CZ27859U1

CZ27859U1 - Damped beam

Info

Publication number: CZ27859U1
Application number: CZ2014-30458U
Authority: CZ
Inventors: Ondřej Uher; Robin Poul; Milan Růžička
Original assignee: Compo Tech Plus, Spol. S R.O.; ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze Fakulta strojnĂ
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2015-02-23

Description

Oblast technikyTechnical field

Užitný vzor se týká nosníku, majícího podobu dutého profilu, jehož stěny mají vrstevnatou strukturu složenou z kompozitových úhelníků z kontinuálních výztužných vláken navzájem spojených polymemím pojivém, kovových úhelníků a pásů z tlumicího materiálu. Nosník má vysokou tuhost, pevnost, velké mechanické tlumení a nízkou hmotnost.The utility model relates to a beam having the form of a hollow profile, the walls of which have a layered structure composed of composite angles of continuous reinforcing fibers interconnected by polymeric bonding, metal angles and strips of damping material. The beam has high rigidity, strength, high mechanical damping and low weight.

Dosavadní stav technikyBackground Art

Vláknové kompozity jsou konstrukční materiály, složené z výztužných vláken a pojivá. Výztužná vlákna mají za úlohu přenášet vnitřní síly, zatímco úkolem pojivá je udržovat ve struktuře výztužná vlákna pohromadě a ve správné poloze. Kontinuální výztužná vlákna probíhají kompozitovým výrobkem bez přerušení. Protože různé druhy a typy výztužných vláken mají velmi rozmanité vlastnosti, lze u vláknového kompozitu dosáhnout vlastností, jaké jsou z klasických konstrukčních materiálů nedosažitelné.Fiber composites are structural materials composed of reinforcing fibers and binders. The reinforcing fibers have the task of transmitting internal forces while the binder task is to keep the reinforcing fibers together and in the correct position in the structure. Continuous reinforcing fibers run through the composite article without interruption. Since the different types and types of reinforcing fibers have very diverse properties, fiber composites can achieve properties that are not achievable from conventional construction materials.

Pro vlákny jednosměrně vyztuženou vrstvu kompozitu je přitom typické, že její vlastnosti, zejména tuhost a pevnost, jsou v podélném směru vynikající, zatímco ve směru kolmo na vlákna jsou tyto vlastnosti řádově horší.The fiber-uniaxially reinforced composite layer is typically characterized in that its properties, in particular stiffness and strength, are excellent in the longitudinal direction, whereas in the direction perpendicular to the fibers these properties are inferior.

Požadovaných vlastností kompozitu se proto musí dosáhnout nejen vhodnou volbou vláken a pojivá, ale především vhodným uspořádáním vláken ve vnitřní struktuře kompozitu.Therefore, the desired properties of the composites must be achieved not only by the appropriate choice of fibers and binders, but above all by the appropriate arrangement of the fibers in the inner composite structure.

Základní předností dílů a konstrukcí z vláknových kompozitů s polymemím pojivém je jejich vynikající tuhost a pevnost, minimální hmotnost, nízká teplotní roztažnost, vynikající odolnost proti mechanické únavě a vyšší mechanické tlumení.The basic advantages of polymer bonded fiber composite parts and structures are their excellent stiffness and strength, minimal weight, low thermal expansion, excellent mechanical fatigue resistance and higher mechanical damping.

Pro tyto své typické vlastnosti se vláknové kompozity s polymemím pojivém výborně hodí na dynamicky namáhané konstrukční díly. U polymemích kompozitů vyztužených kontinuálními uhlíkovými vysokomodulovými vlákny, při jejich vhodném uspořádání, lze dosáhnout až třikrát vyšší modul pružnosti než má ocel, mechanické tlumení lepší než u litiny a teplotní roztažnost blízkou nule, a to vše při méně než čtvrtinové měrné hmotnosti výrobku. Těchto vlastností využívá například řešení nosníku pro aplikace ve výrobních strojích, popsané v dokumentu CZ 303135.For these typical properties, polymer bonded fiber composites are perfectly suited to dynamically stressed components. With continuous carbon high modulus fiber reinforced polymer composites, with their appropriate configuration, a modulus of elasticity greater than three times higher than that of steel can be achieved, mechanical damping better than cast iron and a thermal expansion near zero, all at less than a quarter of the product specific gravity. These properties are used, for example, by a beam solution for manufacturing machine applications described in CZ 303135.

