автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Оптимизация технологического процесса приклеивания фрикционных накладок при ремонте тормозных колодок сельскохозяйственной техники

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОШШЕНЕРШЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. ГОРЯЧКИНА

РГБ ОД

3 5 вне 1938

На правах рукописи

ШДАШЕВ ДЯАЗИЛ САЙДУЛЛАЕЕИЧ

ОПТИЫИЗАЩ1Я ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРИКЛЕИВАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ НАКЛАДОК ПРИ РЕМОНТЕ Т0РИС8НЫХ КОЛОДОК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт

сельскохозяйственный техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена на кафедре ремонта и надежности маптн Московского государственного агроинженерного университета имени В.П.Горячкина.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Курчаткин В.В.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

академик МО РФ, доктор технических наук, профессор Некрасов С.С.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Голубев И.Г.

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский

институт технологии упрочнения, восстановления и изготовления деталей (ЕНИИТУНЙД "Ремдегаль").

Защита состоится "января 1998 г. в /¿Г часов на заседании диссертационного совета К 120.12.03. при Московском государственном агроинженерном университете имени В.П. Горячкина.

С диссертацией мо>гно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух ' экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 127550, Москва, ул. Тимерязез-екая, д. 58, МГАУ. Ученый Совет.

Автореферат разослан " " 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат экономических наук, '

профессор ' ' Осинов В.И.

ОБЩАЯ ХАРАТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Безотказная и долговечная работа современных машин п механизмов невозможна без тормозных устройств, оснащения износостойкими фрикционными материалами.

Фрикционные накладки к сопрягаемой металлической детали крепят механическим способом, приклеиванием, приформованием. Наиболее расп-заспространен способ механического .крепления фрикционных накладок.

Однако механическое крепление имеет ряд существенных недостатков: невозможность полезного использования значительной толщины фрикционного материала (до 50 %), потребность в дефицитных цветных металлах (медь, латунь, алюминий), снижение на 4...7 % полезной пло-нади трушихся поверхностей, создание концентраторов напряжений, способствующих возникновению трещин е накладках и их отрыву, концентрация абразива в углублениях, в результате чего наблюдается неровно-мерный износ накладок и царапание барабана или диска.

Практически всех этих недостатков лишен способ крепления фрикционных накладок приклеиванием к сопрягаемой металлической детали. Срсме того, этот способ имеет следующие достоинства: увеличивается ресурс тормозных колодок на 20...20 %, устраняется вероятность воз-шкновенкя вибраций и микротрещин, исключается ряд трудоемких техно-хогических операций, связанных с процессом клепки.

В настоящее время приклеиванием крепят фрикционные накладки большинства легковых автомобилей. Не применяется приклеивание фрикционных накладок при изготовлении и ремонте тормозных колодок грузо-зых автомобилей и тракторов.

Широкому внедрению способа крепления фрикционных накладок тормозных колодок приклеиванием в ремонтное производство мешает много 1ротиворечивых рекомендаций по выбору марок клеез и режимов склеива-1ия, недостаточное исследование свойств новых клеющих и фрикционных материалов, отсуствие технологии приклеивания при ремонте машин.

Цель работы. Разработка технонологического процесса приклеивания фрикционных накладок теплостойкими клеями при ремонте тормозных ко-юдок аьтомоболей и тракторов.

Объект исследования. Клеевые соединения, на основе теплостойких шеев ВС-ЮТ и БФТ-52, тормозных колодок из стали 20, ковкого чугуна £435-10 и алюминиевого сплава АЛ-10В с асбофрикционными материалами ПМБ, 6КБ-58, Т-167.

Общая методика кееладоааний содержит: анализ фрикционных мате->иалов, кдеев и способов крепления фрикционных накладок тормозных

колодок; теоретические основы применения теплостойких клеев для крепления фрикгционных накладок тормозных колодок; оптимизацию технологических режимов приклеивания - подготовку поверхности, количества нанесенных слоев и времени открытой вццэржкн кззкдсго слоя клея, давления и термообработки клеевых соединении; экспериментальные иссле-догаккя тгплостойко??!:. водо-, мазло-, бонгогтойкоетп и старения клеевых соединений; внедрение и технико-экономическую эффективность технологического процесса приклеивания фрикционных наклздок тепло-сг-ойкикк кзбяш! Б0-10Т к КЛ-52 зри ремонте тормозных колодок.

