Kitkamateriaalit: valinta, vaatimukset

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Nykyaikaiset tuotantolaitteet ovat rakenteeltaan melko monimutkaisia. Kitkamekanismit välittävät liikettä kitkavoiman avulla. Näitä voivat olla kytkimet, puristimet, levittimet ja jarrut.

Jotta laite olisi kestävä ja toimisi ilman seisokkeja, sen materiaaleille asetetaan erityisiä vaatimuksia. Ne kasvavat jatkuvasti. Loppujen lopuksi tekniikkaa ja laitteita parannetaan jatkuvasti. Niiden kapasiteetit, käyttönopeudet ja kuormitukset kasvavat. Siksi niiden toimintaprosessissa käytetään erilaisia kitkamateriaaleja. Laitteiden luotettavuus ja kestävyys riippuvat niiden laadusta. Joissakin tapauksissa ihmisten turvallisuus ja elämä riippuvat näistä järjestelmän osista.

Yleiset ominaisuudet

Kitkamateriaalit ovat kokoonpanojen ja mekanismien olennaisia osia, jotka pystyvät absorboimaan mekaanista energiaa ja hajottamaan sitä ympäristöön. Samanaikaisesti kaikkien rakenneosien ei pitäisi kulua nopeasti. Tätä varten esitetyillä materiaaleilla on tiettyjä ominaisuuksia.

Kitkamateriaalien kitkakerroinsen tulee olla vakaa ja korkea. Kulutuskestävyysindeksin tulee myös täyttää käyttövaatimukset. Tällaisilla materiaaleilla on hyvä lämmönkestävyys, eivätkä ne ole alttiina mekaaniselle rasitukselle.

Jotta kitkatoimintoja suorittava aine ei tartu työpintoihin, sillä on riittävät tartuntaominaisuudet. Näiden ominaisuuksien yhdistelmä varmistaa laitteiden ja järjestelmien normaalin toiminnan.

Materiaalin ominaisuudet

Kitkamateriaaleilla on tietty joukko ominaisuuksia. Tärkeimmät niistä on lueteltu edellä. Nämä ovat palveluominaisuuksia. Ne määrittävät kunkin aineen suorituskykyominaisuudet.

Mutta kaikki huolto-ominaisuudet määräytyvät fysikaalis-mekaanisten ja termostaattisten ilmaisimien avulla. Nämä parametrit muuttuvat materiaalin käytön aikana. Mutta niiden raja-arvo otetaan huomioon kitka-aineen valinnassa.

Ominaisuudet on jaettu staattisiin, dynaamisiin ja kokeellisiin indikaattoreihin. Ensimmäinen parametriryhmä sisältää puristusrajan, lujuuden, taivutuksen ja venytyksen. Se sisältää myös materiaalin lämpökapasiteetin, lämmönjohtavuuden ja lineaarisen laajenemisen.

Dynaamisissa olosuhteissa määritettyjä indikaattoreita ovat lämpöstabiilisuus, lämmönkestävyys. Kitkakerroin, kulutuskestävyys ja vakaus määritetään koeympäristössä.

Materiaalityypit

Jarru- ja kytkinjärjestelmien kitkamateriaalit valmistetaan useimmiten kupari- tai rautapohjaisista. Toinen ryhmäaineita käytetään lisääntyneen kuormituksen olosuhteissa, erityisesti kuivakitkalla. Kuparimateriaaleja käytetään keskisuurille ja kevyille kuormille. Lisäksi ne sopivat sekä kuivakitkaan että voitelunesteiden käyttöön.

Nykyaikaisissa tuotantoolosuhteissa kumi- ja hartsipohjaisia materiaaleja käytetään laaj alti. Myös erilaisia täyteaineita metallisista ja ei-metallisista komponenteista voidaan käyttää.

Soveltamisala

Kitkamateriaalit luokitellaan niiden käyttöalueen mukaan. Ensimmäinen suuri ryhmä sisältää lähetyslaitteet. Nämä ovat keski- ja kevyitä mekanismeja, jotka toimivat ilman voitelua.

Seuraavaksi tulevat jarrujärjestelmän kitkamateriaalit, jotka on suunniteltu keskiraskaita ja raskaita mekanismeja varten. Näitä yksiköitä ei ole voideltu.

