ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

В преобладающем большинстве случаев в настоящее время приводные валы различных машин выполняют монолитными, используя различные марки сталей. Такие валы имеют относительно большую массу, подвержены атмосферной коррозии и при частоте вращения около 5000 об/мин генерируют своеобразный шум.

Применяя композиционные материалы, можно создать более совершенные конструкции приводных валов достаточно прочных, жестких и позволяющих работать при больших угловых скоростях. Кроме приводных валов композиты можно применять для изготовления торсионных валов с необходимыми характеристиками податливости. Наиболее перспективными качествами могут обладать валы из композиционно-волокнистых материалов, для которых можно использовать высокие демпфирующие качества полидисперсных материалов, конструкционный характер физико-механических свойств композитов, их технологичность, низкую плотность, антикоррозионность т.п.

Приводные валы при работе испытывают значительные нагрузки при изгибе и кручении. Поэтому при конструировании валов из композиционных материалов необходимо обеспечить как прочность детали, так и достаточную ее жесткость. На практике наиболее целесообразным и оптимальным сочетанием является использование углеродистых волокон с эпоксидной смолой в качестве связующего материала. Углеволокнистые материалы обладают высокими физико-механическими свойствами, а эпоксидная смола является наиболее технологичной по сравнению с другими смолами (полиэфирной, полиамидной и др.).

На основе принципов структурной организации композиционно-волокнистых систем и принципов обеспечения прочности и жесткости конструкции при изгибе и кручении необходима многослойная текстура полого цилиндрического вала. Часть слоев должна иметь кольцевое (тангенциальное) 1 (см. рисунок), и продольное (коаксиальное) 2 армирование с позицией обеспечения достаточной прочности и жесткости при изгибе, а часть текстурных слоев должна быть с диагональным (спирально-перекрестным) 3 и 4 армированием под углом ±45 град. для обеспечения требуемой прочности и жесткости вала при кручении. Для получения полого вала целесообразно использовать в центральной части сечения стальную трубу 5, которая явится основой для многослойных текстурных слоев. Кроме этого полый вал предпочтительнее вала со сплошным сечением, т.к. наиболе напряженными являются периферийные части сечения.

Изготовлена модель вала, которая состоит из центральной алюминиевой трубки диам. 18 мм и четырех текстурных слоев из алюминиевой проволоки диам. 2,8 мм. Все слои пропитаны эпоксидной смолой. Предполагается изготовить натурный торсионный вал из композита для конкретной наземной транспортной машины.