Вал Советский патент 1992 года по МПК F16C3/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве вала для передачи крутящего момента.

Известен вал, содержащий корпус в виде слоев волокон, сориентированных относительно оси в различных направлениях.

Устройство имеет ряд существенных недостатков: отслоение сердцевины, выполненной из упругого материала, от нитяной оболочки; возможность смещения волокон между собой в процессе работы вала; недостаточная прочность волокон; несоответствие прочности слоев волокон передаваемому усилию (касательные напряжения на поверхности максимальны, на оси - равны 0) и др.

Известен вал, состоящий из концентричных слоев параллельно лежащих волокон, ориентированных относительно продольной оси вала под углом к последней и скрепленных между собой посредством полимерного связующего

Это устройство отличается ограниченной надежностью.

Цель изобретения - повышение надежности вала.

Указанная цель достигается тем, что волокна выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси вала, а соседние волокна контактируют между собой взаимообращенными гранями.

На фиг.1 представлен общий вид вала; на фиг.2 -то же, поперечный разрез.

Вал содержит корпус 1. состоящий из концентричных слоев параллельно лежащих волокон 2, ориентированных относительно продольной оси вала под углом к последней и скрепленных между собой посредством полимерного связующего 3. Волокна 2 выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом площадь поперечного сечения волокон 2 уменьшается послойно в направлении от оси вала, а соседние волокна 2 контактируют между собой взаимообращенными гранями.

сл

с

VI

2

О 4 О

Устройство работает следующим образом.

При передаче кручения касательные напряжения максимальны на поверхности вала и расположены под углом 45° к продольной оси вала. Ближе к центру вала нагрузка незначительна, и волокна 2 крупного сечения передают ее без разрушения с большим запасом прочности. На поверхности вала нагрузки максимальны, однако они успешно передаются большим количеством тонких волокон 2, которые работают на растяжение и сжаты между собой. При этом велико поверхностное трение между волокнами, кроме того, плотная укладка волокон с треугольным профилем позволяет до минимума сократить количество смолы, что увеличивает прочность вала. Более того, в большом сечении всегда имеет место неоднородная структура, посторонние включения, что снижает физико-механические характеристики. Волокна же из полимерного материала можно делать толщиной в одну

{Z

молекулярную цепочку, при этом прочность увеличивается в сотни раз.

В зависимости от области использования вала (на изгиб, на кручение, на кручение

в разные стороны), волокна могут быть уложены вдоль оси вала, под углом 45°, слоями во встречном направлении под углом 45°, т.е. вдоль действующих сил.

Формула изобретения

Вал, состоящий из концентричных слоев параллельно лежащих волокон, ориентированных относительно продольной оси вала под углом к последней и скрепленных между собой посредством полимерного связующего, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности, волокна выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом площадь поперечного сечения волокон

уменьшается послойно в направлении от оси вала, а соседние волокна контактируют между собой взаимообращенными гранями.

Использование: в узлах для передачи крутящего момента. Сущность изобретения: вал состоит из волокон с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника Пространство между волокнами заполнено полимерным связующим Площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси вала, а соседние волокна контактируют между собой взаимообращенными гранями. 2 ил.

Фиг.2.