RU226770U1 - Hybrid fiberglass composite shaft - Google Patents
Hybrid fiberglass composite shaft Download PDFInfo
- Publication number
- RU226770U1 RU226770U1 RU2024107443U RU2024107443U RU226770U1 RU 226770 U1 RU226770 U1 RU 226770U1 RU 2024107443 U RU2024107443 U RU 2024107443U RU 2024107443 U RU2024107443 U RU 2024107443U RU 226770 U1 RU226770 U1 RU 226770U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- fiberglass
- hybrid
- composite
- keyway
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 abstract description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 102220057728 rs151235720 Human genes 0.000 description 2
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к конструкции вала из композиционного стеклопластикового гибридного материала. Предложен вал из композитного гибридного стеклопластикового материала, включающий подступичную головку вала, шип правый, шип левый, буртик опорный, шпоночный паз, при этом вал выполнен из композитного материала, содержащего стеклопластиковую основу в виде волокна, пропитанную эпоксидной смолой, путём порезки цилиндрической заготовки на мерные отрезки и деформирование их горячей объёмной штамповкой буртика опорного и подступичной головки с шпоночным пазом для крепления, при этом стеклопластиковая основа вала в виде волокна, пропитанная эпоксидной смолой, выполнена с добавлением кварцевого порошка, предварительно равномерно перемешанного в смоле. Технический результат - повышение поверхностной прочности, снижающей износостойкость вала за счёт применения жёсткости гибридных эпоксидных композитов. 1 ил. The utility model relates to a shaft design made of a composite fiberglass hybrid material. A shaft made of a composite hybrid fiberglass material is proposed, including a shaft hub head, a right tenon, a left tenon, a support collar, a keyway, and the shaft is made of a composite material containing a fiberglass base in the form of a fiber, impregnated with epoxy resin, by cutting a cylindrical blank into dimensional cutting and deforming them by hot stamping of the support collar and hub head with a keyway for fastening, while the fiberglass base of the shaft in the form of a fiber, impregnated with epoxy resin, is made with the addition of quartz powder, previously evenly mixed in the resin. The technical result is an increase in surface strength, which reduces the wear resistance of the shaft due to the use of the rigidity of hybrid epoxy composites. 1 ill.
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к области конструкции вала из композиционного стеклопластикового гибридного материала. Композитные механические передачи имеют огромные преимущества в виде удельного веса материала для изделий, которые востребованы в аэрокосмической технике.The utility model relates to the design of a shaft made of a composite fiberglass hybrid material. Composite mechanical transmissions offer enormous advantages in terms of material density for products that are in demand in aerospace engineering.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство приводной вал из волокнистых композиционных материалов различной жёсткости (патент RU 2122663, МПК F16С 27/00, Опубликовано: 27.11.1998), образующих коаксиально расположенные слои, отличающийся тем, что внутренний слой выполнен из материала с жёсткостью, большей жёсткости материала наружного слоя, волокна во внутреннем слое расположены под углом ± (0-10)o к образующей, в наружном слое - под углом ± (40-50)o к образующей, при этом характеристики внутреннего и наружного слоёв определены соотношениемA known device is a drive shaft made of fibrous composite materials of varying rigidity (patent RU 2122663, MPK F16C 27/00, Published: November 27, 1998), forming coaxially arranged layers, characterized in that the inner layer is made of a material with a rigidity greater than the rigidity of the outer layer material , the fibers in the inner layer are located at an angle of ± (0-10) o to the generatrix, in the outer layer - at an angle of ± (40-50) o to the generatrix, while the characteristics of the inner and outer layers are determined by the relation
где G1, G2, τ2, τ1 - модули сдвига и допускаемые напряжения при межслойном сдвиге материалов соответствующих слоёв;where G 1 , G 2 , τ 2 , τ 1 are shear moduli and permissible stresses during interlayer shear of the materials of the corresponding layers;
d1, d2 - наружные диаметры внутреннего и наружного слоев.d 1 , d 2 - outer diameters of the inner and outer layers.