Научная новизна. На основе теоретических и экспериментальных исследований оптимизированы режимы технологического процесса приклеивания фрикционных накладок теплостойкими клеями. Экспериментально определено влияние повышенных температур, старения, окружэюврй среды на прочность клеевых соединений. Теоретически обоснована и экспериментально подвержена возможность использования теплостойких клеев БС-10Т и БФТ-Е2 для приклеивания фрикционных накладок при ремонте тормозных колодок автомобилей и тракторов.

Практическая ценность работы. Разработан технологический процесс приклеивания фрикционных накладок теплостойкими клеями при ремонте тормозных колодок сельскохозяйственной техники.

Реализация результатов исследований. Технологический процесс: приклеивания фоищис-нныг. накладок тормозных колодок внедрен в АООТ "Лгрошшсеракс" Самаркандской области.

Апробация. Осневные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на:

- научной конференции прсфеооорско-преподорательекого состава Самаркандского сельскохозяйственного института, г.Самарканд,1396 г.;

- научной конференции профессорско-преподовательского состава, научных работников и аспирантов МГАУ имени В.П.Горячкина, 1996 г.;

- научной конференции по итогам научно-исследовательских работ РГАЗУ, г.Балашиха, Ыосксвская обл., 1397 г.;

- научно-практической конференции "Восетанавдение и упрочнение деталей - современный эффективный способ повышения надежности машин", ЕРДЭ, г. Ь'оеква, 1997 г.

- заседании кафедры ремонта и надежности малин им. 5.П.Горячена, 1997 г.

Публикации. По результатам выполненной работы опубликовано 3 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений.

Изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 16 таблиц, библиографию из 102 наименований и 13 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Состояние вопроса и задачи исследований

В тормозах автомобилей и тракторов нашли широкое применение ас-бофрикционные материалы. Главным компонентом таких материалов является хриао-тол-асбест, обладающий высокой теплостойкостью и коэффициентом трения. Связующими асбофрикционных материалов являются каучуки и смолы, а также их комбинации. На основе каучукового связующего промышленность выпускает фрикционные материалы АГ-1Б, Т-167, 6КФ-58, 3-2, 42-875, на основе смоляного - 40Б-1-10, ЛАТ-1 и комбинированного - 1-43, 2-339. Наибольшее распространение в тормозах автомобилей получили фрикционные материалы на основе каучукого связующего.

Тормозные колодки автомобилей и тракторов изготавливают из сталей 08кп, 10, 15, 20, ковкого чугуна КЧ35-10 и алюминиевого сплава АЛ-10В.

Механическое крепление фрикционных накладок осуществляют заклепками, болтами, винтами. Заклепки обеспечивают более полное прилегание и надежное крепление накладки к сопрягаемой детали. В случае крепления болтами имеется вероятность развинчивания болтового соединения. Слишком сильное затягивание болтового соединения может создать в накладке напряжения, приводящие к ее разрушению.

Практически всех недостатков, присущих механическому креплению и отмеченных Еыше, лишен способ крепления фрикционных накладок приклеиванием.

В настоящее время применяются различные технологии приклеивания накладок, зависящие от марки клея, типа фрикционного материала и размеров накладок, однако схема технологического процесса во всех случаях почти одинакова.

Клей для приклеивания фрикционных накладок должен обеспечивать прочность их крепления при нагреве и охлаждении в пределах температур тормозных барабанов и дисков в условиях эксплуатации, а также обладать достаточной всдо- и маслостонкостью.

В настоящее время химическая промышленность выпускает значительное количество клеев с разнообразными физико-механическими свойствами. В зависимости от теплостойкости клеи подразделяют на: клеи невысокой теплостойкости, выдерживающие длительное воздействие нагрева

до 60...100°С (ЕФ-2, ЗД-16, ЭД-20); клеи средней теплостойкости, работоспособные до 120...150°С (ЕК-1, ВК-9, BK-32-3M, К-300, УГ-7 УГ-9, УГ-11, AII-б, АН-6Б, АН-6К, АН-104); клеи теплостойкие, выдерживающие нагрев до 180. ..350°С (ВС-101, ВС-350, БФТ-52); клеи высо-котеплосгойкие, работоспособные при кратковременном воздействии нагрева до температуры 1000°С (ВК-2, ВК-8, ВК-10, ВК-15, ВК-20).