Třebaže mechanické tlumení vláknových kompozitů s polymemími pojivý je větší než u většiny klasických kovových konstrukčních materiálů, existuje řada dílů a konstrukcí, u nichž je žádoucí mechanické tlumení ještě větší. Díky vrstevnaté struktuře vláknových kompozitů lze jejich mechanické tlumení úspěšně zvýšit zařazením vrstev z tlumicích materiálů do jejich struktury. Taková řešení jsou již popsána i v existující patentové literatuře. Třeba v dokumentech US 5324558 a EP 0509480 jsou jako tlumicí vrstvy použity vrstvy obsahující polymemí vlákna, vJP 2005150510 a vJP 2009078422 jsou k tlumení použity vrstvy viskoelastického plastu avWO 2008070825 je k tlumení použito měkké polymemí pojivo s uhlíkovými nanovlákny. Vesměs se jedná o použití na konstrukční aplikace sahající od průmyslových nosníků až po sportovní potřeby. Jsou to součásti typicky namáhané velkými setrvačnými silami a vibracemi s nebezpečím rezonance, které jsou přitom velmi nežádoucí.Although the mechanical cushioning of polymer-bonded fiber composites is greater than that of most conventional metallic structural materials, there are a number of parts and structures where the desired mechanical cushioning is even greater. Due to the stratified structure of fiber composites, their mechanical damping can be successfully increased by incorporating layers of damping materials into their structure. Such solutions are already described in the existing patent literature. For example, in US 5324558 and EP 0509480, layers containing polymeric fibers are used as buffer layers, and viscoelastic plastic layers are used for damping in av. 2005 2005070825 and a soft polymeric binder with carbon nanofibers is used for damping. It is generally used for structural applications ranging from industrial beams to sporting goods. These are components typically subjected to high inertia and resonance hazards, which are highly undesirable.

Hledány jsou však stále další a další prostředky k dosažení co největšího tlumení dílů vykonávajících pohyby s velkým ziychlením. Jedná se zejména o součásti výrobních strojů, manipulátorů a robotů, kde existují nej naléhavější požadavky na co největší statickou i dynamickou tuhost ve spojení s vysokým mechanickým tlumením, zároveň na co nejmenší teplotní deformace i na dlouhodobou stabilitu tuhosti, tvaru, rozměrů a co nejnižší hmotnost. Požadavky vycházejí z nutnosti zvýšit produktivitu výroby, přesnost výrobků a její reprodukovatelnost. Takového ještě vyššího tlumení nosníku lze dosáhnout integrováním tlumicích vrstev z materiálu s velmi vyso-1 CZ 27859 U1 kým tlumením do kompozitové konstrukce nosníku, jak je popsáno například v dokumentu CZ 21621.However, more and more means are still sought to achieve the greatest possible cushioning of the high speed movements. In particular, these are parts of production machines, manipulators and robots, where the most urgent requirements for the greatest static and dynamic stiffness are combined with high mechanical damping, at the same time as low temperature deformation as possible, as well as long-term stability of stiffness, shape, dimensions and the lowest weight . The requirements are based on the need to increase production productivity, product accuracy and reproducibility. Such an even higher cushioning of the beam can be achieved by integrating the damping layers of the material with very high damping into the composite beam construction as described, for example, in document CZ 21621.

Nicméně kromě zachování a dokonce dalšího zlepšení uvedených funkčních vlastností nosníku je trhem navíc silně požadována jeho snadná vyrobitelnost a z toho vyplývající nízká pořizovací cena. Dosavadní konstrukční řešení kompozitových nosníků pro výrobní stroje však nejsou z tohoto hlediska zcela ideální, protože jejich vnitřní struktura není jednoduchá a sestává zpravidla z mnoha dílčích útvarů, které musí být pracně sestavovány a následně ovíjeny či jinak spojovány, což je obtížně reprodukovatelný proces.However, in addition to maintaining and even further improving said functional properties of the beam, its ease of manufacture and the resulting low cost are strongly required by the market. However, the prior art designs of composite beams for production machines are not entirely ideal in this respect, since their internal structure is not simple and generally consists of many sub-structures which must be laboriously assembled and subsequently wrapped or otherwise bonded, a process which is difficult to reproduce.

