Расчетно-экспериментальный метод определения конструктивного облика трансмиссионных валов, изготовленных с применением композиционных материалов

Данная расчетно-экспериментальная работа посвящена разработке перспективных конструкций трансмиссионных валов автомобилей из полимерных композиционных материалов (ПКМ). В статье анализируются существующие конструкции приводных валов гоночных болидов и обосновывается использование карбонового приводного вала с титановыми наконечниками. Также рассматривается технология производства для такого продукта. Оценка характеристик конструкции под действием предельных нагрузок проводилась методом конечных элементов с учетом анизотропных свойств армированных материалов. Опытные образцы составных приводных валов были изготовлены для дальнейших лабораторных испытаний. По результатам испытаний приводные валы выдерживают больший крутящий момент, чем расчетный. В результате было решено установить их на гоночный болид для проведения натурных испытаний. Во время натурных испытаний композитного приводного вала конструкция соединения титанового наконечника с композитной трубкой была разрушена. В ходе натурных испытаний не было нагрузок, превышающих 60% расчетных, поэтому основной причиной разрушения конструкции является усталостное разрушение. Следующим этапом исследований стала разработка конструкции, устойчивой к длительным циклическим нагрузкам и обладающей достаточной надежностью. Эта конструкция была разработана, изготовлена и испытана в рамках натурных испытаний. В результате работы были сделаны выводы о характеристиках разработанных конструкций и их применимости к гоночным автомобилям.