Недостатками известного устройства является низкая устойчивость вала с отсутствием жёсткости, имеющей гибридными эпоксидными композитами. The disadvantages of the known device are the low stability of the shaft with a lack of rigidity, having hybrid epoxy composites.
Известно наиболее близкое устройство гибкий вал из композитного материала (патент RU 2146019, МПК F16С 1/00. Опубликовано: 27.02.2000 Бюл. № 6), включающая в себя гибкий вал из композиционного материала образованный намотанными по спирали со скрещивающимися витками элементами намотки, образованными по меньшей мере одной лентой, жёстко соединённой в местах скрещивания витков друг с другом с возможностью образования сетчатой структуры вала с дискретно расположенными однонаправленными витками.The closest known device is a flexible shaft made of composite material (patent RU 2146019, IPC F16C 1/00. Published: 02.27.2000 Bulletin No. 6), which includes a flexible shaft made of composite material formed by winding elements wound in a spiral with crossing turns, formed at least one tape, rigidly connected at the places where the turns cross each other with the possibility of forming a mesh structure of the shaft with discretely located unidirectional turns.
Недостатком наиболее близкого устройства является низкая устойчивость вала с отсутствием жёсткости, имеющей гибридными эпоксидными композитами. The disadvantage of the closest device is the low stability of the shaft with a lack of rigidity, having hybrid epoxy composites.
Раскрытие полезной моделиDisclosure of utility model
Техническим результатом является повышение поверхностной прочности, снижающей износостойкость вала, за счёт применения жёсткости гибридных эпоксидных композитов.The technical result is an increase in surface strength, which reduces the wear resistance of the shaft, due to the use of the rigidity of hybrid epoxy composites.
Настоящий технический результат достигается в устройстве вал из композитного гибридного стеклопластикового материала, включающем подступичную головку вала, шип правый, шип левый, буртик опорный, шпоночный паз, при этом вал выполнен из композитного материала, содержащего стеклопластиковую основу в виде волокна, пропитанную эпоксидной смолой, путём порезки цилиндрической заготовки на мерные отрезки и деформирование их горячей объёмной штамповкой буртика опорного и подступичной головки с шпоночным пазом для крепления, при этом стеклопластиковая основа вала в виде волокна, пропитанная эпоксидной смолой, выполнена с добавлением кварцевого порошка, предварительно равномерно перемешанного в смоле.This technical result is achieved in a shaft device made of a composite hybrid fiberglass material, including a shaft hub head, a right tenon, a left tenon, a support collar, a keyway, and the shaft is made of a composite material containing a fiberglass base in the form of a fiber, impregnated with epoxy resin, by cutting a cylindrical workpiece into measured sections and deforming them by hot stamping of the support collar and hub head with a keyway for fastening, while the fiberglass base of the shaft in the form of a fiber, impregnated with epoxy resin, is made with the addition of quartz powder, previously evenly mixed in the resin.
Отличительными признаками являются:Distinctive features are:
вал выполнен из композитного материала, содержащего стеклопластиковую основу в виде волокна, пропитанную эпоксидной смолой, путём порезки цилиндрической заготовки на мерные отрезки и деформирование их горячей объёмной штамповкой буртика опорного и подступичной головки с шпоночным пазом для крепления, при этом стеклопластиковая основа вала в виде волокна, пропитанная эпоксидной смолой, выполнена с добавлением кварцевого порошка, конструкция устройства из такого материала повышает поверхностную прочность, снижающей износостойкость вала, за счёт применения жёсткости эпоксидных композитов, путём сочетания стеклопластиковых волокон с кварцевым порошком;the shaft is made of a composite material containing a fiberglass base in the form of a fiber, impregnated with epoxy resin, by cutting a cylindrical blank into measured sections and deforming them by hot stamping of the support collar and hub head with a keyway for fastening, while the fiberglass base of the shaft is in the form of a fiber, impregnated with epoxy resin, made with the addition of quartz powder, the design of the device from such a material increases the surface strength, which reduces the wear resistance of the shaft, due to the use of the rigidity of epoxy composites, by combining fiberglass fibers with quartz powder;
предварительное равномерное перемешивание кварцевого порошка в эпоксидной смолой, позволяет повысить прочность и износостойкость вала за счёт жёсткости гибридных эпоксидных композитов [3-4].preliminary uniform mixing of quartz powder in epoxy resin allows increasing the strength and wear resistance of the shaft due to the rigidity of hybrid epoxy composites [3-4].