Анализ физико-механических свойств клеев показывает, что наиболее целесообразно при ремонте тормозных колодок использовать теплостойкие клеи ВС-10Т и БФТ-52, которые обеспечивают требуемую дш накладок тормозных колодок прочность и теплостойкость, имеют боле* высокие технологические свойства и низкую цену.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

- теоретически обосновать возможность применения теплостойки: клеев для крепления фрикционных накладок тормозных колодок;

- исследовать прочностные свойства клеевых соединений в зависимости от способа подготовки поверхностей перед склеиванием, количества наносимых слоев клан, давления, температуры и времени термообработки;

- оптимизировать режимы технологического процесса склеивания;

- разработать технологию приклеивания фрикционных накладок пр; ремонте тормозных колодок сельскохозяйственной техники;

- исследовать влияние окружающей среды и старения на прочностни свойства клеевых соединений;

- внедрить результаты исследован™ на ремонтных предприятия: сельского хозяйства и определить экономическую эффективность внедрения технологического процесса.

2. Теоретические основы применения теплостойких клеев для крепления фрикционных накладок тормозных колодок

Долговечность фрикционных накладок, приклеенных теплостойким: клеями к тормозных колодкам, зависит от нагрузки, температуры и воздействия на них в процессе эксплуатации окружающей среды.

Клеевые соединения фрикционных накладок и тормозных колодо: должны обладать еысокой теплостойкостью и достаточной прочностью i воздействиям сдвигающих усилий.

Фрикционная накладка в тормозном механизме нагружена нормально: и тангенциальной силой трения. Последняя стремится сдвинуть фрикционную накладку.

Колодка 1 (рисунок 1) с фрикционной накладкой 3, закрепленная

клеевым соединением 4, прижимаются к тормозному барабану 2 силой Р. Ось координат XX проведем через центры вращения тормозного барабана и опоры колодки. Выделим элементарную площадку на фрикционной накладке под углом а к оси XX.

На эту площадку будет действовать нормальная сила ЯН и сила трения сЗГт.

сШ - ч-Вн'Чз-с!« , (1)

где ч - давление на элементарную площадку, МПа; Вн - ширина накладки, м; чй - радиус тормозного барабана, м; за - центральный угол элементарной площадки, рад.

<1РТ - Г-<ЗЛ, (2)

где йГ - тангенциальная сила трения, Н; Г - коэффициент трения.

{? - \> М2 + - N |/ 1 + где й - равнодействующая сила, Н.

2

(3)

Рис. 1. Схема колодочного тормоза.

V1'.

В табл. приведены рассчитанные по формулам 2 и 3 Значения сил ¡?,

Рт и напряжения сдвига хсл, действующе на накладки тормозных колодок автомобилей и трактороЕ.

Тормозные устройства рассчитываются на теплостойкость и долговечность с использованием инженерных методов расчета фрикционных пар и процессов торможения, разработанных на осноЕе уравнений тепловой динамики трения.

Средняя температура поверхности трения при однократном торможе-

кпи

йт . г.1 'фуу ' ^т, п 1

8Ср('ь) - - ^- % + ?ец-Ху ~

3

2-тц ю 1

--£ - ехр (- яЕ-П1г*Ро1*т)], (4)

К2 П1-1 П1К где йг . г, 1 - коэффициент распределения теплового погона;

- коэффициент, учитывающий эффективный объем, участвующий в поглощении теплоты; «?т.п - полная работа трения, Дж; Д,; - -толщина элемента пары трения, м; г;; - временной фактор мощности. Вт-с; гс.; - число Фурье:

х>Лт - временной фактор работы трения, Лж-с; П1 - число членов ряда;, т - - относительной время;

каг - номинальная площадь трения, мЕ; А, - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С). Максимальная температура поверхности трения при однократном торможении

вкиах " ВсрС-0 + ввоя. (5)

где Ввоп - температура вспышки, возникающая при соударении ннкронеровностей сопряженных поверхностей трения

1,72 - йгг/г' • ? • Ръ • уъ • Ак • аг

8ВСП--1 (6)

Аг С4-^1-СЗ=21/2 + (Я-аг^)1^ где 1, гь.чь ~ текущие значения коэффициента трения, давления (Па) и скорости (м/с); Ак и Аг - контурная и фактическая площади контакта, мг; с!г - диаметр среднего фактического пятна контакта, м. Установившаяся объемная температура пары трения после п -го торможения

Ят.ПХ'^т.п

0О6.У--El - exp (- hi-toxj,)]-1, (7)

Rli -Сj

где nij - масса теплопоглошающего элемента, кг; cl - удельная теплоемкость, Дж/(кг-°С); ru - число последовательных торможений; hj - коэффициент режима охлаждения; toxji - продолжительность охлаждения, с. Рассчитанные по формулам (5) и (7) максимальные на поверхности трения B^gv и установившиеся объемные 80й.у температуры торможения приведены в табл.