Problém řeší předmět tohoto užitného vzoru.The problem of this utility model solves the problem.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Podstata užitného vzoru spočívá v tom, že podlouhlý dutý nosník vrstevnaté konstrukce obvodově uzavřeného čtyřhranného příčného průřezu s jedním podélným vnitřním otvorem probíhající celou jeho délkou, je složený a pevně slepený z alespoň čtyř souběžných podlouhlých kompozitových úhelníků z kontinuálních výztužných vláken a polymemího pojivá, alespoň čtyř souběžných kovových úhelníků a alespoň čtyř souběžných pásů tlumicího materiálu tak, že vždy dva kompozitové úhelníky míří jeden k druhému vrcholy svých stojin, čímž tak spolu dohromady tvoří jednu obvodově uzavřenou vrstvu nosníku, přičemž v rozích příčného průřezu nosníku se mezi kompozitovými vrstvami nosníku nacházejí kovové úhelníky, jejichž stojiny mají menší šířku než stojiny kompozitových úhelníků, zatímco mimo rohy příčného průřezu nosníku se mezi jednotlivými kompozitovými vrstvami nosníku nacházejí pásy z tlumicího materiálu, přičemž spáry mezi stojinami kompozitových úhelníků každé vrstvy nosníku jsou vyplněny lepidlem a v příčném průřezu nosníku jsou umístěny tak, aby každá spára přes kovové úhelníky vždy sousedila s rohy kompozitových úhelníků sousedních vrstev nosníku.The essence of the utility model is that the elongate hollow beam of the layered structure of the circumferentially closed rectangular cross-section with one longitudinal inner opening extending its entire length is folded and firmly bonded from at least four parallel elongated composite angles of continuous reinforcing fibers and at least four concurrent metal angles and at least four parallel strips of damping material such that two composite angles each point to the tops of their webs, thus forming together one circumferentially closed beam layer, wherein metal angles are found at the corners of the beam between the composite beam layers whose webs have a smaller width than the webs of the composite angles, while outside the corners of the cross-section of the beam, between the individual composite layers of the beam the strips from the damping material, the joints between the webs of the composite angles of each beam layer being filled with adhesive and positioned in the cross-section of the beam so that each joint through the metal angles always abuts the corners of the composite angles of adjacent beam layers.

Jak vyplývá z této podstaty, nosník vznikne prostým skládáním kompozitových úhelníků do vrstev, navzájem oddělených od sebe pásy tlumicího materiálu a rohovými kovovými úhelníky.As a result of this nature, the beam is formed by simply folding the composite angles into layers separated by strips of damping material and corner metal angles.

Nosník může mít čtvercový nebo obdélníkový průřez, nic jiného pravoúhlé úhelníky neumožňují. Šířka stojin kompozitových úhelníků je nutně ve vnějších vrstvách nosníku větší a ve vnitřních vrstvách menší, aby šířka všech spár mezi stojinami kompozitových úhelníků byla přibližně stejná.The beam can have a square or rectangular cross section, nothing else allows rectangular angles. The width of the webs of the composite angles is necessarily greater in the outer layers of the beam and in the inner layers less so that the width of all joints between the webs of the composite angles is approximately the same.

Protože nosník je v typických aplikacích v praxi namáhán převážně ohybem a smykem, má podstatná část výztužných vláken v kompozitových úhelnících zpravidla orientaci 0 stupňů a ±45 stupňů vzhledem k podélné ose nosníku, mohou tam však být i vlákna s orientací jinou, jak si to skutečná napjatost nosníku u dané aplikace vyžaduje.Since the beam is typically subjected to bending and shear in typical applications in practice, a substantial portion of the reinforcement fibers in the composite angles typically has 0 degrees and ± 45 degrees relative to the longitudinal axis of the beam, but there may also be fibers with a different orientation as actual the stress of the beam requires the application.