Сравнение заявляемого решения с аналогами и прототипом не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».A comparison of the proposed solution with analogues and a prototype did not allow us to identify in them the features that distinguish the proposed solution; this allows us to conclude that it meets the “novelty” criterion.
Краткое описание фигуры Brief description of the figure
На фигуре приведён фронтальный вид вала из композитного стеклопластикового материала, The figure shows a frontal view of a shaft made of composite fiberglass material,
включающий: 1 – подступичная головка вала; 2 – шип правый; 3 – шип левый; 4 – буртик опорный; 5 – шпоночный паз; 6 - фаска.including: 1 – hub shaft head; 2 – right spike; 3 – left spike; 4 – support collar; 5 – keyway; 6 - chamfer.
Осуществление полезной моделиImplementation of a utility model
Основным сырьём для производства вала из стеклопластика является стеклопластикровинг. Кроме этого, для изготовления вала из композита требуется: смолы; спирт этиловый; ацетон; дициандиамид; кварцевый порошок, полученный из кварцевой крошки путем перемалывания её в планетарной шаровой мельнице АГО-2С и просеивания фракции до 94 мкм. Технология производства композитной заготовки для вала заключается в следующем. The main raw material for the production of fiberglass shafts is fiberglass. In addition, to make a composite shaft you need: resin; ethanol; acetone; dicyandiamide; quartz powder obtained from quartz chips by grinding them in an AGO-2S planetary ball mill and sifting the fraction to 94 microns. The technology for producing a composite blank for a shaft is as follows.
Нити ровинга со специального устройства шпулярника поступают на механизм натяжения, в котором они располагаются в соответствующем порядке. Скомпонованные в нужном порядке нити проходят стадию сушки и предварительного подогрева горячим воздухом. Подогретый ровинг погружают в пропиточную ванну со смолой, предварительно перемешанной с кварцевым порошком. Использование такого материала повышает поверхностную прочность, снижающую износостойкость вала, элемента конструкции механической передачи за счёт улучшения жёсткости эпоксидных композитов путём сочетания стеклопластиковых волокон с кварцевым порошком. Непрерывный композитный пруток пропускается через протягивающий механизм, на выходе из которого производится резка прутка согласно заданному размеру вала. После пропиточной ванны материал протягивается через фильеры для получения заданной площади и формы в сечении заготовки для вала. Профилирующая фильера может быть выполнена, например, в виде разъёмной стальной конструкции, состоящей из двух прямоугольников с отфрезерованной и обработанной канавкой полуфигуры по длине каждой части, которые при смыкании образуют поверхность в виде круга, соответствующую площади целевого устройства, приравненной к площади заданной заготовки для вала.The roving threads from a special creel device enter the tension mechanism, in which they are arranged in the appropriate order. The threads arranged in the required order go through the stage of drying and preheating with hot air. The heated roving is immersed in an impregnation bath with resin, pre-mixed with quartz powder. The use of such material increases surface strength, which reduces the wear resistance of the shaft, a structural element of a mechanical transmission by improving the rigidity of epoxy composites by combining fiberglass fibers with quartz powder. A continuous composite rod is passed through a drawing mechanism, at the exit of which the rod is cut according to the specified shaft size. After the impregnation bath, the material is pulled through dies to obtain a given area and shape in the cross-section of the workpiece for the shaft. The profiling die can be made, for example, in the form of a split steel structure, consisting of two rectangles with a half-figure milled and grooved along the length of each part, which, when closed, form a surface in the form of a circle corresponding to the area of the target device, equal to the area of the given workpiece for the shaft .