Таблица

СИЛОВЫЕ И ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ НА ФРИКЦИОННЫЕ НАКЛАДКИ ПРИ ТОРМОЖЕНИИ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ.

1 1 Марка автомобиля Марка I 1Равно- Сдвига Сдви- Максималь -i Объемная|

|и трактора фрикцион 1дейст- ющая гающие ная темпе темпера-|

ной нак- ¡вующая сила напря- ратура по ра пары ¡

ладки ¡сила R, трения жения верхности трения I

! н ! i FT, H "Сед, Ш1а трения 0inax i °С воз.у> 1 °С 1

I3A3-1102, 1105 6КФ-32 1 12834,7 1267,7 0,10 225 155 1

¡BA3-2101...2109 Т-167 ¡2847,7 1273,6 0,10 230 156 ¡

1 АЗЛК-2140, i i

1 АЗЖ-2141,ИЖ-412 3-2 ¡2844,6 1272,2 0,10 228 152 i

1 ГАЗ-24, ГАЗ-ЗЮ2 АГ-1Б ¡3082,2 1378,4 0,11 223 153 1

1 УАЗ-452, УАЗ-469 6КФ-58 |185б,8 1089,6 0,09 212 143 ¡

¡PA3-53A, ГАЗ-66 2-339 ¡7837,9 2910,9 0.19 285 178 ¡

¡ЗИЛ-130, ЗКЛ-131 42-975 ¡12999,6 5813,6 0,32 294 195 1

1Урал-375 5КХ-1 ¡8854,9 4037,5 0,29 281 178 !

¡КамАЗ-5320, 5410 1-43 ¡19684,9 8356,2 0,46 297 196 )

1Т-28Х4 ЛАТ-1 ¡7585,0 2817,4 0,14 200 142 1

1Т-40,Т-40М,Т-40А 40Б-1-10!7В38,6 2836,9 0,14 207 145 !

¡MT3-80, МТЗ-82 АГ-1В ¡9422,6 4213,9 0,18 202 142 j

1К-700, К-701, 1

¡T-150K i БКФ-Б1 ¡19224,1 ! 7139,6 0,36 257 150 1 i

- 8 -

3. Методика экспериментальных исследований

Безотказность фрккционных накладок, тормозных колодок, приклеенных теплостойкими клеям::, зависит от технологических режимов склеивания. Основными технологическими режимами склеивания теплостойкими клеями яеляктся: способ подготовки поЕерхнсс-тн, количестве нанос-злы; слоев, время открытой выдержки, давление, температура и время термообработки.

В работе исследовали клеевые соединения, полученные с использованием теплостойких клеев ВС-10Т и БФТ-52. В качестве материале! тормозных колодок использовали алюминиевый сплав АЛ-10В, сталь 20 у ковкий чугун КЧ35-10. Фрикционными материалами служили Т-167, АГ-11 к 6КФ-58.

Влияние подготовки поверхностей на прочность клеевых соединение исследовали яэ металлических образцах, обработанных на шлифовальное станке, пескоструйной и гидропескоструйной установках или шлифовальной шкуркой.

Для определения количества нанесенных слоев ка прочность клеевых соединений на образцы наносили от одного до пяти слоев клея ВО-101 или БФТ-52.

При определении оптимального времени открытой выдержки каждьи-слой клея ВС-10Т просушивали при комнатной температуре, а слой кле* БФТ-52 при температуре 7-5сС в течение 10. ..80 мин.

Давление на образцы создавали рычажным прессом. Требуемую нагрузку на рычаг пресса Р (Н) вычисляли по формуле

Ра-Р-11

Р - - , (7)

1-2

где Рз - заданное давление, Па;

Р - площадь склеивания, ммЕ;

1} к 12 - длина малого и большого плеча рычага пресса, мм.

Давление на образцы при использовании клея ЕС-ЮТ создавали оз 0,025 до 0,125 Шв с интервалом 0,025 МПа, а при гюпельгованни клег БФТ-52 от 0,5 до 2,5 Ша с интервалом 0,5 МПа.