Všechny kompozitové vrstvy nosníku nemusí mít vždy stejnou tloušťku a skladbu. Každá z nich může mít tloušťku a skladbu zcela individuální, tak jak je to pro danou aplikaci nosníku výpočetně i funkčně nejpříznivější. Vlákna, použitá pro zhotovení kompozitových vrstev nosníku mohou být buď všechna téhož druhu a typu, nebo mohou být i z více druhů vláken s rozdílnými vlastnostmi, aby bylo možné vlastnosti nosníku pro daný účel maximálně optimalizovat. Z důvodů dosažení maximální tuhosti statické i dynamické však budou nej častěji připadat v úvahu různé typy uhlíkových vláken s vysokým až velmi vysokým modulem pružnosti.All composite beams do not always have the same thickness and composition. Each of them can have a thickness and composition quite individual, as it is most favorable for the given beam application. The fibers used to make the composite layers of the beam can be either all of the same kind and type, or they can also be of multiple types of fibers with different properties in order to optimize the beam properties for a given purpose. However, in order to achieve maximum static and dynamic stiffness, different types of carbon fiber with a high to very high modulus of elasticity will most often be considered.

Volbou počtu vrstev nosníku, jejich tloušťky, materiálu výztužných vláken v jednotlivých úhelnících tvořících vrstvy nosníku a orientace vláken v nich lze naladit výsledné vlastnosti nosníku ve velmi širokém rozsahu.By selecting the number of beam layers, their thickness, the reinforcing fiber material in the individual angles forming the beam layers and the fiber orientation in them, the resulting beam properties can be tuned to a very wide range.

Díky tomu tato konstrukční koncepce nosníku nabízí snadnější výrobu a větší variabilitu dosažitelných vlastností než dosavadní známá řešení.As a result, this structural design of the beam offers easier production and greater variability of available properties than prior art solutions.

Úkolem kovových úhelníků v nosníku je především zajistit přesnou a relativně snadno reprodukovatelnou vzdálenost sousedících kompozitových vrstev nosníku, optimální pro zapracování pásů tlumicího materiálu mezi tyto vrstvy neboť právě tloušťka stojin kovových úhelníků proIn particular, the task of the metal angles in the beam is to ensure an accurate and relatively easily reproducible distance of adjacent composite beam layers, optimum for incorporating the strips of damping material between the layers, since the thickness of the webs of the metal angles for

-2CZ 27859 Ul tyto pásy vymezuje prostor mezi kompozitovými úhelníky a vrstvami. Kromě toho kovové úhelníky nosník i vyztužují, zlepšují jeho ohybovou tuhost a usnadňují spojování nosníku s navazujícími součástmi dané aplikace, například se součástmi výrobního stroje.These strips define the space between the composite angles and the layers. In addition, the metal angles reinforce the beam, improve its bending stiffness, and facilitate joining of the beam to the adjoining components of the application, such as machine tool components.

Šířka stojin kovových úhelníků v nosníku nemusí být u všech úhelníků stejná. Může být i různá, pokud to bude z nějakého důvodu pro danou aplikaci nosníku výhodné. Neměla by být ani příliš malá, ani příliš velká. Je dána kompromisem mezi požadovanou rozměrovou přesností vyrobeného nosníku a jeho požadovaným tlumením. Mezi každou dvojicí kompozitových vrstev může být šířka stojin kovových úhelníků jiná, pokud to bude z nějakého důvodu pro danou aplikaci nosníku výhodné. Ze zkušenosti se ukazuje, že šířka stojin kovových úhelníků by neměla být menší než přibližně jedna desetina, ani větší než přibližně jedna čtvrtina šířky průřezu sousedících kompozitových vrstev.The width of the webs of the metal angles in the beam need not be the same for all angles. It may also be different if it is beneficial for a given beam application for some reason. It should not be too small or too large. It is a compromise between the required dimensional accuracy of the beam produced and its required damping. Between each pair of composite layers, the width of the webs of the metal angles may be different as long as it is beneficial for a given beam application. Experience has shown that the width of the webs of the metal angles should not be less than about one tenth, or greater than about one quarter of the width of the adjacent composite layers.