При производстве вала из композита используют трёхпозиционный автоматический пресс. Горячую штамповку заготовки вала ведут в три позиции технологических переходов. На первой штамповочной операции производят калибровку заготовки и начинают формирование буртика 4 опорного и подступичной головки 1 вала. Во второй штамповочной операции идёт формирование шипа 2 правого, шипа 3 левого и начинают формирование паза 5 для шпонки. На третьей штамповочной операции завершается формирование шпоночного паза 5, и снимают фаску 6. When producing a composite shaft, a three-position automatic press is used. Hot stamping of the shaft blank is carried out in three positions of technological transitions. At the first stamping operation, the workpiece is calibrated and the formation of the support flange 4 and the hub head 1 of the shaft begins. In the second stamping operation, the formation of the right tenon 2, the left tenon 3 begins, and the formation of the groove 5 for the key begins. In the third stamping operation, the formation of the keyway 5 is completed, and the chamfer 6 is removed.
Подготовленный вал подают в туннельную печь, предназначенную для ускорения процесса полимеризации пропиточных смол. Горячий вал отправляется в охлаждающую ванну, где под проточной водой он полностью охлаждается. Охлаждённый вал на токарно-фрезерном автомате проходит калибровку подступичной головки 1 вала, шипа 2 правого, шипа 3 левого и паза 5 для шпонки.The prepared shaft is fed into a tunnel oven designed to accelerate the polymerization process of impregnating resins. The hot shaft is sent into a cooling bath, where it is completely cooled under running water. The cooled shaft on the turning and milling machine undergoes calibration of the hub head 1 of the shaft, the right tenon 2, the left tenon 3 and the groove 5 for the key.
Прочность кварца на одноосное сжатие в среднем составляет 280 МПа [5], это повышает поверхностную устойчивость вала. The uniaxial compressive strength of quartz is on average 280 MPa [5], this increases the surface stability of the shaft.
Основным параметром является нагрузка, которую может выдержать механическая передача в виде вала, для повышения поверхностной прочности и износостойкости, за счёт улучшения жёсткости эпоксидных гибридных композитов, сочетающих стеклопластиковые волокна с кварцевым порошком.The main parameter is the load that a mechanical transmission in the form of a shaft can withstand to improve surface strength and wear resistance by improving the stiffness of epoxy hybrid composites combining fiberglass fibers with quartz powder.
Источники информации:Information sources:
1. Патент RU 2480650 МПК F16H 55/17. Опубликовано: 27.04.2013 Бюл. № 12;1. Patent RU 2480650 MPK F16H 55/17. Published: 04/27/2013 Bulletin. No. 12;
2. Патент SU 766877, МПК B29D 15/00. Опубликовано: 30.09.1980 Бюл. № 36;2. Patent SU 766877, IPC B29D 15/00. Published: 09/30/1980 Bulletin. No. 36;
3. Гибридное влияние базальтовых волокон и базальтового порошка на термомеханические свойства эпоксидных композитов. Композиты, часть B: Машиностроение, том 125, 2017, стр. 157-164;3. Hybrid effect of basalt fibers and basalt powder on the thermomechanical properties of epoxy composites. Composites Part B: Mechanical Engineering, Vol. 125, 2017, pp. 157-164;
4. Гаврилов М.А. Технология получения и химико-биологическая стойкость эпоксидных композитов на основе отходов производства. Дис. канд. техн. наук, Красноярск : КГТУ, 1997, с. 278 с. 128,133-134. 4. Gavrilov M.A. Production technology and chemical and biological resistance of epoxy composites based on production waste. dis. Ph.D. tech. Sciences, Krasnoyarsk: KSTU, 1997, p. 278 p. 128,133-134.