Прочности клеевых соединений определяли ка разрывной м&лшнь

РМП-500. Разрушающие напряжения при сдвиге рассчитывали по формуле

р

"С--, (8)

Г

I

где X - разрушавшие напряжения при сдвиге, МПа;

- 9 -

Р - разрушающая нагрузка, Н;

F - площадь склеивания, мм2.

Оптимизацию режима термообработки клеевых соединений на основе клеев ЕС-ЮТ и БФТ-52 проводили с применением многофакторного эксперимента по оптимальному композиционному плану Вг и компьютерной системы STATGRAPHIC3 Plus for Windows.

Клей для приклеивания фрикционных накладок должен обеспечивать прочность их крепления при нагреве и охлаждении, а также обладать достаточной стойкостью к старению, отрицательному воздействию окружающей среды в условиях эксплуатации.

Образцы, подготовленные к испытанию на теплостойкость, нагревали до температуры 100, 200, 300 или 350°С и термостатировали в течение 25 мин. в термокамере. После этого определяли разрушающе напряжения клеевых соединений при сдвиге.

Для определения водостойкости, маслостойкости и бензиностойкос-ти клеевые соединения выдерживали соответсвенно в воде, масле и бензине в течение 10, 20, 30, 40 и 50 суток. Далее определяли их разрушающие напряжения при сдвиге.

Каждый цикл старения клеевых соединении включал следующие последовательные операции: пребывание образцов в воде при температуре £0°С в течение 20 ч.; замораживание при температуре минус 20°С в течение 6 ч.; оттаивание при 20°С в течение 8 ч.; нагрев в сушильном шкафу до 250°С в течение 3 ч.; охлаждение на воздухе при температуре 20°С в течение 6 ч. После 10, £0, 30, 40 и 50 циклов образцы подвергали испытаниям на сдвиг.

4. Результаты исследований и их анализ

Результаты исследований показали, что прочность клеевых соединений на основе теплостойких клеев ЕС-ЮТ и БФТ-52 зависит от материалов тормозных колодок и фрикционных накладок, способа подготовки поверхности металлической детали и от марки используемого клея. Максимальные разрушающие напряжения при сдвиге имеют клеевые соединения фрикционного материала АГ-1Б с пескоструинными образцами из алюминиевого сплава (рисунок 2), минимальные - фрикционного материала Т-1Б7 с гидропескоструинными образцами из ковкого чугуна.

Для получения клеевых соединений максимальной прочности необходимо наносить два или три слоя клея ВС-ЮТ и один слой клея ЕФТ-52.

При склеивании фрикционных накладок с тормозными колодками клеем ВС-ЮТ за время открытой выдержки при комнатной температуре следует

принимать 20 мин., а при склеивании клеем БФТ-52 тоже 20 мин., но при температуре 75°С.

т, МПа 60

Рис.

За оптимальное давление для клея ВО-ЮТ приняли 75...100 кЛз, а для клея БФТ-52 -1,5.. .2.0 Ша.

При еклэиЕаншз клеем ВС-ЮТ давление , обеспечивающее максимальную прочность клеевого соединения, в £5 раз меньше, чем при склеивании ■клеем БФТ-52. Зт-о объясняется низкой вязкостью и хорошей текучестью клея ЕС-ЮТ.

Бежим термообработки, при котором разрушающие напряжения при

сдвиге достигают максимальной величины, определяли оптимизацией этого параметра с применением теории планирования многофакторного эксперимента по оптимальному композизионноыу плану типа В9. В результате обработки экспериментальных данных получены математические модели зависимости разрушающих напряжений при сдвиге от параметров термообработки в виде полинома второго порядка, которые адекватно описывают области оптимума.

Для клеевых соединений на основе клея B0-1QT у - 20,385+0,975-xi+l,7-X2-0,25-xi-x2-l,04B-Xi2-l,6S6-x2z, (9) где XI и Z& - время и температура термообработки. Для клеевых соединений на основе клея БФТ-52

у - 27,0+3,6-xi+5,3-X2+0,6-Xi-X£-5,5-xiz-4,6-X22. (10)

В результате обработки экспериментальных данных с помощью компьютерной системы планирования эксперимента STATGRAPHIC3 Plus for Windows за оптимальные температуру и Бремя термообработки клеевых

Сталь 20 КЧ35-10

Влияние подготовки поверхности колодки иг АЛ-10В, стали 20 и КЧ25-10 на разрушающие напряжения при сдвиге х клеевых соединений (БФТ-52) с асбокаучуко-еой композицией АГ-1Б: 1 - зачистка шлифовальной шкуркой; 2 - шлифованием; 3 и 4 - пескоструйной и гидропескоструйной обработкой.