Také tloušťka stojin kovových úhelníků nemusí být u všech úhelníků v nosníku stejná. Mezi každou dvojicí kompozitových vrstev musí ale být tloušťka stojin kovových úhelníků stejná.Also, the thickness of the webs of the metal angles may not be the same for all angles in the beam. However, between each pair of composite layers, the thickness of the webs of the metal angles must be the same.

Vhodným materiálem kovových úhelníků je zpravidla ocel, může to ale být i jiný tuhý a pevný konstrukční kov, jako například bronz, mosaz, titanová slitina, hliníková slitina. Rozměry dostupných kovových úhelníků se pohybují v dostatečně malých tolerancích na to, aby zajistily dobrou reprodukovatelnost rozměrů a vlastností nosníku při příznivých výrobních nákladech.A suitable material for the metal angles is generally steel, but it can also be another solid and solid structural metal such as bronze, brass, titanium alloy, aluminum alloy. The dimensions of the available metal angles are within sufficiently small tolerances to ensure good reproducibility of the beam dimensions and properties with favorable manufacturing costs.

Materiálem tlumicích pásů může být teoreticky libovolný materiál s vysokým mechanickým tlumením, který lze pevně spojit s kompozitovými vrstvami, ale z praktických a ekonomických důvodů se pro daný účel nejlépe osvědčuje gumokorek, jenž je současně relativně levný.The damping strip material can theoretically be any material with a high mechanical damping that can be firmly bonded to the composite layers, but for practical and economic reasons, a rubber-cork that is relatively inexpensive at best is best suited for the purpose.

Zabudováním gumokorkových pásů mezi kompozitové vrstvy se při stejných vnějších rozměrech nosníku sice poněkud zmenší jeho statická tuhost, ale zato jeho mechanické tlumení se výrazně zvětší, což bývá u výrobních strojů často rozhodující. Jestliže kompozit bude tvořen vrstvami vysokomodulových výztužných vláken, např. uhlíkových, bude dosažitelná dynamická tuhost nosníku natolik vysoká, že bude i s přítomností tlumicích pásů z gumokorku převyšovat možnosti klasických kovových konstrukčních materiálů.By incorporating the rubber-cork strips between the composite layers, the static stiffness is somewhat reduced with the same external dimensions of the beam, but its mechanical damping is greatly increased, which is often critical in manufacturing machines. If the composite consists of layers of high modulus reinforcement fibers, such as carbon, the achievable dynamic stiffness of the beam will be so high that even with the presence of damping strips from rubber liner it will outweigh the possibilities of conventional metal structural materials.

Díky zvolené koncepci konstrukce vnitřní struktury nosníku, založené na skládání a následném vzájemném slepení jen tří tvarově jednoduchých útvarů, jako jsou kompozitové úhelníky, kovové úhelníky a pásy tlumicího materiálu, je výroba nosníku mnohem jednodušší, snadnější a přesnější než u dosavadních konstrukčních řešení, čímž se dosahuje lepší výrobní reprodukovatelnosti a nižší pořizovací ceny.Due to the chosen construction of the internal structure of the beam, based on the folding and subsequent gluing of only three simple shapes, such as composite angles, metal angles and strips of damping material, the production of the beam is much simpler, easier and more accurate than with the prior art solutions. it achieves better manufacturing reproducibility and lower cost.

Vhodnými aplikacemi pro uplatnění nosníku jsou nosníky výrobních strojů a manipulátorů, u nichž vysoká dynamická tuhost, projevující se vysokými hodnotami frekvencí vlastních kmitů a vysoké mechanické tlumení umožňuje násobné zkrácení pracovních cyklů a tím i zvýšení produktivity výroby.Suitable applications for the beam application are beams of production machines and manipulators, where high dynamic stiffness, manifested by high values of its own vibration frequencies and high mechanical damping, enables multiple shortening of working cycles and thus increased production productivity.

Objasnění obrázků na výkresechExplanation of the drawings in the drawings

Na obr. 1 je znázorněn příčný průřez nosníkem i.Fig. 1 shows a cross-section of the beam i.