Kolmanteen ryhmään kuuluvat aineet, joita käytetään keskisuurten ja raskaiden yksiköiden kytkimissä. Ne sisältävät öljyä.

Lisäksi nestemäistä voiteluainetta sisältävät jarrumateriaalit erotetaan omana ryhmänä. Mekanismien pääparametrit määräävät kitkamateriaalien valinnan.

Kytkimessä kuormitus vaikuttaa järjestelmän elementteihin noin 1 sekunnin ajan ja jarrussa - jopa 30 s. Tämä indikaattori määrittää solmujen materiaalien ominaisuudet.

Metallimateriaalit

Kuten edellä mainittiin, kytkinjärjestelmän, jarrujen tärkeimmät metalliset kitkamateriaalit ovat rautaa jakupari. Teräs ja valurauta ovat erittäin suosittuja nykyään.

Ne soveltuvat erilaisiin mekanismeihin. Esimerkiksi jarrukenkien kitkamateriaaleja, jotka sisältävät valurautaa, käytetään usein rautatiejärjestelmissä. Se ei väänny, mutta menettää liukuvansa jyrkästi yli 400 °C:n lämpötiloissa.

Ei-metalliset materiaalit

Kytkimien tai jarrujen kitkamateriaalit valmistetaan myös ei-metallisista aineista. Ne valmistetaan pääasiassa asbestipohj alta (hartsi, kumi toimivat sideaineina).

Kitkakerroin pysyy melko korkeana 220 °C:n lämpötilaan asti. Jos sideaine on hartsi, materiaali on erittäin kulutusta kestävä. Mutta niiden kitkakerroin on jonkin verran pienempi verrattuna muihin vastaaviin materiaaleihin. Suosittu muovimateriaali tällä perusteella on retinax. Se sisältää fenoli-formaldehydihartsia, asbestia, bariittia ja muita komponentteja. Tämä aine soveltuu yksiköihin ja jarrumekanismeihin, joissa on vaikeita käyttöolosuhteita. Se säilyttää ominaisuutensa jopa 1000 °C:een kuumennettaessa. Siksi retinaxia voidaan soveltaa jopa lentokoneen jarrujärjestelmiin.

Asbestimateriaalit valmistetaan luomalla samanniminen kangas. Se on kyllästetty asf altilla, kumilla tai bakeliitilla ja puristettu korkeissa lämpötiloissa. Lyhyet asbestikuidut voivat myös muodostaa kuitukangasvuorauksia. Ne lisäävät pientä metallialastut. Joskus niihin viedään messinkilankaa lujuuden lisäämiseksi.

Sintratut materiaalit

On olemassa toinen valikoima järjestelmäkomponentteja. Nämä ovat jarrujärjestelmän sintrattuja kitkamateriaaleja. Se, että tämä on lajike, tulee selvemmäksi niiden valmistustavasta. Ne valmistetaan useimmiten teräspohj alta. Hitsausprosessissa muut koostumuksen muodostavat komponentit sintrataan sen kanssa. Esipuristetut aihiot, jotka koostuvat jauheseoksista, altistetaan kuumennukselle korkeassa lämpötilassa.

Tällaisia materiaaleja käytetään useimmiten raskaasti kuormitetuissa kytkimissä ja jarrujärjestelmissä. Niiden korkea suorituskyky käytön aikana määräytyy kahdella komponenttiryhmällä, jotka muodostavat koostumuksen. Ensin mainitut materiaalit tarjoavat hyvän kitkakertoimen ja kulutuskestävyyden, kun taas jälkimmäiset tarjoavat vakauden ja riittävän tartuntatason.

Teräspohjaiset materiaalit kuivakitkaan

Materiaalin valinta eri järjestelmiin perustuu sen valmistuksen ja toiminnan taloudelliseen ja tekniseen toteutettavuuteen. Useita vuosikymmeniä sitten rautapohjaiset materiaalit, kuten FMK-8, MKV-50A ja SMK, olivat kysyttyjä. Raskaasti kuormitetuissa järjestelmissä toimivia jarrupalojen kitkamateriaaleja valmistettiin myöhemmin FMK-11:stä.