т*с

200

190

180

170

160

/ 1 / / (

\ \ \ ч г у

V \ V. ч» •

1 Ч "ч - ------ ---

13,2 19,4 20,6 21,8 23,0 24,2 25,4 26,6 • 27,8

20

30

40

50 1, мин

60

- И -

соединений на основе клея ВС-ЮТ приняли соответственно 190°С и 70 мин., а клеевых соединений на основе клея БФТ-52 - соответственно 190°С и 50 мин. (рисунок 3) с последующей термообработкой без давления при 200°С в течение 90 мин.

Преобладали!» нке когезнойного характера разрушения клеевых соединений, полученных с помощью этих клеев, свидетельствует о достаточной прочности

Рис. 3. Контурный график поверхности отклика раз- клеевых соединений при температурах нагрева до 350°С по

сравнению с прочностью асбофрикционных материалов АГ-1Е, 6КФ-58 и Т-167 (рисунок 4). Поэтому прочность клеевых соединений этих фрикционных материалов с металлическими образцами определяется в основном не прочностью клеевой прослойки, а прочностью фрикционного материала. Наибольшей прочностью обладает асбофрикционный материал АГ-1Б, наименьшей - Т-167.

Клеевые соединении на основе ВС-ЮТ и БФТ-52 устойчивы к длительному действию воды, масла и бензина. Однако после выдержки в этих средах в течение 50 суток разрушающие напряжения при сдвиге клеевых соединений на основе клея ВС-ЮТ снижаются в 1,25...1,59 раза, а на основе клея БФТ-52 в 1,16...1,48 раза.

Результаты исследований показали, что с увеличением числа циклов ускоренного старения прочность клеевых соединений как на основе клея ЕС-ЮТ, гак и клея БФТ-52, снижается. После 50 циклов наименьшей прочностью обладают клеевые соединения фрикционного материала АГ-1Б с образцами из ковкого чугуна КЧ35-10, склеенные клеем ВС-10Т. Разрушающие напряжения при сдвиге таких соединений составляют 2,5 МПа. Наибольшие разрушающие напряжения (6,5 Ша) имеют соединения с образцами из алюминиевого сплава АЛ-10В. Соединения со стальными об-

3. Контурный график поверхности отклика разрушающих напряжений при сдвиге X клеевых соединений от температуры Т и времени Ь (клей БФТ-52).

разцами по'прочности занимают промежуточное положение {3,8 МПа). По сравнению с прочностью до старения разрушающие напряжения при сдвиге соединений с чугунными образцами снизились в 8,9 раза, со стальными н 5,6 и образцами из'алюминиевого сплава в 4,9 раза.

Х3МПа

30

20

ю

о юа 200 заа т,°о

Рис. 4. Зависимости разрушающих напряжений при сдвиге t клеевых

соединений от температуры ? (фрикционный материал 5К2-53): а - клей БФТ-Б2; 5 - ЕС-ЮТ; 1 - сталь 20; 2 - КЧ35-10Т; 3 - АЛ-10Б.

Аналогичные результаты получены при старении клеевых соединений на основе клея БФТ-52 (рисунок Б) металлических образцов с фрикционным материалом АГ-1Б. После 50 циклов наибольшее снижение прочности наблюдается у клеевых соединений с чугунными образцами (3,2 МПа). наименьшее с образцами из алюминиевого сплава (6,5 МПа). Соединения со стадными образцами занимают промежуточное положение (4,7 МПа). По сравнению с исходны!/! состоянием прочность клеевых соединений после 50 циклов снизилась с чугунными образцами в 10,8 раза, с образцами из алюминиевого сплава в 3,9 и со стальными образцами в 6,8 раза.

Т, МПа 30

20

10

О 10 20 30 40 А/, циклов

Рис. 5. Зависимости разрушающих напряжений при сдвиге X клеевых соединений от количества циклов N ускоренных испытаний на старение (клей ЕФТ-52): 1 - сталь 20; 2 - КЧ35-10; 3 - АЛ-10В.