Na obr. 2 je znázorněn expandovaný příčný průřez nosníkem LFig. 2 shows an expanded cross section of the beam L

Na obr. 3 je znázorněn detail jednoho rohu příčného průřezu nosníkem 1.Fig. 3 shows a detail of one corner of the cross-section of the beam 1.

Na obr. 4 je znázorněn detail sousedního rohu příčného průřezu nosníkem 1.Fig. 4 shows a detail of an adjacent corner of the cross-section of the beam 1.

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of a technical solution

Příkladem možného provedení je kompozitový nosník 1 pro konstrukci dílu obráběcího centra. Jeho profil příčného průřezu je obdélníkový, s vnějšími rozměry 230 x 185 mm. Nosník i má celkovou délku 1500 mm.An example of a possible embodiment is a composite beam 1 for the construction of a machining center part. Its cross-sectional profile is rectangular, with external dimensions 230 x 185 mm. The beam i has a total length of 1500 mm.

Jak je znázorněno na obr. 1 a ještě názorněji na obr. 2, struktura nosníku I obsahuje celkem deset kusů kompozitových úhelníků 2, které ve dvojicích přiložené k sobě vrcholy svých stojin tvoříAs shown in FIG. 1, and even more clearly in FIG. 2, the structure of beam 1 comprises a total of ten pieces of composite angles 2 which, in pairs attached to each other, form

-3CZ 27859 U1 celkem pět kompozitových vrstev nosníku I, dále šestnáct kusů pásů 4 gumokorku tvořících tlumicí vrstvy mezi kompozitovými vrstvami nosníku I a šestnáct kusů kovových úhelníků 3 uložených mezi kompozitovými vrstvami v rozích jeho průřezu.A total of five composite layers of the beam 1, sixteen pieces of rubber-bands 4 forming damping layers between the composite layers of the beam I and sixteen pieces of metal corners 3 sandwiched between the composite layers at the corners of the cross-section thereof.

Všechny kompozitové úhelníky 2 a tedy i z nich vzniklé vrstvy nosníku I mají stejnou tloušťku 3,6 mm i stejnou skladbu kompozitu. Každý kompozitový úhelník 2 je vyroben z vysokomodulových uhlíkových vláken Dialead K63712 za použití epoxidové pryskyřice LG120/EM100 od firmy GRM Systems jakožto pojivá. Stejné pojivo je v nosníku I použité jako lepidlo pro vyplnění všech spár 5 mezi stojinami kompozitových úhelníků 2 i pro vzájemné celoplošné slepení všech útvarů, z nichž nosník i sestává. Zhruba 70 % vláken je v těchto úhelnících 2 orientováno ve směrech 0 a ±45 stupňů vzhledem k podélné ose nosníku I. Po vytvrzení pojivá jsou všechny kompozitové úhelníky 2, tlumicí pásy 4 gumokorku a rohové kovové úhelníky 3, tvořící dohromady strukturu profilu nosníku I, navzájem pevně spojeny.All composite beams 2 and thus the resulting beam I layers have the same 3.6 mm thickness and the same composite composition. Each composite bracket 2 is made of Dialead K63712 high modulus carbon fiber using LG120 / EM100 epoxy resin from GRM Systems as a binder. The same binder is used in the girder I as an adhesive to fill all the gaps 5 between the webs of the composite angles 2 as well as to bond together all the formations of which the girder i consists. Approximately 70% of the fibers in these angles 2 are oriented in the directions 0 and ± 45 degrees with respect to the longitudinal axis of the beam I. After the binder has cured, all the composite angles 2, damping belts 4 of the rubber corrugation and the corner metal angles 3 form together the structure of the beam profile I, connected to each other.

Všechny kovové úhelníky 3 v nosníku 1 jsou ocelové a všechny mají shodnou šířku stojin 30 mm a stejnou tloušťku stojin 1 mm, proto i tlumicí pásy 4 gumokorku typu Amorim ACT80 mají všechny též stejnou tloušťku 1 mm. Šířka pásů 4 gumokorku je taková, aby každý pás zcela vyplňoval prostor vymezený ocelovými úhelníky 3 v rozích mezi dvojicí kompozitových vrstev nosníku I.All metal angles 3 in the beam 1 are steel and all have the same web width of 30 mm and the same web thickness of 1 mm, therefore, the damping belts 4 of the Amorim ACT80 type are all also of the same thickness of 1 mm. The width of the stripes 4 is such that each strip completely fills the space defined by the steel angles 3 in the corners between the pair of composite beams I.