MKV-50A on uudempi malli. Sitä käytetään levyjarrujen päällysteiden valmistukseen. Sillä on etu PMK-ryhmään verrattuna vakausindikaattoreiden suhteen,kulutuskestävyys.

Nykyaikaisessa tuotannossa materiaalit, kuten SMK, ovat yleistyneet. Niissä on korkea mangaanipitoisuus. Mukana ovat myös boorikarbidi ja -nitridi, molybdeenidisulfidi ja piikarbidi.

Pronssipohjaiset materiaalit kuivakitkaan

Tinapronssipohjaiset materiaalit ovat osoittautuneet hyvin voimansiirto- ja jarrujärjestelmissä eri tarkoituksiin. Ne kuluttavat paljon vähemmän rauta- tai teräsliitososia kuin rautapohjaiset kitkamateriaalit.

Esitettyä materiaalivalikoimaa käytetään jopa lentoteollisuudessa. Erityisissä käyttöolosuhteissa tina voidaan korvata aineilla, kuten titaanilla, piillä, vanadiinilla, arseenilla. Tämä estää rakeiden välisen korroosion muodostumisen.

Tinapronssiin perustuvia materiaaleja käytetään laaj alti autoteollisuudessa sekä maatalouskoneiden valmistuksessa. Ne kestävät raskaita kuormia. Seoksen sisältämä 5-10 % tina lisää lujuutta. Lyijy ja grafiitti toimivat kiinteänä voiteluaineena, kun taas piidioksidi tai pii lisää kitkakerrointa.

Käyttö nestevoiteluolosuhteissa

Kuivissa järjestelmissä käytetyillä materiaaleilla on merkittävä haitta. Ne ovat alttiina nopealle kulumiselle. Kun rasvaa pääsee niihin läheisistä solmuista, niiden tehokkuus laskee jyrkästi. Siksi viime aikoina nestemäisessä öljyssä toimiviksi suunnitellut materiaalit ovat yleistyneet.

Tällainen laite käynnistyy tasaisesti, sille on ominaista korkeakulutuskestävyystaso. Se jäähtyy helposti ja tiivistyy yksinkertaisesti.

Ulkomaisessa käytännössä jarrujen, kytkimien ja muiden mekanismien asbestipohjaisen kitkamateriaalin tuotantomäärät ovat viime aikoina kasvaneet. Se on kyllästetty hartsilla. Muotoiltu korkean metallin täyteainelistalla.

Voiteluaineena käytetään useimmiten kuparipohjaisia sintrattuja materiaaleja. Ei-metallisia kiinteitä komponentteja lisätään koostumukseen kitkaominaisuuksien parantamiseksi.

Paranna ominaisuuksia

Ensinnäkin parantaminen vaatii kulutuskestävyyttä, joka kitkamateriaaleissa on. Esitettyjen komponenttien taloudellinen ja toiminnallinen kannattavuus riippuu tästä. Tässä tapauksessa teknikot kehittävät tapoja poistaa liiallinen kuumennus hankauspinnoilta. Tätä varten ne parantavat itse kitkamateriaalin ominaisuuksia, laitteen rakennetta ja säätelevät myös käyttöolosuhteita.

Käytettäessä materiaaleja kuivakitka-olosuhteissa, niiden lämmönkestävyyteen ja hapettumisenkestävyyteen kiinnitetään erityistä huomiota. Tällaiset aineet ovat vähemmän herkkiä hankaavalle kulumiselle. Mutta voideltuissa järjestelmissä lämmönkestävyys ei ole niin tärkeää. Siksi niiden vahvuuteen kiinnitetään enemmän huomiota.

Lisäksi kitkamateriaalien laatua parantaessaan teknikot kiinnittävät huomiota niiden hapetusasteeseen. Mitä pienempi se on, sitä kestävämpiä mekanismien osat ovat. Toinen suunta on vähentää materiaalin huokoisuutta.

Modernituotannon tulisi parantaa erilaisten liikkuvien, voimansiirtolaitteiden valmistusprosessissa käytettyjä lisämateriaaleja. Tämä täyttää kitkamateriaalien kasvavat kuluttaja- ja suorituskykyvaatimukset.