Стержневий елемент

F 16 L 9/12 СТЕРЖНЕВИЙ ЕЛЕМЕНТ Винахід стосується машинобудування, зокрема, жорстких труб із армованих пластичних мас, які можуть застосовуватись як силові несучі елементи стержневих конструкцій. Відомий трубчатий елемент (а.с. № 1419651 СРСР, кл. А 01 М 7/00) із армованого пластика і двох з'єднувальних патрубків, причому патрубки мають бочкоподібну зовнішню поверхню й еліптичне поперечне січення, в центрі з круговим отвором. Недоліком елемента є низька короткочасна міцність. За розтягу на висхідній ділянці патрубка наступає відрив стінки від патрубка, оскільки міцність клейового шару незначна. Внаслідок цього в стінці виникають значні напруження згину, які спричиняють передчасне руйнування. Відомий стержневий елемент (а.с. № 1689710 СРСР, кл. F 16 L 9/12), що містить стінку із композиційно-волокнистого матеріалу, армованого неперервними спіральними волокнами і металеві наконечники, має високу короткочасну міцність при розтягу. Недоліком елемента є низька довготривала міцність клейового з'єднання стінки з наконечниками. За розтягу на краю з'єднання має місце значна концентрація контактних напружень, які з часом спричиняють зріз клейового шару або когезійне руйнування стінки. Отже, міцність елемента обмежується довготривалою міцністю клейового з'єднання. Мета винаходу — підвищення надійності і довготривалої міцності з'єднання стінки з наконечниками при розтягу. Поставлена мета досягається тим, що стінка охоплює внутрішню оболонку і притиснуті до її торців головки металевих наконечників, фланці яких виступають назовні, поверхні деталей, що контактують зі стінкою покриті антиадгезійним шаром, головки мають форму півкулі, спряженої в основі з циліндром, а спіральні волокна перехрещуються на сферичних поверхнях головок. Антиадгезійний шар виключає клейове з'єднання як небажане, бо з нього могли б ініціюватися тріщини в стінці внаслідок когезійного руйнування. Спряження сферичної і циліндричної поверхонь головки запобігає концентрації нормальних контактних напружень. Перехрещування спіральних волокон на сферичних поверхнях головок реалізує міцність з'єднання за рахунок форми. На фіг. 1 показана конструкція стержневого елемента, на фіг. 2 — схема перехрещування спіральних волокон на сферичних поверхнях головок, на фіг. З — елемент, випробуваний на міцність. Стержневий елемент містить стінку 1 із композиційно-волокнистого матеріалу, внутрішню оболонку 2 із твердого й легкого матеріалу (пластмаси, армованого пластика і таке інше), сталеві наконечники 3. Стінка 1 формується намоткою неперервного волокна на внутрішню оболонку 2 і головки наконечників 3. Для забезпечення жорсткості при намотуванні деталі 2 і 3 притискуються вздовж осі і центруються наконечниками, які входять у внутрішню оболонку; у випадку довгим стержнів — в оболонку 2 вставляють діафрагми 4, монтують її разом с наконечниками на оправці з різьбою на кінцях і притискають детал гайками. Волокна намотуються по спіралях під кутом до осі, причому пряма і зворотня спіралі перехрещуються на сферичних поверхня: головок наконечників (фіг. 2). Фланці служать для збирання елементів стержневій конструкції. Стержневий елемент працює в такий спосіб. Осьове зусилля розтяг передається головками наконечників на стінку 1, тому що вона охоплк їх. Плавний перехід від сферичної до циліндричної поверхонь голове виключає концентрацію контактних напружень в з'єднанні, а антиа, гезійний шар — клейове з'єднання і можливість когезійного руйнувані стінки. Міцність з'єднання реалізується за рахунок форми, тому L армуючі волокна охоплюють головку петлями, працюють на розтяг і сприймають осьове зусилля від наконечників. Оболонка 2 обмежує згин стінки 1, чим підвищує її міцність. Форму і співвідношення діаметрів наконечників визначено експериментально. Досліджено міцність при осьовому розтягу базальтопластикових елементів, стінка 1 і внутрішня оболонка 2 яких армовані під кутами 34 і 58° і мають товщини 1,5 і 1 мм відповідно; з конічними і півкулястими головками наконечників без фланців. Для навантаження елемента головки мають різьбові отвори. Діаметр основи головок ЗО мм. Антиадгезійний шар нанесений розчином мила в бензині. Елементи намотували базальтовим ровінгом (із 17 первинних ниток по 100 елементарних волокон кожна), просоченим епоксидним сполучником (К 115 + ПЕПА). Результати досліджень приведені в таблиці, де Рруйнуюче навантаження; х - 1,25, 1,66-співвідношення діаметрів сфери і перешийка наконечника;х ~ 60, 90 і 120° -кут у вершині конічних головок наконечників. Таблиця. X Р, кН 1,25 1,66 53,8 64,1 60° 51,2 90° 46,1 120° 41,0 Максимальну міцність має стержневий елемент з півкулястими го ловка ми, в яких співвідношення діаметрів дорівнює 1,66. Руйнуванн, стінки відбувається розривом армуючих волокон поза з'єднанням (фіг. 3) Елемент підвищує довготривалу міцність і надійність збірни стержневих конструкцій. Стержневий елемент / \W \ \ \ 2 у/// 77 Ч~хх Фіг. ^. 2 ЙВтори. Когут І.С, М.М.