Jak je znázorněno na obr. 1 až obr. 4, a zvláště pak podrobněji na obr. 3 a obr. 4, spáry 5 mezi stojinami kompozitových úhelníků 2 jsou u každé vrstvy nosníku 1 vyplněny lepidlem a v příčném průřezu nosníku I jsou tyto spáry 5 umístěny tak, aby každá spára 5 vždy sousedila, přes kovové úhelníky 3, s rohy kompozitových úhelníků 2 sousedních vrstev nosníku J.1 to 4, and more particularly in FIGS. 3 and 4, the joints 5 between the webs of the composite angles 2 are filled with adhesive for each layer of the beam 1 and the joints 5 are in the cross-section of the beam 1 placed so that each joint 5 always adjoins, over the metal angles 3, the corners of the composite angles 2 of the adjacent beams J.

Modul pružnosti tohoto nosníku I v podélném směru je 110 GPa, ale jeho součinitel tlumení je nejméně dvojnásobný v porovnání s dosavadními kompozitovými nosníky využívajícími tlumicí vrstvy gumokorku. Přitom celková hmotnost je jen 26 % litinového nosníku stejných rozměrů. V porovnání se šedou litinou má nosník I 4,6 krát vyšší specifickou podélnou tuhost a 126 krát nižší teplotní délkovou roztažnost.The modulus of elasticity of this beam I in the longitudinal direction is 110 GPa, but its damping factor is at least twice that of the prior art composite beams employing rubber-cork damping layers. At the same time, the total weight is only 26% of the cast iron beam of the same size. Compared to gray cast iron, beam I has 4.6 times higher specific longitudinal stiffness and 126 times lower thermal length expansion.

Díky této nové koncepci vnitřní konstrukce nosníku I je jeho výroba značně jednodušší, levnější a rychlejší než u dosavadních známých konstrukcí kompozitových nosníků.Thanks to this new design of the internal structure of the beam I, its production is considerably simpler, cheaper and faster than in the prior art composite beams.

Průmyslová využitelnostIndustrial usability

Technické řešení je určeno zejména pro ohybem a smykem namáhané součásti výrobních strojů a manipulačních zařízení, zejména těch dynamicky namáhaných, u nichž záleží na co nejnižší hmotnosti a co největší tuhosti při co nejvyšším mechanickém tlumení.The technical solution is designed especially for bending and shear stressed parts of production machines and handling equipment, especially those dynamically stressed, which depends on the lowest possible weight and the highest stiffness with the highest possible mechanical damping.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

An elongated hollow beam (1) of a layered construction of a circumferentially closed rectangular cross-section with one longitudinal inner opening extending its entire length, characterized in that it is folded and glued together firmly from at least four elongated composite angles (2) of continuous reinforcing fibers and a polymer binder, at least four metal angles (3) and at least four bands (4) of damping material such that two composite angles (2) each point to one another at the tops of their webs, thereby forming together a circumferentially closed layer of the beam (1). ), wherein at the corners of the cross-section of the beam (1) there are metal angles (3) between the composite layers of the beam (1), the webs of which have a smaller width than the webs of the composite angles (2); the composite layers of the beam (1) the belts (4) are made of damping material, the joints (5) between the webs of the composite angles (2) being filled with glue

They are spaced so that each joint (5) is adjacent to the corners of the composite angles (2) of adjacent layers of the beam (1) over metal angles (3).

Support (1) according to claim 1, characterized in that the web thickness of all composite angles (2) is the same.

5

Support (1) according to claim 1, characterized in that the web thickness of all the metal angles (3) in the support (1) is the same.

Support (1) according to claims 1 and 3, characterized in that the web thickness of the composite angles (2) is different for each composite layer of the support (1).

Support (1) according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the thickness of the webs of the metal angles (3) is different for each pair of composite layers of the support (1).