť venuje ich tepelnej odolnosti a odolnosti voči oxidácii. Takéto látky sú menej náchylné na opotrebenie abrazívneho typu. Ale pre mazané systémy nie je tepelná odolnosť taká dôležitá. Preto sa ich sile venuje väčšia pozornosť.

Pri zlepšovaní kvality trecích materiálov technici venujú pozornosť aj ich stupňu oxidácie. Čím je menší, tým sú komponenty mechanizmov odolnejšie. Ďalším smerom je zníženie pórovitosti materiálu.

Modernévýroba by mala zlepšiť dodatočné materiály používané vo výrobnom procese rôznych pohyblivých, prevodových zariadení. Splní to rastúce požiadavky spotrebiteľov a výkonu na trecie materiály.