5. Рекомендации производству и их технике-экономическое обоснование

По результатам проведенных исследований разработана технология приклеивания фрикционных накладок тормозных колодок теплостойких«! клеями ВС-ЮТ и ЕФТ-52.

Технологический процесс приклеивания фрикционных накладок при ремонте тормозных колодок включает следующие операции: удаление изношенных накладок; подготовка склеиваемых поверхностей; нанесение клея на склеиваемые поверхности колодки и накладки; открытая выдержка клеевого слоя; прижатие накладки к колодке с помощью приспособления; удаление подтеков клея; термообработка для отверждения клеевого соединения; контроль качества склеивания.

Для удаления иэнокенных накладок с колодки их рекомендуется выдерживать в камерной электрической печи СНО 64/12 в течение 4 ч. при температуре 400°С. Поверхность накладки следует обрабатывать на пескоструйной установке и обезжиривать тампоном, смоченным ацетоном, а склеиваемую поверхность фрикционной накладки (глянцевый слой) зачищать шлифовальной шкуркой и обезжиривать.

сч

N

( 3 /1

Е5Й

Клей на поверхности колодки и накладки следует наносить кистью. После нанесения клед БФГ-52 колодку и накладку в течение 20 мин. необходимо выдержать в сущильном шкафу ШСС-ЗОп при температуре 75°С, а каждый из двух слоев клея 2С-10Т при температуре 20°С. Затем колодку и фрикционную накладку следует соединить вместе и поместить в приспособление, создав давление прижатия при использовании клея БФТ-52 1,5 МПа, а при использовании клея БС-10Т 75 кПа. Подтеки клея удалить обтирочной ветощыо.

Далее прижатые колодки с фрикционными накладками необходимо поместить в еущильныый шкаф и выдержать, в случае использования клея БФТ-52, при темперзтуре 190°С в течение 50 мин., а в случае исполь-занкя клея ЕС-ЮТ - 70 мин. Охлащатъ клеевые соединения следует на воздухе при комнатной температуре, не снимая давлении. После охлаждение тормозные колонки е накладками, приклеенные (-леем БС-10Т, вынимают иа приспособления, а приклеенные клеем БФТ-52 еще раз помещают в еушияышй пкаф и в течение 1,5 ч. при температуре 2Х>°С снимают внутренние напряжения. Качество приклеивания проверяют визуальным осмотром и на тормозном стенде КИ-5542, создавая напряжения сдвига 0,7...0,3 МПа.

Разработанный технологический процесс приклеивания фрикционных накладок при ремонте тормозных колодок автомобилей ВАЗ, АЗЛК, УАЗ и ГАЗ-БЗА Енедрен в АООТ "Агромашсервие" Самаркандской области.

Экономический эффект от внедрения технологического процесса приклеивания фрикционных накладок составил в АООТ "Аг-рсмаакервис" Самаркандской области за расчетный период 34721,3 тыс.сум.

СБЩИЕ ВЫВОДЫ

1, Крепление фрикционных накладок тормозных колодок грузовых автомобилей и тракторов осуществляют механическим способом, большинства легковых автомобилей - приклеиванием. Однако механический способ не позволяет полезно использовать 50 % толщины фрикционной накладки, на 4...7 % снижает площадь трущихся поверхностей, создает концентрацию напряжений, приводящих к воаниновению трещин, не обеспечивает нормативный ресурс.

2. Теоретические расчеты показывают, что тангенциальные силы, нагружающие фрикционные накладки при торможении, создают напряжения сдвига у легковых автомобилей 0,10...О,11 МПа, грузовых -О,19...О,46 и тракторов - 0,14...0,35 МПа. Максимальные температуры поверхностей трения соответственно составляют 212...230°С,

281...297°С и 200...257°С, а объемные температуры пар трения -152...156°С, 143...146°С и 142...150сС.

3. Прочность клеевых соединений на основе теплостойких клеев БС-10Т и БФТ-52 зависит от материала тормозных колодок и фрикционных накладок, способа подготовки поверхностей. Максимальные разрушающе напряжения при сдвиге имеют клеевые соединения фрикционного материала АГ-1Е с пескоструинными образцами из .алюминиевого сплава, минимальные - фрикционного материала Т-167 с чугунными образцами.

4. На прочность соединений оказывает влияние количество наносимых слоев клея и время их открытой выдержки. Максимальную прочность имеют соединения на основе клея ВОЮТ при двухслойном нанесении и времени открытой выдержки каждого слоя 20 мин. при температуре 18...20°С, на основе клея ЕФТ-52 - при однослойном нанесении и времени открытой выдержки 20 мин. при температуре 75°С.