5. Основы физики горных пород, геомеханики и управления состоянием массива. Порцевский А.К., Катков Г.А. Гриф УМО (№ 51-73 от 28.06.2004) Зарегистрирован в Федеральном агентстве по образованию (№ 5374 от 16.11.2005), 120 с. с. 21. 5. Fundamentals of rock physics, geomechanics and rock mass control. Portsevsky A.K., Katkov G.A. UMO stamp (No. 51-73 dated June 28, 2004) Registered with the Federal Agency for Education (No. 5374 dated November 16, 2005), 120 p. With. 21.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU226770U1 true RU226770U1 (en) | 2024-06-21 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2146019C1 (en) * | 1999-01-19 | 2000-02-27 | Государственное предприятие "Координационно-аналитический центр по межвузовским инновационным и научно-техническим программам" | Flexible shaft made of composite material |
RU2636495C2 (en) * | 2016-04-06 | 2017-11-23 | Общество с ограниченной ответственностью Специальное Конструкторское Бюро "Мысль" | Method of producing polymeric composite material for manufacturing items |
CN111621119A (en) * | 2020-05-25 | 2020-09-04 | 哈尔滨工业大学 | Continuous carbon fiber composite material bolt |
RU220450U1 (en) * | 2023-06-20 | 2023-09-14 | Владимир Васильевич Галайко | Fiberglass composite bolt |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2146019C1 (en) * | 1999-01-19 | 2000-02-27 | Государственное предприятие "Координационно-аналитический центр по межвузовским инновационным и научно-техническим программам" | Flexible shaft made of composite material |
RU2636495C2 (en) * | 2016-04-06 | 2017-11-23 | Общество с ограниченной ответственностью Специальное Конструкторское Бюро "Мысль" | Method of producing polymeric composite material for manufacturing items |
CN111621119A (en) * | 2020-05-25 | 2020-09-04 | 哈尔滨工业大学 | Continuous carbon fiber composite material bolt |
RU220450U1 (en) * | 2023-06-20 | 2023-09-14 | Владимир Васильевич Галайко | Fiberglass composite bolt |
RU222281U1 (en) * | 2023-10-10 | 2023-12-18 | Владимир Васильевич Галайко | Fiberglass composite screw |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11400664B2 (en) | Composites product; a pultrusion continuous method for manufacturing thereof | |
US11135788B2 (en) | System of continuous pultrusion method for manufacturing of bio-composite products; process and products thereof | |
CN107127985B (en) | A kind of manufacturing process of the super hybrid composite manner pipe of fibre metal | |
CN102700153B (en) | Continuous pultrusion manufacturing method and production device for fibrous composite drive shaft | |
CN102458804A (en) | Fiber reinforced plastic bolt and method for producing the same | |
WO2016066510A1 (en) | Production of a plurality of different fiber composite components for high volumes in a continuous process | |
RU226770U1 (en) | Hybrid fiberglass composite shaft | |
RU112664U1 (en) | TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR PRODUCTION OF COMPLEXLY REINFORCED ARTICLES FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS | |
RU226504U1 (en) | Shaft made of composite basalt hybrid material | |
RU2502600C1 (en) | Method of producing hollow articles from polymer composites | |
Kolosov et al. | Substantiation of the efficiency of using ultrasonic modification as a basis of a production cycle for preparing reinforced objects of epoxy polymer composition | |
DE2021347A1 (en) | Process for the production of fiber-reinforced composite bodies | |
RU226531U1 (en) | Gear made of composite hybrid fiberglass material | |
RU226551U1 (en) | Gear made of composite basalt material | |
JPH11227061A (en) | Manufacture of resin gear | |
RU226243U1 (en) | Prismatic key made of composite hybrid fiberglass material | |
RU226769U1 (en) | Composite hybrid basalt material stud | |
RU214624U1 (en) | Composite Bolt | |
RU222281U1 (en) | Fiberglass composite screw | |
RU218713U1 (en) | Screw made of composite basalt material | |
RU227566U1 (en) | V-belt pulley made of composite basalt hybrid material | |
RU220450U1 (en) | Fiberglass composite bolt | |
RU222083U1 (en) | Carbon composite screw | |
RU223994U1 (en) | Composite basalt material stud | |
CN102310871A (en) | High-strength track insulating fastener with fiber frame and making method thereof |