5. За оптимальное давление при оклеивании клеем Б0-10Т следует принять 75...100 кЛа, а клеем ЕФТ-52 - 1,5...2,0 Ша.

5. В результате математического моделирования оптимизирован режим термообработки теплостойких клеев ВС-ЮТ и БФТ-52. За оптимальный режим термообработки клея БС-10Т приняли температуру 190°С и время 70 мин., а клея ЕФТ-52 - температуру 190°С и время 50 мин., с последующей термообработкой без давления при температуре 200°С в течение 1,5 ч.

7. Когезионный характер разрушения при нагреве до 350°С с-видель-стЕует о достаточной прочности клеевых соединений на основе клеев ЕС-ЮТ и БФТ-52. Прочность клеевых соединений определяется в основном не прочностью клеевой прослойки, а прочностью фрикционного материала. Наибольшей прочностью из исследованных обладает материал АГ-1Е, наименьшей - Т-167.

8. Клеевые соединения на на основе клеев ВС-ЮТ и БФТ-52 устойчивы к длительному действию воды, масла и бензина. Однако после выдержки в этих средах в течение 50 с-уток разрушающие напряжения при сдвиге клеевых соединений на основе клея ВС-ЮГ снижаются в 1,25...1,59 раза, а на основе клея БФТ-52 в 1,16...1.48 раза.

9. На прочность клеевых соединений оказывает влияние старение. После 50 циклон ускоренных испытаний прочность клеевых соединений на основе клея ВС-10Т снижается в 3,9...8,9 раза, а на основе клея ЕФТ-52 - в 4,9...10,9 раза. Однако разрушающие напряжения клеевых соединений после старения превышают расчетные у легковых автомобилей в 45,0...48,5 раза, грузовых б 14,4...15,1 и тракторов в 17.7...13,О раз. Поэтому способ крепления фрикционных накладок приклеиванием

теплостойкими клеями ВС-10Т и ЕФТ-52 может быть раепрастранен не только на легковые, но и грузовые автомобили и тракторы.

10. На основе проведенных исследований разработан технологический процесс приклеивания фрикционных накладок, отличающийся простотой и позволяющий увеличить ресурс тормозных колодок на 20...30

11. Предлагаемый технологически: процесс отличается низкой себестоимостью и трудоемкостью. Экономический эффект от внедрения технологического процесса приклеивания фрикционных накладок составил в АООТ "Агрсмашсервис" Самаркандской области за расчетный период 34721,3 тыс.сум.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Влияние механической обработки поверхности на прочность клеевых соединений. // Применение прогрессивных технологий, композиционных материалов и покрытий с целью повышения долговечности сборочных единиц при изготовлении и ремонте машин. Саранск: Сб. науч. тр. МЦНТИ, 1994. С. 4-5. (Соавтор Еурчаткин В.Б.).

2. Влияние обработки поверхности на прочность клеевых соединений. // Надежность и ремонт машин. Ы.: Сб. науч. тр. МГАУ, 1934. С. 12-16. (Соавтор Курчаткин В.В.).

3. Теплостойкость клеевых соединений. // Информационное и методическое обеспечение оценки качества машин при изготовлении и ремонте. М.: Инфориагротех, 1936. С. 23-25. (Соавтор Курчаткин В.В.).

4. Влияние открытой выдержки на прочность клеевых соединений. // Тез. докл. научно-прак. конф. Самарканд: СамСХИ, 1996. С. 50. (Соавторы' Курчаткин В.В., Хамидов Н.В.).

5. Влияние давления при склеивании на прочность клеевых соединений. // Триботехника и основы ремонта машин. И.: МГАУ, 1996. С. 36-39.

6. Теплостойкость клеевых соединений. // Триботехника и основы ремонта машин. М.: МГАУ, 1996. С. 39-43. (Соавтор Курчаткин В.В.).

7. Старение клеевых соединений. // Технический сервис в агропромышленном комплексе. М.: МГАУ, 1997. С.

8. Оптимизация технологического процесса приклеивания фрикционных накладок при ремонте тормозных колодок. // Восстанавление и упрочнение деталей - современный эффективный способ повышения надежности машин. М.: ЦРДЗ, 1997. С. (Соавтор Курчаткин В.В.).